4电压互感器和电流互感器

第二部分水电站电气设备原理•第一章水电站电气设备概述•第二章高压开关电器•第三章高压熔断器•第四章电压互感器和电流互感器•第五章母线、电缆和绝缘子•第六章气体绝缘封闭电器•第七章高低压开关柜第四章电压互感器和电流互感器•第一节概述•第二节电磁式电流互感器•第三节电磁式和电容式电压互感器第一节概述互感器分为电流互感器(TA、CT)和电压互感器(TV、PT)，是一次系统与二次系统间的联络元件。它们将一次系统的高电压、大电流，转变为低电压、小电流，供测量、监视、控制及继电保护使用。一、概述二、电流互感器三、电压互感器•一.概述•1、互感器的作用•(1)将一次系统高电压均变成的低电压，将一次系统各回路电流变成的小电流，使测量仪表及继电器的小型化、系列化、标准化.•(2)将一次系统与二次系统在电气方面隔离，同时互感器二次侧必须有一点可靠接地，从而保证了二次设备及人员安全。)3V100V3100(V100、或)0.5A1A(A5、或•2、互感器的类型电磁式电流互感器电子式电磁式电压互感器电容分压式电子式互感器第二节电磁式电流互感器•一、电磁式电流互感器工作原理和特点1、电磁式电流互感器的特点(1)一次绕组线径较粗而匝数N1很少；二次绕组线径较细而匝数N2较多。(2)一次绕组串联接入一次电路，通过一次绕组的电流，取决一次回路负载的大小与性质，与二次侧负载无关；二次电流，在理想情况下仅取决于一次电流大小。(3)电流互感器额定电流比(一、二次额定电流之比)近似等于二次与一次匝数之比，即(4)电流互感器二次绕组所接仪表和继电器电流线圈阻抗都很小,正常工作时,电流互感器二次侧接近于短路状态。1221//NNIIKNNL2、电磁式电流互感器的测量原理电流互感器所在一次回路的电流与二次侧电流之比近似等于额定电流比(一、二次额定电流之比)，即1122NLNIIKII11222NLNIIIKII扩展阅读：互感器式钳形电流表•通常用普通电流表测量电流时，需要将电路切断停机后才能将电流表接入进行测量。此时，使用钳形电流表就显得方便多了。钳形电流表与普通电流表不同，它可在不断开电路的情况下测量负荷电流，这是它最大的优点。1、构造及原理互感式钳形电流表是利用电磁感应原理来测量交流电流的。电流互感器的铁芯呈钳口形，当紧握钳形电流表的把手时，其铁芯张开，将被测电流的导线放入钳口中。松开把手后铁芯闭合，通有被测电流的导线就成为电流互感器原边，于是在副边就会产生感生电流，并送入整流系电流表进行测量。电流表的标度是按原边电流刻度的，所以仪表的读书就是被测导线中的电流值。互感型钳形电流表只能测交流电流。2、使用方法（1）测量前，先机械调零。（2）估计被测电流的大小，选择合适量程（3）若无法估计，应从最大量程开始测量，逐步变换。（4）测量时，将被测支路导线置于钳口的中央。当指针稳定，进行读数。读数注意事项电路电流=选择量程满刻度数指针读数测量小电流时，为使读数更准确，在条件允许时，可将被测载流导线多绕几匝再放入钳口，测量结果为读数除以所绕圈数。电路电流=选择量程满刻度数指针读数绕圈数3、钳形电流表使用注意事项1）测量前，检查钳形电流表铁心的橡胶绝缘是否完好，钳口应清洁、无锈，闭合后无明显的缝隙。2）改变量程时应将钳形电流表的钳口断开。3）为减小误差，测量时被测导线应尽量位于钳口的中央，并垂直于钳口。4）测量结束，应将量程开关置于最高档位，以防下次使用时疏忽，未选准量程进行测量而损坏仪表。•二、电磁式电流互感器的准确级和额定容量1r1x2r2xLr2Lx21I2I0I2U1E2E1、电磁式电流互感器的测量误差电流互感器有两类测量误差：电流误差（比误差）和相位误差（角差）1Z2Z'mZmI1I2ILZmU2U1U(a)一次符号(b)二次符号(c)等值电路•(1)电流误差（比误差）•电流互感器测量出来的电流KLI2与实际一次电流I1之差，占I1的百分数，即•(2)相位误差（角差）•二次电流相量与一次电流相量之间的夹角。规定二次电流相量超前于一次电流相量时，角误差δ为正，反之角误差δ为负。211100(%)LiKIIfI2I2U22rI22xIj2E0I1Iiabc)(3440)cos(222)((%)100)sin(222)(22222222SNLZZSNLZZfavLiavLi1r1x2r2xLr2Lx21I2I0I2U1E2E电流互感器运行参数对误差的影响1）一次侧电流I1，对误差的影响。当I1工作在一次侧额定电流值附近时，励磁电流I0较少，所以电流误差和角误差均比较小；当I1的值较一次侧额定电流值大很多或小很多时，由于铁芯的饱和，励磁电流I0较大，两类误差均增大。2）二次侧负荷阻抗及功率因数对误差的影响。当一次侧电流不变，增加二次侧负荷阻抗时，I2将减小，I0将增加，因而两类误差将增大。所以，当要求电流互感器具有一定的测量准确度时，必须把二次侧负荷的阻抗及功率因数限制在相应的范围内。2、电磁式电流互感器的准确度等级准确级是指在规定的二次负荷变化范围内，一次电流为额定值时的最大电流误差的百分值。（1）测量用电流互感器的准确级测量用TA的准确度级分为0.1、0.2、0.5、1、3、5等六个标准。一般的测量用TA的准确度采用0.5级，计量回路可采用0.2级的TA。供特殊用途的为0.2S及0.5S级。（2）保护用电流互感器的准确级A、稳态保护用：P、PR、PXP类为准确限值规定为稳态对称一次电流下的复合误差的电流互感器；PR类是剩磁系数有规定限值的电流互感器；PX类是一种低漏磁的电流互感器。P类及PR类电流互感器的准确级以在额定准确限值一次电流下的最大允许复合误差的百分数标称，标准准确级为：5P、10P、5PR和10PR。P类及PR类电流互感器在额定频率及额定负荷下，电流误差、相位误差和复合误差应不超过限值。B、动态保护用：TPX、TPY、TPZ能满足短路电流具有非周期分量的暂态过程性能要求的保护用电流互感器称为暂态保护用电流互感器（TP类）221011001%=(-TNKiiIT复合误差：）额定准确限值一次电流——即一次电流为额定一次电流的倍数，也称为额定准确限值系数。例如：某保护用TA的准确度级为5P20，其中20即为准确限值系数。其含义是：该互感器是供保护用的（P），在一次侧流过的最大电流为其一次额定电流20倍时，该互感器的复合误差不大于5％。3、10％误差曲线0Z2Nn400/520—300/5800/5500—600/5400/520—300/5500—800/5定义：是指在保证电流互感器误差不超过10％的条件下，一次电流倍数n与电流互感器允许最大二次负载阻抗Z2f的关系曲线。4、电磁式电流互感器的额定容量定义：指电流互感器在额定二次电流IN2和额定二次阻抗ZN2下运行时，二次绕组输出的功率SN2=I2N2ZN2。由于电流互感器的额定二次电流为标准值，也为了便于计算，有的厂家提供电流互感器的阻抗值。因电流互感器的误差和二次负荷有关，故同一台电流互感器使用在不同准确级时，会有不同的额定容量。例如：LMZ1-10-3000/5型互感器在0.5级下工作时，ZN2=1.6(40VA)在1级工作时,ZN2=2.4(60VA)。•三、电磁式电流互感器的型号、分类和结构•1、电磁式电流互感器的型号一次侧额定电流（单位A）LFZJ1-10/400，400/5，1/3LCW-220/4×300，4×300/5，D/D、0.5/D•2.电磁式电流互感器的分类•（1）按功能：测量用电流互感器、保护用电流互感器•（2）按安装地点：户内式、户外式•（3）按安装方式：穿墙式、支持式、套管式•穿墙式，装在墙壁或金属结构的孔中，可节约穿墙套管；•支持式，安装在平面或支柱上；•装入式，是套装在35kv及以上的变压器或多油断路器油箱内的套管上，故也称为套管式。•（4）按绝缘方式：干式、浇注式、油浸式•干式，用绝缘胶浸渍，用于屋内低压电流互感器；•浇注式，以环氧树脂作绝缘，目前，仅用于35kv及以下的屋内电流互感器•（5）按一次绕组匝数：单匝式（贯穿型和母线型）、多匝式•（6）按变流比：单变流比、多变流比•（7）按铁心数量：一个铁心、两个铁心、多个铁芯•说明：高压电流互感器通常有两个或多个不同准确度级的铁心和二次绕组，分别接测量仪表和继电器。测量用的电流互感器铁心在一次电路短路时易于饱和，以限制二次电流的增长倍数，保护仪表。保护用的电流互感器铁心在一次电路短路时不应饱和，二次电流与一次电流成比例增长，以保证保护灵敏度的要求。•3.电磁式电流互感器的结构举例•35KV以下有2个二次绕组、110KV有3-4个二次绕组、220KV有4-5个二次绕组;•一次侧额定电流小于400A采用单匝式，大于400A采用多匝式;•为了适应不同负荷电流的要求，110KV以上的电流互感器通常将一次绕组分成几组，通过改变一次绕组的串并联关系，可得到2-3个变流比。通过改变一次绕组的串并联关系，可得到2-3个变流比。额定电流比2×600/5;2×750/5;2×800/5;2×600/1;2×750/1;2×800/1,2×1250/5;级次组合:P1/P2/P1/P1/P1/0.2(0.5)（1）户内线圈式浇注绝缘电流互感器LQZ-10用于10KV高压开关柜中，有两个铁心和两个二次绕组，分别为0.5级和3级，0.5级用于测量，3级用于继电保护。1－一次接线端2－一次绕组3－二次接线端4－铁心5－二次绕组6－警示牌LQZ-10型电流互感器（2）户内母线型电流互感器LMZJl-0.5用于低压配电屏和其他低压电路中，本身无一次绕组，穿过其铁心的母线就是其一次绕组。LMZJ1-0.5型电流互感器1－铭牌2－二次母线穿孔3－铁心4－安装板5－二次接线端（3）穿墙式电流互感器穿墙式电流互感器，中间有法兰盘，一般按装在10KV开关柜中部隔板上，可以兼做穿墙套管使用。不必另外装设穿墙套管。（5）环氧树脂浇铸绝缘线圈式电流互感器LQJ-10型电脑互感器为半封闭浇铸绝缘结构，叠片铁芯用夹件装在绝缘浇铸体上。•（6）装入式（套管式）电流互感器：•套管式电流互感器适用于安装在变压器出线套管的升高压座内，把变压器套管中导体的电流信息传递给测量仪器、仪表、保护和控制装置。一次绕组为变压器套管中的导体1-上盖板；2-密封垫圈；3-吊环；4-绝缘纸圈；5-端绝缘；6-撑板；7-绝缘纸板；8-瓷套；9-分流电抗器；10-电流互感器；11-升高座；12-下盖板•装入式（套管式）电流互感器：•根据变压器标准或技术条件要求，每个升高座内放置1个或数个电流互感器，这些电流互感器均浸没在变压器油中，保证产品绝缘不受潮、不污染。。•对于测量型（LR型）电流互感器如有仪表保安读数（即FS值）要求时，则电流互感器二次出线端子并联一个有圆环形铁心的分流电抗器LR型电流互感器接线图Z-电流互感器二次负荷；CT-电流互感器；L-分流电抗器；罐式SF6断路器有些高压断路器（如落地罐式SF6断路器）套管内也有电流互感器。•（7）LCLWD3-220型瓷箱式电容绝缘电磁式电流互感器1—油箱；2—二次接线盒；3—环形铁心及二次绕组；4—压圈式卡接装置；5—U字型一次线圈；6—瓷套管7—均压护罩；8—储油柜；9—一次绕组切换装置；10-一次出线端子；11-呼吸器•LCLWD3-220内部结构•（8）六氟化硫电磁式电流互感器•产品总体结构为倒立式，主要由壳体、套管和底座三部分组成。壳体位于产品顶部，一次绕组和二次绕组均装在壳体内，一次绕组从二次绕组中间穿过，它们之间用SF6气体绝缘。壳体与一次回路等电位，通过套管与底座绝缘。二次绕组依靠绝缘件固定在壳体内，其引线通过套管内的金属屏蔽管与底座中的二次接线端子相连，供用户连接测量或保护用负载。底座上设置有吸附剂、二次接线盘及SF6指针式密