6-3互感器的原理与选择.

第三节互感器的原理与选择主要内容1.主要内容1.掌握互感器工作原理；2.掌握互感器的选择原则和使用注意事项；3.掌握互感器的配置原则和接线方式；4.掌握互感器的准确等级和误差分析。互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器作用：扩大量程（100V、、5A、1A）、绝缘一、电磁式电流互感器的工作原理电流互感器的工作原理3/100AkW•h特点:1.一次绕组串联在电路中，匝数很少。故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关，二次绕组的电流是由一次电流产生的。2.二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，正常情况下，在接近于短路状态下运行。1、电流互感器的误差额定电流比，一次、二次额定电流之比电流互感器的误差：1//1221NNIIKNNi0201221101211IIINNIINININI注意同名端：两电流都从同名端流入时，所产生的磁通在铁心中是相互加强的同名端流入，同名端流出，两电流同相位。112IIIKfii由于CT本身存在励磁电流等影响，一次电流和二次电流存在幅值误差和相位误差。理论分析计算数值为：电流误差:相位差:1Iz0z2l0I2I%100sin1110NINIbcfi'3440cossin1110NINIii电流互感器的运行参数对误差的影响%100sin2222222SNlZZfavli'3440cos2222222SNlZZavli一次电流I1的影响一次电流I1在额定值IN时，磁导率接近最大，此时电流误差和相角差最小。电流互感器的等值电路用T型等值电路继电保护用电流互感器的10%误差曲线二次负载阻抗及功率因数对误差的影响二次负载阻抗Z2l与误差成正比，因此二次侧接入的仪表或继电器及连接导线的总阻抗不能大于额定二次阻抗，以保证其准确级。CT二次绕组不允许开路正常运行时：Z0Z21,I2≈I1,I0≈0当二次开路时：Z21＝∞,I2＝0，I0＝I1此时E＝I2×Z0，铁心饱和，感应出很高电压。2、电流互感器的准确级CT根据测量时误差的大小而划分为不同的准确级。准确级是指在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值时的最大电流误差。1）测量用电流互感器的准确等级：有一般用途和特殊用途（S类）工作电流变化较大及高压和超高压电网：S类额定电流等级电流误差±%相位误差±’1520100~1201520100~1200.2S0.750.350.20.2301510100.5S1.50.750.50.5904530300.10.40.20.115850.20.750.350.23015100.51.50.750.5904530131.5118090603电流误差±3%,相位不做要求5电流误差±5%相位不做要求2）保护用电流互感器（1）P类：通常在222kV及以下不考虑瞬态误差，只保证稳态误差满足要求即可。要求：满足在额定二次负荷的误差满足额定准确限值下一次电流下的复合误差等级有5P、10P、5PR、10PR电流误差为1和3，准确限值分别为5和10（2）TP类：在330-500kV，要求暂态误差不大于1%表6-6TidtiiKtI02121)(1100%3、电流互感器的分类（1）按安装地点可分为屋内（20kV及以下）和屋外式（35kV及以上）。（2）按安装方式可分为穿墙式、支持式和装入式（套管式）。（3）按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式等。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；油浸式多为屋外式。（4）按一次绕组匝数可分为单匝式和多匝式。单匝式分为贯穿型和母线型两种。（5）按电流互感器的工作原理，可分为电磁式、电容式、光电式和无线电式。电流互感器的结构互感器的基本组成部分是绕组、铁芯、绝缘物和外壳。为了节约材料和降低投资，一台高压电流互感器常安装有相互间没有磁联系的独立的铁芯环和二次绕组，并共用一次绕组。这样可以形成变比相同、准确度级不同的多台电流互感器。（1）套管式电流互感器（2）充油式电流互感器（3）电容式电流互感器（4）SF6气体绝缘倒立式电流互感器（5）穿墙式环氧电流互感器（1）套管式电流互感器单匝式电流互感器的一次绕组由单根直导体构成。二次绕组均匀的绕在铁芯上，以利减少漏磁。制成的二次绕组套在绝缘套外面，例如变压器套管电流互感器，穿墙套管电流互感器，断路器套管电流互感器等都是这类结构。（2）充油式电流互感器35～110kV电流互感器多数采用充油式。LCWD1-35型电流互感器有两个环形铁芯，铁芯外面绕二次绕组（一个0.5级和一个P级），一次绕组穿过铁芯与二次绕组构成“8”字式的链状，如左图所示。L-110型电流互感器采用串级原理结构，如右图所示。（3）电容式电流互感器这类产品采用全封闭结构，由油箱、绝缘套、器身、油枕及膨胀器等部件组成。膨胀器又是互感器的防爆装置。全密封结构有两大。220kV瓷箱式U型绕组电流互感器优点：①与空气隔绝，能延缓油的老化过程；②油因热胀冷缩进行呼吸过程中，不会将空气吸入，避免了互感器因受潮进水而引发爆炸事故。有关电容式电流互感器工作原理请参考有关资料。中华电力2003年第一期第16卷河北衡水供电公司刘国跃刘廷众“电容式电流互感器二次电流异常的分析及处理”（4）SF6气体绝缘倒立式电流互感器适用于110kV、50Hz电力系统中作电流、电能测量及继电保护用。该产品主要由躯壳、高强度瓷套、底座、一次导电杆、二次绕组等部分组成。产品顶部装有压力释放装置，以避免突发性事故的发生。底座上设有SF6阀门及密度继电器和二次接线板等。LVQB-110W2型SF6气体绝缘钟罩形倒立式电流互感器LVQB-110W2型SF6气体绝缘“T”形倒立式电流互感器电场分布均匀，局部放电量低。倒立式结构，气体绝缘，抗动热稳定电流能力大。绝缘性能稳定，无老化现象。维护简便，运行安全，无爆炸及火灾可能。（5）穿墙式环氧电流互感器LA(J)-10型电流互感器为环穿墙式环氧树脂浇注绝缘产品，适用于频率50Hz或60Hz、额定电压10kV的电力系统中，作电能计量、电流测量和继电保护用。4、电流互感器的选择1)按地点分：户内式：20kV及以下户外式：35kV及以上2)按安装方式分：穿墙式：装在墙壁或金属结构的孔中支持式：安装在平面或支柱上装入式：变压器或多油QF油箱内的套管中3)按绝缘方式分：有干式、浇注式、油浸式三种。4)按一次绕组的匝数分：单匝和多匝式（当一次电流小于400A，应选多匝式，以提高准确度）。注：弱电控制二次侧额定电流选1A，强电控制选5A。（1）种类和形式的选择（2）一次回路的额定电压和电流的选择UN1≥UNSIN1≥Imax二次额定电流的选择CT的二次额定电流有5A和1A两种，一般弱电系统用1A，强电系统用5A。当配电装置距离控制室较远，为能使电流互感器能多带二次负荷或减小电缆截面，提高准确级，应尽量采用1A。电流互感器的测量误差，可以用其准确度级来表示，准确度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。一般0.1、0.2级主要用于实验室精密测量和供电容量超过一定值（月供电量超过1000MkWh）的线路或用户；0.5级的可用于收费用的电能表；0.5-1级的用于发电厂、变电所的盘式仪表和技术上用的电能表；3级、5级的电流互感器用于一般的测量和某些继电保护上。（3）准确级和额定容量的选择由于CT的误差和二次负荷有关。同一个CT在不同的二次负荷下，准确级不同，额定容量也不同。如：S2N=10VA(Z2N=0.4欧)，当Z2L0.4时，能保证准确级为0.5级，当Z2L0.4时，准确级降为1级，对应的额定容量为15VA（Z2N=0.6）。NNNZIS2222电流互感器的额定容量S2N系指电流互感器在额定二次电流I2N和额定二次阻抗Z2N下运行时，二次绕组输出的容量。为了保证互感器的准确度，互感器二次侧所接负荷应不大于该准确级所规定的额定容量，并以最大负荷相为准。LNNNNZISZIS22222222Z2L：包括测量仪表的电流线圈电阻ra、继电器电阻rre、连接导线电阻rl和接触电阻rc。Z2l=ra+rre+rL+rcra、rre：可查产品目录；rc=0.1欧姆①求出rL；②确定导线的计算长度LC，它与TA的接线方式有关（单相接线：LC=2L；三相星形接线：LC=L；两相不完全星形接线：LC=）；③确定截面S。L3连接导线选择：发电厂和变电站应采用铜芯控制电缆，面积应大于1.5mm2,满足机械强.度要求，供收费用应大于2.5，工程上采用多芯电缆。AABCAAAABC单相接线用于对称三相负荷，测量一相电流，Lc=2L星形接线可不计中性线电流，Lc=LAABCWhUAUBUcIAIc-Ib不完全星形接线常用于35kV及以下电压等级不重要出线Lc=L3（4）热稳定校验It2≥QkKtI1N2≥QkCT的热稳定能力常以1s允许通过的热稳定电流It或一次额定电流IN1的倍数Ki来表示。只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。1)内部动稳定满足：ies≥ish或2)外部动稳定（瓷绝缘）（5）动稳定校验shesNiKI12)(1073.15.027NaLiFshal互感器在主接线中的配置原则电流互感器配置原则1.每条支路的电源侧均装设足够数量的电流互感器，供该支路测量、保护使用。此原则同于开关电器的配置原则，因此有断路器与电流互感器紧邻布置。配置的电流互感器应满足下列要求：①一般应将保护与测量用的电流互感器分开；②尽可能将电能计量仪表互感器与一般测量用互感器分开，前者必须使用0.5级互感器，并应使正常工作电流在电流互感器额定电流的左右；③保护用互感器的安装位置应尽量扩大保护范围，尽量消除主保护的不保护区；④大接地电流系统一般三相配置以反应单相接地故障；小电流接地系统发电机、变压器支路也应三相配置以便监视不对称程度，其余支路一般配置于A、C相。新型互感器的发展简介新型互感器的研制是光电子、光纤通信和数字信号处理技术的发展和应用。其特点：高低压间没有直接的电磁联系，使绝缘结构大为简化；能耗小；测量范围宽，暂态相应快，准确度高；二次绕组数量增多，满足多重保护需要；重量轻、成本低。按高、低压部分的耦合方式，可分为无线电电磁波耦合、电容耦合和光电耦合式，其中光电式互感器性能最佳，光电式互感器的原理是利用石晶材料的磁电效应和电场效应，将被测的电压、电流信号转换成光信号，经光通道传播，由接收装置进行数字化处理将接收到的光波转变成电信号，并经过放大，供仪表和继电器使用。非电磁式互感器的共同缺点是，输出容量较小，需研制功率更大的放大器或采用小功率的半导体继电保护装置来减小互感器的负荷。电流互感器使用注意事项1.电流互感器在运行时其二次侧不得开路。2.电流互感器的二次侧有一端必须接地。3.电流互感器在连接时，要注意其端子的极性1、电磁式电压互感器与变压器相同，相当于变压器在开路情况下运行。1）容量很小，类似一台小容量变压器；2）高压侧并联于电网之中，原边匝数很多，KN（=N1/N2）1；3）二次负荷阻抗（电压线圈)很大，二次侧阻抗变化不会影响一次侧输入电压。4）原边被视为恒压源，付边不允许短路。额定变比Ku：Ku=UN1/UN2=KN，已标准化。工作原理（用T型等值电路来分析）二、电压互感器电磁式电压互感器的误差电压误差：电压误差为二次电压的测量值乘额定互感比所得一次电压的近似值与实际一次电压之差。角误差：角误差为旋转180°的二次电压相量与一次电压相量之间的夹角。电压互感器运行工况对误差的影响见表6-9%100112UUUKfuu电压互感器运行工况对误差的影响影响电压互感器误差的运行工况是二次负荷、功率因数和一次电压的值。（1）一次电压的影响。电压互感器一次额定电压已标准化，将一台互感器用于高或低的电压等级中，或