27电流互感器和电压互感器

电流互感器和电压互感器电力系统继电保护原理2继电保护常用元件2继电保护常用元件12.1电压互感器22.2电流互感器32.3变换器2.1电压互感器基本内容一、原理二、种类三、二次回路接线一、原理电压互感器（TV）是隔离高电压，供继电保护、自动装置和测量仪表获取一次电压信息的传感器。它是一种特殊型式的变换器。1.作用一次高电压变换为二次低电压（额定线电压100V；相电压为57.7V）一、原理2．工作特点和要求（1）容量小（通常只有几十伏安或几百伏安）；（2）一次绕组与高压电路并联，一次电压（即电网电压）不受二次电压的影响；（3）正常运行时近似空载，二次电压基本上等于二次感应电动势（近似为一个电压源）。（4）二次绕组不允许短路（二次回路的阻抗接近于零，二次电流将变得非常大会烧毁TV），两侧需装有熔断器。（5）二次绕组有一点直接接地。且只能有一点接地。（6）对于测量用电压互感器的标准准确度等级有：0.1、0.2、0.5、1.0、3.0五个等级。二、种类•电压互感器的类型多种多样，按工作原理分有电磁式电压互感器、电容式电压互感器、新型的光电式电压互感器。其中电磁式电压互感器在结构上又有三相式和单相式两种。在三相式电压互感器中又有三相三柱式和三相五柱式两种。从使用绝缘介质上又可分为干式、油浸式及六氟化硫等多种。二、种类1.电磁式电压互感器电磁式电压互感器的优点是结构简单、有长时间的制造和运行经验、产品成熟；暂态响应特性较好。其缺点是因铁心的非线性特性，容易产生铁磁谐振，引起测量不准确和造成电压互感器的损坏。二、种类2．电容式电压互感器二、种类3．光电式互感器高压电容器罗科夫斯基线圈（0.1级测量）分压电容器积分器积分器光电能量转换组件信号处理单元合并器单元（沟能提供单元）扩展I/O罗科夫斯基线圈（3%）通道3供能通道通道1供能通道通道2供能光缆信号传递光缆采集器单元OESC电力线信号柱OES站用电源合并器单元OEMU告警告警数据输出数据输入模拟量输入同步信号输入同步信号输出开跳信并闸号量出等输口入/输出室外部分室内部分光电互感器原理三、二次回路接线•1、为了满足不同的测量要求，以及继电保护及安全自动装置的使用，电压互感器有多种配置与接线方式。•2、电压互感器的二次接线主要有：单相接线、单线电压接线、V／V接线、星形联结、开口三角形联结、中性点接有消弧电压互感器的星形联结。各接线的连接方式如下图所示。三、二次回路接线AcaC(b)单线电压接线AaN(a)单相接线ABCbcaN中性点接有消弧线圈电压互感器的星形接线f()aAbBCcV/V接线()cABCbcaN星形接线d()ABCLN开口三角形接线e()（1）图（a）所示单相接线常用于大接地电流系统判线路无压或同期，可以接于任何一相。（2）图（b）所示单线电压接线中一只电压互感器接于两相电压间，主要用于小接地电流系统判线路无压或同期。（3）图（c）所示V／V接线主要用于小接地电流系统的母线电压测量，它只要两只接于线电压的电压互感器就能完成三相电压的测量，节约了投资。但是该接线在二次回路无法测量系统的零序电压。（4）图（d）（e）所示星形联结与开口三角形联结应用最多，常用于母线测量三相电压及零序电压。星形联结可以获得三相对地电压，开口三角形绕组输出电压为三相电压之和即3倍零序电压。（5）图（f）所示为中性点安装有消弧电压互感器的星形联结。在小接地电流系统中的电压互感器要考虑消弧问题。例如在开口三角形绕组输出端子上接电阻性负载，图（f）中在星形联结的中性点接一只电压互感器也能起到消弧的作用。2.2电流互感器基本内容一、工作原理二、电流互感器极性三、电流互感器的误差一、工作原理作用电流互感器（TA）就是把大电流按比例降到可以用仪表直接测量的数值，以便用仪表直接测量，并作为各种继电保护的信号源。且其一、二次绕组之间有足够的绝缘，从而保证所有低压设备与高电压相隔离。（一次）大电流变换为（二次）小电流（额定值为5A或1A）。一、工作原理一、工作原理一、工作原理特点二次测接的是仪表和继电器的电流线圈，阻抗很小，接近于短路工作状态；二次侧阻抗很小，故对一次侧的电流几乎无影响，一次侧电流取决于电网负载；电流互感器运行时，应特别注意防止二次绕组开路。二、电流互感器极性在继电保护中按“减极性”原则标示。即一次电流由“*”端流入电流互感器作为它的假定正方向，而二次电流由“*”端流出电流互感器作为它的假定正方向。如下图所示：二、电流互感器极性TAQF输电线路**.I2.I1**TA.I1.I2三、电流互感器的误差(a)一次符号(b)二次符号(c)等值电路ZLI1＇.Im＇Zm＇Um.＇U2.＇U1.Z1＇I2Z2•表现在两方面：数值（变比）误差和相位误差。(a)一次符号(b)二次符号(c)等值电路ZLI1＇.Im＇Zm＇Um.＇U2.＇U1.Z1＇I2Z2三、电流互感器的误差LZmZ很小，•要求：%10%100121IIII大021(/)7ArgII2-3变换器基本内容一、作用二、电压变换器三、电流变换器四、电抗变压器一、作用电量变换：将互感器二次电压（额定100V）、二次电流（额定5A或IA），转换成弱电压（数伏），以适应弱电元件的要求。电气隔离：电流、电压互感器二次侧的保安、工作接地，是用于保证人身和设备安全的，而弱电元件往往与直流电源连接，直流回路不允许直接接地，故需要经变换器实现电气隔离。调节定值：整流型、晶体管到继电保护可以通过改变变换器一次或二次绕组抽头来改变测量继电器的动作值。继电保护中常用的变换器有电压变换器（UV）、电流变换器（UA）和电抗变压器（UX）。UV作用是电压变换，UA、UX作用是将电流变换成与之成正比的电压。二、电压变换器电压变换器接在电压互感器的二次侧，原理结构与电压互感器相同，相当于一种小型的单相电压互感器。在正常工作条件下，其二次侧工作在近似开路状态，所起的作用是把来自电压互感器的二次电压按比例进一步减小或同时使之可以调整。在习惯规定的正方向下，其一、二次侧的电压关系为：12UKUU保护装置TVUV**+.U1_+.U2_测量回路UK电压变换器应用接线如图所示。式中：为变换器二次绕组匝数与一次绕组匝数之比，称之为电压变换器的变比，是个小于1的实数。二、电压变换器三、电流变换器电流变换器接在电流互感器的二次侧，原理结构与电流互感器相同，相当于一种小型的电流互感器。在正常工作条件下，其二次侧工作在近似短路状态，所起作用是把来自电流互感器二次电流按比例进一步减小或利用此电流在固定负载上的压降获得一正比于电流的电压。在习惯规定的正方向下，其一、二次侧的电流或电压的关系为：12IKI或12IKU保护装置TAUAQF输电线路测量回路**RCU2.I1.I2.式中：K为变换器一次绕组匝数与二次绕组匝数之比，称之为电流变换器的变比，是个小于1的实数；K为电流变换器的变换系数，是一个复数。三、电流变换器四、电抗变压器电抗变换器也接在电流互感器的二次侧，它是一种铁芯带气隙的电量变换器，所起的作用是把来自电流互感器的二次电流按比例变换成与之成正比的弱电压，并且输出电压与输入电流间的相位差可调。电抗变压器是一种比较特殊的变换器，一方面它的电源是电流源，这一点与电流变换器相似，另一方面它输出的又是电压，因而其二次绕组所接的负载阻抗很大，故在正常工作条件下，其二次侧工作在近似开路状态，在这一点上又与电压变换器相似，但由于其二次侧工作在近似开路状态，而励磁阻抗又较小，因此其一次电流几乎全部转变为励磁电流在铁芯中建立磁场。IKR**RU2.I1.UX式中：的大小有关。是一个量纲为阻抗的复数，称之为电抗变换器的转移阻抗。其大小与一、二次绕组匝数有关；而其相角则与移相电阻12IKUI电量关系式为：四、电抗变压器