互感器及二次回路

第1章互感器及其二次回路互感器电压互感器电流互感器是一次回路和二次回路的联络设备。一次回路的高电压、大电流二次回路的低电压、小电流作用接入方式变换作用电气隔离作用高电压、大电流变换为标准的低电压、小电流。如100V，5A，1A将二次设备与一次设备相隔离，保证了设备和人身安全电压互感器一次绕组以并联形式接入一次回路；二次负荷以并联形式接在电压互感器的二次绕组回路，阻抗很大。电流互感器一次绕组以串联形式接入一次回路；二次负荷以串联形式接在电流互感器的二次绕组回路，阻抗很小。本章内容电压互感器二次回路电压互感器的结构电压互感器二次回路的要求电压互感器的接线方式二次侧接地方式二次回路的短路保护反馈电压的防范电压小母线设置二次回路的断线信号装置交流电网的绝缘监察二次回路的切换电流互感器二次回路电流互感器二次回路的要求电流互感器的接线方式二次侧接地保护二次回路开路的防范电流互感器的二次负载电压互感器的结构1-1电压互感器二次回路1.单相式电压互感器的结构2.三相式电压互感器的结构•三相五柱式电压互感器3.由电容分压器与单相式电压互感器构成的电容式电压互感器三个单相三绕组电容式互感器构成的接线电压互感器的特点1.二次绕组的额定电压当一次绕组电压等于额定值时主二次绕组（Y形接线者）：额定线电压为100V，额定相电压为V。辅助二次绕组（Δ形接线者）额定相电压：用于35kV及以下中性点不直接接地系统，额定相电压为100/3V用于110kV及以上中性点直接接地系统为100V2.正常运行时近似空载状态3.二次侧不允许短路4.电压互感器的变比(一、二次侧额定相电压之比，近似等于一二次绕组匝比)若电压互感器一次绕组为ω1匝，额定相电压为UIN；二次绕组为ω2匝，倾定相电压为U2N，则变比nTv为3/1003/100因此电压互感器的变比1-1电压互感器二次回路1-1-1电压互感器二次回路的基本要求（5）对于双母线上的电压互感器，应有可靠的二次切换回路。（1）电压互感器的接线方式应满足测量仪表、远动装置、继电保护和自动装置的具体要求。（2）应有一个可靠的安全接地点。（3）应设置短路保护。（4）应有防止从二次回路向一次回路反馈电压的措施。1-1电压互感器二次回路1-1-2电压互感器的接线方式（1）单相电压互感器接线方式一次侧不能接地，二次侧一端接地（2）两个单相电压互感器构成的V-V接线方式一次绕组不接地，二次绕组V相接地测线电压测线电压（3）三个单相电压互感器构成的星形接线方式1-1-2电压互感器的接线方式一、二次绕组中性点及开口三角形绕组一端接地中性点直接接地系统测线电压或相电压中性点不接地系统：测线电压和供绝缘检查的零序电压1-1-2电压互感器的接线方式（4）三相三柱式电压互感器构成的星形接线方式一次绕组中性点不允许接地可测线电压和相对中性点的电压，但不能测供绝缘监察的相对地电压1-1-2电压互感器的接线方式（5）三相五柱式电压互感器构成的星形接线方式一、二次绕组中性点及开口三角形绕组一端接地。测线电压、相电压及绝缘监察的相对地电压。三个单相三绕组电容式互感器构成的接线电压互感器的极性1-1-3电压互感器的二次侧接地方式设置接地的目的：防止一次绕组与二次绕组间的绝缘损坏后，一次侧高电压串入二次侧，危及人身和设备安全，须设置安全接地点。接地方式的种类V相接地中性点接地1-1-3电压互感器的二次侧接地方式——V相接地V相接地点位置相当于后备安全接地35kV及以下的电压互感器多采用V相接地方式适用范围1-1-3电压互感器的二次侧接地方式——中性点相接地中性点接地位置110kV及以上电压级的电压互感器多采用中性点接地方式适用范围1-1-4电压互感器二次回路的短路保护设置短路保护的原因：电压互感器正常运行时，由于二次负荷阻抗很大，相当于空载运行。当其二次回路发生短路故障时，会产生很大的短路电流，将损坏二次绕组，危及二次设备及人身安全，所以电压互感器不允许短路，且必须在二次侧装设短路保护设备。保护设备熔断器自动开关用于当电压回路故障不会引起继电保护（如距离保护）和自动装置误动的情况。一般用于35kV及以下电网用于当电压回路故障可能会造成继电保护（如距离保护）和自动装置不正确动作的情况，以便在切除故障同时，闭锁有关的继电保护和自动装置。一般用于110kV及以上电网1-1-4电压互感器二次回路的短路保护主回路(二次侧进入电压小母线之前的回路)短路保护设备配置短路保护设备配置注：电压互感器中性线和35kv以下的辅助二次绕组回路中，均不装设保护设备。熔断器选择原则有两点，参见P9。1.装设熔断器（6~35kv的PT）2.装设自动开关（110kv及以上的PT）？1-1-4电压互感器二次回路的短路保护分支电压回路(?)保护设备配置分支电压回路的短路保护需要根据回路性质进行配置;引到继电保护和自动装置的分支回路不装设保护设备；测量分支回路则可装设保护设备。1-1-5反馈电压及防范反馈电压在电压互感器停用或检修时，二次侧向一次侧反送电，在一次侧引起的高电压。防范措施在电压互感器停用或检修时，断开电压互感器一次侧的隔离开关QS，同时断开电压互感器二次回路1-1-5反馈电压及防范具体防范措施拉开隔离开关，断开一次回路，也断开了二次回路1-1-6电压小母线设置设置电压小母线的原因：母线上的电压互感器是同一母线上的所有电气元件的公用设备。为了减少联系电缆，设置了电压小母线。电压互感器二次引出端最终引到电压小母线上。而这组母线上的各电气元件所需的二次电压均从小母线上取得。1-1-6电压小母线设置示例1：电压小母线小母线编号参见教材P191电压小母线1-1-6电压小母线设置示例2：1-1-7电压互感器二次回路的断线信号装置原因：为防止110kV及以上电网在电压互感器二次回路断线时，引起距离保护误动，需设置电压回路断线信号装置。断线信号装置电路图正常运行时：N’与N等电位，辅助二次绕组回路电压也为零，W1、W2均无电流，电器K不动作。一相或两相断线时：N’与N间出现零序电压，辅助二次绕组回路电压仍为零，仅W1有电流，K动作。三相断线时由于有C的存在，N’与N间出现零序电压，辅助二次绕组回路电压仍为零，仅W1有电流，K动作。一次系统接地故障时N’与N间出现零序电压，辅助二次绕组回路也出现零序电压，W1、W2均有电流流过，K不动作。注意断线信号继电器K的两个线圈，仅当一个线圈有电流流过时才动作1-1-8交流电网的绝缘监察（监视、观察一次侧的对地绝缘）问题中性点不直接接地系统发生单相接地时，允许持续运行两小时。为使运行人员及时查找和排除故障点，防止事故扩大，电压互感器二次回路需设置绝缘监察装置分析正常运行时单相接地时KV不动作KV动作发信号电压继电器信号继电器光字牌1-1-8交流电网的绝缘监察对于中性点直接接地系统无需装设绝缘监察装置（？）一般通过切换开关和电压表即可选测三个线电压（值班员巡视时）。选测过程分析SA置“UV”测得UUVSA置“VW”测得UVWSA置“WU”测得UWU1-1-9电压互感器二次电路的切换双母线二次电压的切换原则随同一次回路进行切换方式一：利用隔离开关辅助触点和中间继电器实现1-1-9电压互感器二次电路的切换双母线二次电压的切换方式二：利用隔离开关辅助触点直接实现1-1-9电压互感器二次电路的切换互为备用的电压互感器二次电压切换原则电压互感器互为备用的二次电压切换回路在操作时必须使母联断路器或分段断路器处于合闸状态方式手动切换自动切换利用控制开关和中间继电器实现利用母联或分段断路器、隔离开关的辅助触点实现1-2电流互感器二次回路电流互感器二次回路的基本要求（1）电流互感器的接线方式，应能满足测量仪表、远动装置、继电保护和自动装置检测回路的具体要求。（2）电流互感器二次回路应有一个可靠的接地点，但不允许有多个接地点，否则会使继电保护拒动或仪表测量不准确。（3）应有防止二次回路开路的措施。（4）为保证电流互感器能在要求的准确级下运行，其二次负载不应大于运行负载。（5）应保证电流互感器极性的正确连接。1-2-1电流互感器的结构（1）电流互感器是一种小型的变流器，其一次绕组串接于电力系统的一次回路中，二次绕组与仪表或继电保护或自动装置的电流线圈相串联（即负载为多个元件时，负载串联后接入二次绕组）。1.电流互感器的结构：1.单匝单铁芯电流互感器2.多匝单铁芯电流互感器3.多匝双铁芯电流互感器4.零序电流互感器2.极性1-2-1电流互感器的结构（2）1-2-2电流互感器接线方式（1）（1）一个电流互感器的单相式接线测量三相对称负载的一相电流、变压器中性点和电缆线路的零序电流。（2）两个电流互感器的不完全星形接线这种接线很少应用于测量回路，主要应用在中性点不直接接地系统的保护回路。（3）三个电流互感器的完全星形接线这种接线可以测量三相电流、有功功率、无功功率、电能等1-2-2电流互感器接线方式（2）（4）三个电流互感器的三角形接线这种接线很少应用于测量回路，主要应用于保护回路。（5）两个电流互感器的差式接线这种接线很少应用于测量回路，主要应用在中性点不直接接地系统的保护回路。（6）两个电流互感器的和式接线这种接线主要用于一台半断路器接线、角形接线、桥形接线的测量和保护回路。电流互感器的接线方式根据测量仪表、继电保护及自动装置的要求而定，常见接线方式如下：电流互感器的准确级及10％误差曲线电流互感器的准确级是指在规定的二次负载范围内，一次电流为额定值时，电流的最大误差，用百分数“％”表示。准确级分为：一般测量级稳态保护级暂态保护级有0.2，0.5，1，3等级别有l0（5）P、10（5）P10、10（5）P20等级别，为国际电工委员会IEC规定，l0p中的“P”表示保护，10P10、1OP20后边的10和20表示一次电流与额定电流的倍数。有TPX,TPY,TPZ等级别10％误差曲线•10％误差曲线是在保证电流互感器电流误差不超过－10％条件下，一次稳态电流倍数m与电流互感器二次允许负载阻抗Z2en的关系曲线，如图1－19所示。1-2-3电流互感器二次回路的接地保护原因电流互感器一、二次绕组间绝缘如果损坏，高电压将侵入二次回路，危及人身安全和设备安全。解决方法二次侧设置可靠的接地点；在配电装置处经端子接地；如果有几组电流互感器与保护装置相连时，一般在保护屏上经端子接地1-2-4电流互感器二次回路开路的防范问题二次回路一旦开路，将会在二次绕组两端出现数百伏至数千伏的高电压，危及人身和设备安全。分析解决方法电流互感器正常运行时，二次负载阻抗很小，近于短路运行状态，且有一旦二次回路开路,二次电流等于零,其去磁作用消失,励磁电流骤增为一次电流,即102'211NININI1011NINI(1)运行中电流互感器不允许开路(2)开路保护器(3)开路的防范措施1-2-4电流互感器二次回路开路的防范(1)电流互感器二次回路不允许装设熔断器等短路保护设备。(2)电流互感器二次回路一般不进行切换。当必须切换时，应有可靠的防止开路措施。(3)继电保护与测量仪表一般不合用电流互感器。当必须合用时，测量仪表要经过中间变流器接入。(4)对已安装好而不使用的电流互感器必须将其二次绕组的端子短接并接地。(5)电流互感器二次回路的端子应采用试验端子。(6)应保证电流互感器二次回路的连接导线有足够的机械强度。1-2-5电流互感器二次负载为保证电流互感器能在要求的准确级下运行,实际二次负载不得超过其允许值,否则其准确级下降,不能满足精度要求。若不能满足要求，则采用下列措施：（1）增加连接导线的截面积。（2）将同一电流互感器的两个二次绕组串联起来使用。（3）将电流互感器的不完全星形接线改为完全星形接线；差式接线改为不完全星形接线。（4）选用二次允许负载较大的电流互感器。（5）采用二次额定电流小的电流互感器或消耗功率小的继电器等。1-2-5电流互感器二次负载•电流互感器的二次负载指的是二次绕组所承担的容量，即负载功率为•由于电流互感器二次工作电流几只随一次电流变化，而不随二次负载阻抗变化。