互感器原理及结构

互感器原理及结构一、电压互感器二、电流互感器1、电压互感器的分类（1）按用途分a、测量用电压互感器b、保护用电压互感器（2）按装置种类分a、户内型电压互感器b、户外型电压互感器（3）按绝缘介质分a、干式电压互感器。其绝缘主要由纸、纤维编织材料或薄膜绕包，经浸漆干燥而成。b、油浸式电压互感器。其绝缘主要由纸、制板等材料构成，并浸在绝缘油中。一、电压互感器c、浇注式电压互感器。其绝缘主要是绝缘树脂混合胶，注固化成型。d、气体绝缘电压互感器。绝缘主要是具有一定压力的绝缘气体，例如六氟化硫（SF6）气体。(4)按结构型式分a、单级式电压互感器，一、二次绕组在同一个铁心柱上，绝缘不分级的电压互感器。b、串级式电压互感器，一次绕组有几个匝数相等、几何尺寸相同的级绕组串联而成，各级绕组对地绝缘是自线路端到接地端逐级降低的电压互感器。在这种电压互感器中，二次绕组与一次绕组的接地端级（即最下级）在同一铁心柱上。(5)按变换原理分a、电磁式电压互感器（简称VT）。b、电容式电压互感器（简称VTC）。6)按绕组个数分a、双绕组电压互感器，其低压侧只有一个二次绕组的电压互感器。b、三绕组电压互感器，有两个分开的二次绕组的电压互感器。c、四绕组电压互感器，有三个分开的二次绕组的电压互感器。(7)按相数分a、单相电压互感器。b、三相电压互感器。(8)按一次绕组对地状态分a、接地电压互感器，在一次绕组的一端准备直接接地的单相电压互感器，或一次绕组的星形联结点（中性点）准备直接接地的三相电压互感器。b、不接地电压互感器，一次绕组的各部分，包括接线端子在内，都是按额定绝缘水平对地绝缘的电压互感器。3、电压互感器的基本术语a、额定电压和额定电压比：电压互感器的误差、发热以及绝缘性能要求都是以额定电压为基数做出相应规定的，因此额定电压是作为互感器性能基准的电压值。对一次绕组而言，就是额定一次电压。对二次绕组而言，就是额定二次电压。额定一次电压与额定二次电压之比称为额定电压比。实际一次电压与实际二次电压之比称为实际电压比。由于电压互感器存在误差，额定电压比与实际电压比是不等的。电压互感器的额定一次电压以电力系统的额定电压而定。因为电力系统的额定电压是以相间电压（线电压）标称的，所以单相不接地电压互感器一次绕组额定电压就是电力系统的额定线电压，二次绕组额定电压为100V。单相接地电压互感器一次绕组额定电压是电力系统的额定线电压的1/√3，即额定相电压，二次绕组额定电压为100/√3V。三相电压互感器一次绕组额定电压是电力系统的额定线电压的1/√3，二次绕组额定电压为100/√3V。c、额定负荷：确定互感器准确级所依据的负荷值。负荷通常以视在功率伏安值表示，它是二次回路在规定的功率因数和额定二次电压下所汲取的负荷。e、额定输出：在额定二次电压及接有额定负荷的条件下，互感器供给二次回路的视在功率值（在规定功率因数下以伏安表示）。f、准确级：对互感器所给定的等级。在规定的使用条件下互感器的误差应在规定的限值内。电压互感器结构电磁式电压互感器电容式电压互感器（CVT)电磁式电压互感器按它在系统中使用方式的不同可分为不接地电压互感器和接地电压互感器．不接地电压互感器的一次绕组的各个部分，包括出线端子在内，对地均按照其额定绝缘水平绝缘的。这种互感器在使用时，其一次绕组两个出线端子分别连结在系统中不同的相上。接地电压互感器一次绕组的一个出线端(首端)对地绝缘，面另一个出线端(末端)都直接接地。电磁式电压互感器电压互感器原理与变压器相同，只是电压互感器的容量很小通常只有几十伏安到几百伏安。因此二次负载的变动不会影响到电网电压的波动。多数情况下二次负载是恒定的。互感器的二次负载是仪表和继电器的电压线圈，它们的阻抗很大，所以电压互感器工作状态接近于变压器空载状态。其二次电压的大小接近于二次电动势。所以由一次电压决定电压互感器额定变压比K为：K=U1/U2=E1/E2=N1/N2电容式电压互感器一种由电容分压器和电磁单元组成的电压互感器，其设计和相互连接使电磁单元的二次电压与加到电容分压器上的一次电压基本上成正比且相角差接近于零。C1—高压电容C2—中压电容T—中间变压器L—补偿电抗器D—阻尼器F—保护装置1a、1n—主二次1号绕组2a、2n—主二次2号绕组da、dn—剩余电压绕组(100V)1：电容分压器；2：电磁单元；3：高压电容；4：中压电容；5：中间变压器；6：补偿电抗器；7：阻尼器；8：电容分压器低压端对地保护间隙；9：阻尼器连接片；10：一次接线端；11：二次输出端；12：接地端；13：绝缘油；14：电容分压器套管；15：电磁单元箱体；16：端子箱；17：外置式金属膨胀器CVT原理、结构和主要性能参数电容式电压互感器由电容分压器和电磁单元组成。电容分压器由C1高压电容和C2中压电容串联组成。分压比K=C1+C2/C1电磁单元由中间变压器、补偿电抗器串联组成。电容分压器可作为耦合电容器，在其低压端N端子连接结合滤波器以传送高频信号。通过电容分压器的分压，将分压后得到的中间电压（一般为10～20kV）通过中间变压器降为100/√3V和100V（或100/√3V）的电压，为电压测量及继电保护装置提供电压信号。为了补偿由于负载效应引起的电容分压器的容抗压降，使二次电压随负载变化减小，在中压回路中串接有电抗器，设计时使回路等效容抗和感抗值基本相等，以便得到规定的负荷范围和准确级的电压信号。在中间变压器二次侧的一个绕组上，接有阻尼器，以便能够有效地抑制铁磁谐振。750kVCVT500kVCVT电流互感器原理电流互感器是一种特种变压器，其工作原理与变压器相同。当电流互感器一次绕组流过电流I1时，则建立磁通势F1=N1I1，（N1为一次匝数）又称为一次安匝。一次磁势分为两部分，其中很小部分用来励磁，称作励磁磁通势。它是励磁电流I0与一次匝数N1的乘积。另外绝大部分是用来平衡二次绕组电流I2建立的磁通势F2=I2N2。（N2为二次匝数）又称为二次安匝。电流互感器原线圈匝数N1通常仅一匝或数匝，串联于一次电路中。副线圈匝数N2较多与测量仪表和继电器的电流线圈串联。电流互感器的变比：K=I1/I2=N2/N1与变压器不同之处电流互感器二次串接负载是，仪表和继电器的电流线圈。阻抗很小，因此互感器运行是处于短路状态。此时铁心中磁通非常小。一、电流互感器型号：第一字母：L—电流互感器第二字母：A—穿墙式；Z—支柱式；M—母线式；D—单匝贯穿式；V—结构倒置式；J—零序接地检测用；W—抗污秽；R—绕组裸露式第三字母：Z—环氧树脂浇注式；C—瓷绝缘；Q—气体绝缘介质；W—与微机保护专用第四数字：B—带保护级；C—差动保护；D—D级；Q—加强型；J—加强型ZG第五数字：电压等级产品序号额定容量：额定二次电流通过二次额定负荷时所消耗的视在功率。额定容量可以用视在功率V.A表示，也可以用二次额定负荷阻抗Ω表示。一次额定电流：允许通过电流互感器一次绕组的用电负荷电流。二次额定电流：允许通过电流互感器二次绕组的一次感应电流。额定电流比(变比)：一次额定电流与二次额定电流之比。额定电压：一次绕组长期对地能够承受的最大电压(有效值以kV为单位)，应不低于所接线路的额定相电压。10％倍数：在指定的二次负荷和任意功率因数下，电流互感器的电流误差为－10％时，一次电流对其额定值的倍数。比差：互感器的误差包括比差和角差两部分。比值误差简称比差，一般用符号f表示，它等于实际的二次电流与折算到二次侧的一次电流的差值，与折算到二次侧的一次电流的比值，以百分数表示。角差：相角误差简称角差，一般用符号δ表示，它是旋转180°后的二次电流向量与一次电流向量之间的相位差。规定二次电流向量超前于一次电流向量δ为正值，反之为负值，用分(’)为计算单位。热稳定及动稳定倍数：电力系统故障时，电流互感器受到由于短路电流引起的巨大电流的热效应和电动力作用，电流互感器应该有能够承受而不致受到破坏的能力，这种承受的能力用热稳定和动稳定倍数表示。热稳定倍数是指热稳定电流1s内不致使电流互感器的发热超过允许限度的电流与电流互感器的额定电流之比。动稳定倍数是电流互感器所能承受的最大电流瞬时值与其额定电流之比1、电流互感器的分类（1）按用途分a、测量用电流互感器b、保护用电流互感器（2）按装置种类分a、户内型电流互感器b、户外型电流互感器（3）按绝缘介质分a、干式绝缘。包括有塑料外壳（或瓷件）和无塑料外壳，由普通绝缘材料，经浸漆处理的电流互感器。当用瓷件作主绝缘时，也称为瓷绝缘。b、油绝缘。即油浸式电流互感器，其绝缘主要由纸绕包，并浸在绝缘油中。若在绝缘中配置有均压电容屏，通常又称为油纸电容型绝缘。c、浇注绝缘。其绝缘主要是绝缘树脂混合浇注经固化成型。d、气体绝缘。绝缘主要是具有一定压力的绝缘气体，例如六氟化硫（SF6）气体。(4)按结构型式分a、按安装方式不同可分为贯穿式和支柱式。安装在墙壁孔、房顶洞或金属构架上兼作穿墙套管用的称为贯穿式电流互感器。安装在支持平面上有时也兼作支持绝缘子的称为支柱式电流互感器。b、按一次绕组型式可分为单匝式和多匝式。图2-5中的（a）、（b）、（c）三种结构均为单匝式。其中结构（a）本身不带一次绕组，所谓母线式和套管式都属于此种。电器设备的母线或套管的导电杆就是电流互感器的一次绕组。图2-5（b）是用导电杆（管）制成的一次绕组的单匝式电流互感器结构原理。图2-5（c）为一次绕组是U字形的结构。图2-5（d）和（e）为多匝式（有时也称为线圈式）电流互感器的结构原理。防止电流互感器运行时二次开路运行中电流互感器二次开路时，二次电流I2=0，二次磁动势F2=I2N2=0，一次电流不变，一次磁动势F1=I1N1不变，且全部用来激磁。此时合成磁动势大了许多倍，使铁心中的磁通密度急剧达到饱和。由于磁通的急剧变化，在开路的二次绕组中感应出很高的电势，其峰值可达到数千或上万伏电压。对人员、仪表和继电器及二次回路绝缘都是极其危险的。同时由于铁心磁通急剧增大，铁心损耗也急剧增大，严重发热，以致损坏线圈绝缘。电流互感器结构