电压互感器的作用与用途.doc

电压互感器的作用与用途电压互感器的作用与用途 电压互感器的作用是：把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用。同时，使用电压互感器可以将高电压与电气工作人员隔离。电压互感器虽然也是按照电磁感应原理工作的设备，但它的电磁结构关系与电流互感器相比正好相反。电压互感器二次回路是高阻抗回路，二次电流的大小由回路的阻抗决定。当二次负载阻抗减小时，二次电流增大，使得一次电流自动增大一个分量来满足一、二次侧之间的电磁平衡关系。可以说，电压互感器是一个被限定结构和使用形式的特殊变压器。电压互感器是发电厂、变电所等输电和供电系统不可缺少的一种电器。 精密电压互感器是电测试验室中用来扩大量限，测量电压、功率和电能的一种仪器。 电压互感器和变压器很相象，都是用来变换线路上的电压。但是变压器变换电压的目的是为了输送电能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位；而电压互感器变换电压的目的，主要是给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器，因此电压互感器的容量很小，一般都只有几伏安、几十伏安，最大也不超过一千伏安。 线路上为什么需要变换电压呢?这是因为根据发电、输电和用电的不同情况线路上的电压大小不一，而且相差悬殊，有的是低压220V和380V，有的是高压几万伏甚至几十万伏。要直接测量这些低压和高压电压，就需要根据线路电压的大小，制作相应的低压和高压的电压表和其他仪表和继电器。这样不仅会给仪表制作带来很大的困难，而且更主要的是，要直接制作高压仪表，直接在高压线路上测量电压。那是不可能的，而且也是绝对不允许的。 如果在线路上接入电压互感器变换电压，那么就可以把线路上的低压和高压电压，按相应的比例，统一变换为一种或几种低压电压，只要用一种或几种电压规格的仪表和继电器，例如通用的电压为100V的仪表，就可以通过电压互感器，测量和监视线路上的电压。电流互感器-电流互感器的接线方式 电流互感器的接线方式按其所接负载的运行要求确定。最常用的接线方式为单相，三相星形和不完全星形（图4a、b、c）。 电流互感器接线方式额定变比和误差互感器的额定变比KN指电压互感器的额定电压比和电流互感器的额定电流比。前者定义为原边绕组额定电压U1N与副边绕组额定电压 U2N之比；后者则为额定电流I1N与I2N之比。即 KNU1N/U2N （对电压互感器） KNI1N/I2N （对电流互感器） 电压（或电流）互感器原边电压（或电流）在一定范围内变动时,一般规定为0.851.15U1N（或10120%I1N）,副边电压（或电流）应按比例变化,而且原、副边电压(或电流)应该同相位。但由于互感器存在内阻抗、励磁电流和损耗等因素而使比值及相位出现误差，分别称为比差和角差。 比差为经折算后的二次电压（或二次电流）与一次电压（或一次电流）量值大小之差对后者之比，即 电流互感器电流互感器fU 为电压互感器的比差，fI 为电流互感器的比差。当KNU2U1（或KNI2I1）时，比差为正，反之为负。 对没有采取补偿措施的电压互感器，比差为负，角差一般为正值，比差的绝对值和角差均随电压的增大而减小；铁心饱和时，比差与角差均随电压的增大而增大。 对于没有采取补偿措施的电流互感器，比差为负值，角差为正值，比差的绝对值和角差均随电流增大而减小。 采用补偿的办法可以减小互感器的误差。一般通过在互感器上加绕附加绕组或增添附加铁心，以及接入相应的电阻、电感、电容元件来补偿。常用的补偿法有匝数补偿、分数匝补偿、小铁心补偿、并联电容补偿等。电流互感器-电流互感器的作用 电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。 电流互感器-电流互感器的选择 户外型电流互感器1 电流互感器选择与检验的原则1)电流互感器额定电压不小于装设点线路额定电压；2)根据一次负荷计算电流IC选择电流互感器变化；3)根据二次回路的要求选择电流互感器的准确度并校验准确度；4)校验动稳定度和热稳定度。2 电流互感器变流比选择电流互感器一次额定电流I1n和二次额定电流I2n之比，称为电流互感器的额定变流比，KiI1nI2nN2N1。式中，N1和N2为电流互感器一次绕组和二次绕组的匝数。电流互感器一次侧额定电流标准比（如20、30、40、50、75、100、150(A)、2XaC）等多种规格，二次侧额定电流通常为1A或5A。其中2XaC表示同一台产品有两种电流比，通过改变产品顶部储油柜外的连接片接线方式实现，当串联时，电流比为ac，并联时电流比为2XaC。一般情况下，计量用电流互感器变流比的选择应使其一次额定电流I1n不小于线路中的负荷电流（即计算IC）。如线路中负荷计算电流为350A，则电流互感器的变流比应选择4005。保护用的电流互感器为保证其准确度要求，可以将变比选得大一些。表1 电流互感器准确级和误差限值电流互感器 3 电流互感器准确度选择及校验高精度钳型电流互感器所谓准确度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误差。中国电流互感器的准确度和误差限值如表1所示，对于不同的测量仪表，应选用不同准确度的电流互感器。准确度选择的原则：计费计量用的电流互感器其准度为0205级；用于监视各进出线回路中负荷电流大小的电流表应选用1030级电流互感器。为了保证准确度误差不超过规定值，一般还校验电流互感器二次负荷（伏安），互感器二次负荷S2不大于额定负荷S2n，所选准确度才能得到保证。准确度校验公式：S2S2n。二次回路的负荷l：取决于二次回路的阻抗Z2的值，则：S2I2n2Z2I2n2（Zi+ RWl+RXC）或S2V1Si+I2n2（RWl+RXC）式中，Si、Zi为二次回路中的仪表、继电器线圈的额定负荷和阻抗，RXC为二次回路中所有接头、触点的接触电阻，一般取01，RWL为二次回路导线电阻，计算公式化为：RWLLC（rS）。式中，r为导线的导电率，铜线r53m（mm2），铝线r32m（mm2），S为导线截面积（mm2），LC为导线的计算长度（m）。设互感器到仪表单向长度为L1，则：L1互感器为星形接LCL1两相V形接线2L1一相式接线继电保护用的电流互感器的准确度常用的有5P和l0P。保护级的准确度是以额定准确限值一次电流下的最大复合误差%来标称的（如5P对应的%5%）。所谓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（nI1I1n），也称为额定准确限值系数。即要求保护用的电流互感器在可能出现的范围内，其最大复合误差不超过%值。电流互感器%误差曲线校验步骤：(1)按照保护装置类型计算流过电流互感器的一次电流倍数；(2)根据电流互感器的型号、变比和一次电流倍数，在10%误差曲线上确定电流互感器的允许二次负荷；(3)按照对电流互感器二次负荷最严重的短路类型，计算电流互感器的实际二次负荷；(4)比较实际二次负荷与允许二次负荷。如实际二次负荷小于允许二次负荷，表示电流互感器的误差不超过10%误差：1)增大连接导线截面或缩短连接导线长度，以减小实际二次负荷；2)选择比较大的电流互感器，减小一次电流倍数，增大允许二次负荷；3)将电流互感器的二次绕组串联起来，使允许二次负荷增大一倍。4 电流互感器动稳定度和热稳定度校验厂家的产品技术参数中都给出了动稳定倍数Kes和热稳定倍数Kt，因此按下列公式分别校验动稳定和热定度即可。1)动稳定度校验KesI1NiSh；2)热稳定度校验(KtI1n)2tI(3)tima式中，t为热稳定电流时间。电流互感器-电流互感器的使用 电流互感器1）电流互感器的接线应遵守串联原则：即一次绕阻应与被测电路串联，而二次绕阻则与所有仪表负载串联；2）按被测电流大小，选择合适的变化，否则误差将增大。同时，二次侧一端必须接地，以防绝缘一旦损坏时，一次侧高压窜入二次低压侧，造成人身和设备事故；3）二次侧绝对不允许开路，因一旦开路，一次侧电流I1全部成为磁化电流，引起m和E2骤增，造成铁心过度饱和磁化，发热严重乃至烧毁线圈；同时，磁路过度饱和磁化后，使误差增大。另外，二次侧开路使E2达几百伏，一旦触及造成触电事故。因此，电流互感器二次侧都备有短路开关，防止一次侧开路。如图l中K0，在使用过程中，二次侧一旦开路应马上撤掉电路负载，然后，再停车处理。一切处理好后方可再用。4）为了满足测量仪表、继电保护、断路器失灵判断和故障录波等装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段断路器、母联断路器、旁路断路器等回路中均设具有28个二次绕阻的电流互感器。对于大电流接地系统，一般按三相配置；对于小电流接地系统，依具体要求按二相或三相配置；5）对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。例如：若有两组电流互感器，且位置允许时，应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中；6)为了防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧；7)为了减轻发电机内部故障时的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器宜装在发电机中性点侧。流互感器的功能和作用 电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。安在开关柜内，是为了要接电流表之类的仪表和继电保护用。每个仪表不可能接在实际值很大的导线或母线上，所以要通过互感器将其转换为数值较小的二次值，在通过变比来反映一次的实际值。 电流互感器工作原理、等值电路与一般变压器相同，只是其原边绕组串联在被测电路中，且匝数很少；副边绕组接电流表、继电器电流线圈等低阻抗负载，近似短路。原边电流（即被测电流）和副边电流取决于被测线路的负载，与电流互感器副边负载无关。电流互感器运行时，副边不允许开路。因为在这种情况下，原边电流均成为励磁电流，将导致磁通和副边电压大大超过正常值而危及人身及设备安全。因此，电流互感器副边回路中不允许接熔断器，也不允许在运行时未经旁路就拆卸电流表及继电器等设备。 电流互感器的特点是： (1)一次线圈串联在电路中，并且匝数很少，因此，一次线圈中的电流完全取决于被测电路的负荷电流而与二次电流无关；(2)电流互感器二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。 电流互感器一、二次额定电流之比，称为电流互感器的额定互感比：kn=I1n/I2n 因为一次线圈额定电流I1n己标准化，二次线圈额定电流I2n统一为5(1或0.5)安，所以电流互感器额定互感比亦已标准化。kn还可以近似地表示为互感器一、二次线圈的匝数比，即knkN=N1/N2式中N1、N2为一、二线圈的匝数。电流互感器的作用就是用于测量比较大的电流。 电流变送器 电流变送器可以直接将被测主回路交流电流转换成按线性比例输出的DC420mA（通过250 电阻转换DC 15V或通过500电阻 转换DC210V）恒流环标准信号，连续输送到接收装置（计算机或显示仪表）。电流变送器原副边高度绝缘隔离，两线制输出接线，辅助工作电源24V与输出信号线DC420mA共用，具有精度高，体积小、功耗小、频响宽、抗干扰、国内首创4种补偿措施和6大全面保护功能，两线端口防感应雷能力强，具有雷击波和突波的保护能力等优点。特别适用发电机、电动机、智能低压配电柜、空调、风机、路灯等负载电流的智能监控系统；电流变送器超低功耗，单只静态时0.096W，满量程功耗为0.48W，输出电流内部限制功耗为0.6W。电流变送器技术参数：1精度：优于0.5 ；2非线性失真：优于0.5；3额定工作电压Vcc：24V20 ，极限工作电压：35V ；4电源功耗：静态4mA，动态时相等于环路电流，内部限制25mA10；5额定输入：5A1KA（42个规格）；6穿孔穿芯圆孔直径：9、12、20、25、30mm；7输出形式：两线制DC420mA；8输出电流温漂系数：50ppm/；9响应时间：100mS；10输入/输出绝缘隔离强度：AC3000V / 1min、1mA；11输出负载电阻：RLmax （Vcc-10V）/ 20mA 注：（1）标准Vcc24V时负载阻抗为700；（2）RLmax250 (转换15V的电阻) 两根传输线路总铜阻。12输入过载保护：30倍1min；13输出过流限制保护：内部限制25mA10；注：国际标准输出过流限制保护：内部限制25mA10；14 两线端口瞬态感应雷与浪涌电流TVS抑制保护能力：TVS抑制冲击电35A20ms1.5KW；15两线端口设置有24V电源反接保护；16输出电流设置有长时间短路保护限制；内部限制25mA10%；17工作环境： 4080，1090RH；18贮存温度： 5085；19执行标准： GBT138501998；传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称,通常由敏感元件和转换元件组成。当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为变送器。 变送器的概念是将非标准电信号转换为标准电信号的仪器，传感器则是将物理信号转换为电信号的器件，过去常讲物理信号，现在其他信号也有了。一次仪表指现场测量仪表或基地控制表，二次仪表指利用一次表信号完成其他功能：诸如控制，显示等功能的仪表。传感器和变送器本是热工仪表的概念。传感器是把非电物理量如温度、压力、液位、物料、气体特性等转换成电信号或把物理量如