第1章 互感器及其二次回路.ppt

第一章互感器及其二次回路 石油胜利学院电气系任婷会rthwshy2008 2020 2 20 2 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 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 2020 2 20 3 第一节电压互感器 电压互感器是一种小型的变压器 其一次绕组并接于电力系统一次回路中 其二次绕组与仪表 继电保护或自动装置的电压线圈并联 2020 2 20 4 第一节电压互感器 一 电压互感器的结构常用的电压互感器有以下三种 三相五柱式 三相三柱式和电容式电压互感器 一 三相五柱式电压互感器一次中性点N1直接接地 二次中性点N2是否接地 根据二次回路的要求而定 一般在110kV及以上中性点直接接地系统中 N2直接接地 辅助二次绕组连接成开口三角形接线 形成零序电压过滤器 三相五柱式电压互感器由于既能检测一次系统的相电压 线电压 又能检测零序电压 因此广泛应用在电力系统中 2020 2 20 5 2020 2 20 6 第一节电压互感器 二 三相三柱式电压互感器三相三柱式电压互感器没有零序磁通的通路 因此中性点N1不允许接地 否则 当一次系统发生单相接地时 由于出现零序电流 致使互感器过热 甚至烧坏 中性点N2是否接地 根据二次回路要求而定 主要应用在35kV及以下中性点不直接接地的电力系统中 三 电容式电压互感器应用在110kV及以上中性点直接接地系统中 用于检测相电压 2020 2 20 7 二 电压互感器的特点1 电压互感器二次绕组的额定电压当一次绕组电压等于额定值时 二次主绕组额定线电压为100V 额定相电压为V 对三相五柱式电压互感器辅助二次绕组 开口三角侧 额定相电压 用于35kV及以下中性点不直接接地系统为100 3V 用于110kV及以上中性点直接接地系统为100V 第一节电压互感器 2020 2 20 8 2 电压互感器正常运行时近似空载状态并接在电压互感器二次绕组上的二次负载 是测量仪表 继电保护及自动装置的电压线圈 导线较细 阻抗较大 负载电流很小 所以电压互感器正常运行时近似于空载运行的变压器 3 电压互感器二次侧不允许短路由于电压互感器内阻抗很小 若二次回路短路时 会出现危险的过电流 将损坏二次设备和危及人身安全 第一节电压互感器 从互感器角度 从负载角度 2020 2 20 9 4 电压互感器的变比 第一节电压互感器 电压互感器的变比等于一 二次绕组匝数比 也等于一 二次额定相电压之比 2 110kV及以上中性点直接接地系统 对三相五柱式TV 其变比有两种情况 1 35kV及以下中性点不直接接地系统 变比为 2020 2 20 10 三 电压互感器的极性及接线方式 一 电压互感器的极性电压互感器的极性端采用减极性法标注 如图1 3所示 这种标注方法 使一 二次电压相位相同 当电压互感器带上负载后 一 二次电流方向是 头进头出 第一节电压互感器 2020 2 20 11 第一节电压互感器 二 电压互感器的接线方式 35kV 相电压100 3V110kV 相电压100V 线电压100V 相电压 2020 2 20 12 第一节电压互感器 由图1 4可知 三相五柱式电压互感器一次绕组和主二次绕组都连接成星形 形成Y yO接线方式 辅助二次绕组连接成开口三角形 形成Y d1接线方式 辅助二次绕组按开口三角形连接的目的 是为了构成零序电压滤过器 使mn端子上的电压与一次系统三倍零序电压成正比 即 2020 2 20 13 第一节电压互感器 一次系统发生单相或两相接地故障时 电压互感器二次电压与故障点的位置 故障类型及电压互感器的变比有关 下面分两种情况介绍 一次系统发生单相 L1 相金属性接地时Umn的大小 2020 2 20 14 第一节电压互感器 2020 2 20 15 第一节电压互感器 1 35kV及以下中性点不直接接地系统如图5 1 a 所示 故障相对地电压为零 非故障相对地电压升高为线电压 非故障相之间电压为线电压 可见 此时线电压三角形不变 用户可正常工作 允许继续运行一段时间 则 有效值为 2020 2 20 16 第一节电压互感器 2 110kV及以上中性点直接接地系统如图5 1 b 所示 故障相对地电压为零 非故障相对地电压的大小和相位保持不变 但由于中性点直接接地 此时短路电流很大 要求继电保护装置动作于断路器跳闸 切除单相接地短路 则 有效值为 2020 2 20 17 第一节电压互感器 由以上的分析可知 当一次系统发生单相 L1相 金属性接地时 两种情况下开口三角形绕组两端的电压均为100V 2020 2 20 18 一 对电压互感器二次回路的要求 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检测回路的具体要求 2 应装设短路保护 3 应有一个可靠的接地点 4 应有防止从二次回路向一次回路反馈电压的措施 5 对于双母线上的电压互感器 应有可靠的二次切换回路 第二节电压互感器二次回路 2020 2 20 19 二 电压互感器二次回路的短路保护 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 第二节电压互感器二次回路 设置短路保护的原因 2020 2 20 20 二 电压互感器二次回路的短路保护 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 第二节电压互感器二次回路 2020 2 20 21 短路保护设备配置 1 中性线和辅助二次绕组回路中不装设熔断器 2 由电压互感器二次回路引到继电保护屏去的分支回路不装设熔断器 3 引到测量仪表回路去的分支回路应装设熔断器 2020 2 20 22 三 110kV及以上系统电压互感器的二次回路 SM LW2 5 5 F4 X 1 短路保护 自动空气开关 2 安全接地 N点接地 2020 2 20 23 原因 为防止短路保护动作或电压互感器二次回路断线时 引起距离保护误动 需装设电压回路断线信号装置 三 电压互感器二次回路断线信号装置 第二节电压互感器二次回路 正常运行时 N 与N等电位 辅助二次绕组回路电压也为零 断线信号继电器K不动作 2020 2 20 24 第二节电压互感器二次回路 2020 2 20 25 三 电压互感器二次回路断线信号装置 第二节电压互感器二次回路 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 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 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 K不动作 2020 2 20 26 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 四 电压互感器二次回路的安全接地 第二节电压互感器二次回路 2020 2 20 27 1 短路保护 熔断器 2 安全接地 V相接地 设在FU2之后 1 中性线和辅助二次绕组回路中不装设熔断器 2 由电压互感器二次回路引到继电保护屏去的分支回路不装设熔断器 3 引到测量仪表回路去的分支回路应装设熔断器 3 击穿保险器F的作用 4 电压互感器隔离开关辅助常开接点QS1的作用 5 接地保护 2020 2 20 28 三 110kV及以上系统电压互感器的二次回路 SM LW2 5 5 F4 X 1 短路保护 自动空气开关 2 安全接地 N点接地 3 QS1辅助接点的设置 4 辅助二次绕组两个小母线的作用 5 转换开关SM的作用 6 中线无断点 某相并电容 2020 2 20 29 1 双母线上电气元件的二次电压的切换 第二节电压互感器二次回路 五 电压互感器二次电压切换电路 原则 随同一次回路进行切换 方式利用隔离开关辅助触点和中间继电器实现 检修 母时 2020 2 20 30 2 互为备用的电压互感器二次电压切换 第二节电压互感器二次回路 检修 母TV时 2020 2 20 31 2 互为备用的电压互感器二次电压切换 第二节电压互感器二次回路 2020 2 20 32 电流互感器是一种小型的变流器 它能够将一次回路的大电流变为二次回路的小电流并规范为标准值 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 继电保护或自动装置的电流线圈相串联 第三节电流互感器 TV CT 2020 2 20 33 一 电流互感器的结构单匝单铁芯 多匝单铁芯 多匝双铁芯电流互感器 第三节电流互感器 TV CT 2020 2 20 34 零序电流互感器 正常运行 或对称短路 时 当一次系统发生单相接地 或不对称故障 时 第三节电流互感器 TV CT 2020 2 20 35 二 电流互感器的特点1 电流互感器二次绕组的额定电流当一次绕组流过额定电流时 二次绕组的额定相电流为5A 1A或0 5A 2 电流互感器正常运行时接近短路状态串接在电流互感器二次绕组上的负载 是测量仪表 继电保护和自动装置的电流线圈 导线较粗 阻抗较小 则二次绕组的端电压较低 相当于短路状态 第三节电流互感器 TV CT 从负载角度 2020 2 20 36 二 电流互感器的特点3 电流互感器二次侧不允许开路电流互感器正常运行时 二次电流有去磁作用 使合成磁动势很小 当二次侧开路时 二次电流的去磁作用立即消失 一次电流完全变成了激磁电流 使合成磁动势突然增大 这时 在二次侧感应出数百伏至数千伏的高电压 危及二次设备及人身安全 所以 运行中的电流互感器严禁二次回路开路 第三节电流互感器 TV CT 从互感器角度 2020 2 20 37 二 电流互感器的特点4 电流互感器的变比 电流互感器的变比等于一 二次额定相电流之比 并与一 二次绕组匝数成反比 第三节电流互感器 TV CT 相电流 2020 2 20 38 三 电流互感器的极性及接线方式 一 电流互感器的极性 第三节电流互感器 TV CT 电流互感器极性端标注的方法和符号如图1 13 即 头进头出 按图中标注电流正方向时 在忽略电流互感器相位差的情况下 一次电流与二次电流相位相同 如图 b 图1 13电流互感器的极性标注 a 极性标注 b 电流相量图 2020 2 20 39 这种接线的特点是 接线系数kco等于1 能反映各种类型短路故障 故既可用于测量回路 又可用于继电保护及自动装置回路 广泛应用在电力系统中 第三节电流互感器 TV CT 三 电流互感器的极性及接线方式 二 电流互感器的接线方式1 三相星形接线方式 2020 2 20 40 这种接线的特点是 接线系数等于1 三相电流对称时 在N 与N的连接线中流过 V 但在一次系统发生不对称短路时 N N连接线中流过的电流往往不是真正的V相电流 广泛应用在35kV及以下中性点不直接接地系统 第三节电流互感器 TV CT 二 电流互感器的接线方式2 两相V形 不完全星形 接线方式 2020 2 20 41 第三节电流互感器 TV CT 二 电流互感器的接线方式3 三相三角形接线方式 2020 2 20 42 正常运行时 流过每相负载的电流是两相电流的相量差 即 这种接线的特点是 流过每相负载的电流等于相电流的倍 因此接线系数等于 能反映各种类型短路故障 但一次系统发生不对称短路故障时 各相负载中的电流变化较大 这种接线方式主要用于继电保护及自动装置中 很少用于测量仪表回路 第三节电流互感器 TV CT 3 三相三角形接线方式 2020 2 20 43 4 三相零序接线方式 正常运行 或对称短路 时 二次负载电流为 当一次系统发生接地短路时 二次负载电流为 第三节电流互感器 TV CT 主要用于继电保护及自动装置回路 测量仪表回路一般不用 2020 2 20 44 四 电流互感器的误差 准确度等级及10 误差曲线1 误差电流互感器的误差包括相角误差 和电流误差 2 准确度等级电流互感器的准确度等级是指在规定的二次负载范围内 一次电流为额定值时 电流误差的最大值 用百分数 表示 第三节电流互感器 TV CT 2020 2 20 45 第三节电流互感器 TV CT 2 准确度等级准确度等级分为0 2 0 5 1 3 10 10P或10P10或l0P20 等五级 其中0 2 0 5 1级为测量级 3 10 10P l0P10 10P20 为保护级 3 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 一次电流倍数与电流互感器二次允许负载阻抗的关系曲线 2020 2 20 46 第三节电流互感器 TV CT 图1 19电流互感器10 误差曲线 2020 2 20 47 第四节电流互感器二次回路 一 对电流互感器二次回路的要求 1 电流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检测回