ptct原理接线方式极性测试精讲.ppt

电流互感器的原理 接线方式 极性测试 电流互感器的结构 电流互感器的结构较为简单 由相互绝缘的一次绕组 二次绕组 铁心以及构架 壳体 接线端子等组成 其工作原理与变压器基本相同 一次绕组的匝数 N1 较少 直接串联于电源线路中 一次负荷电流 I1 通过一次绕组时 产生的交变磁通感应产生按比例减小的二次电流 I2 二次绕组的匝数 N2 较多 与仪表 继电器 变送器等电流线圈的二次负荷 Z 串联形成闭合回路 见图1 电流互感器的原理 电磁式电流互感器是按电磁感应原理工作的 它的结构与普通变压器相似 主要由铁芯 一次绕组和二次绕组等几个部分组成 实际上它是一个降流变压器 其一次侧的匝数远少于二次侧匝数 一般只有一匝到几匝 使用时 将一次侧与被测电路串联 二次侧与负载串联 由于一次绕组与二次绕组有相等的安培匝数 电流互感器额定电流比 I1N1 I2N2电流互感器实际运行中负荷阻抗很小 二次绕组接近于短路状态 相当于一个短路运行的变压器 电流互感器的一次 二次额定电流之比 称为电流互感器的额定电流比 用Ki表示 特别强调的一点 运行中的电流互感器二次侧绝对不允许开路 电流互感器在运行过程中 如果二次侧开路 则二次侧的去磁磁势为零 而一次侧磁势仍为不变 它将全部用来激磁 激磁磁势较正常的增大了许多倍 引起铁芯中磁通急剧增加而达到饱和状态 由于二次绕组感应电势与磁通变化率成正比 E n t 所以在磁通值过零瞬间 二次绕组产生很高的电势 可以达到数千伏甚至更高 从而危及人身以及设备的安全 因此 运行中的电流互感器二次侧不允许开路 同时 电流互感器的二次侧也不允许装设熔断器 用于保护和测量时要注意连接的极性 如果在接仪表和测量装置的时候 极性接反 则仪表可能反转 损坏仪器或者使装置误动 一般设备都会标注出极性 否则应做极性试验 特殊型号电流互感器 多抽头电流互感器 这种型号的电流互感器 一次绕组不变 在绕制二次绕组时 增加几个抽头 以获得多个不同变比 它具有一个铁心和一个匝数固定的一次绕组 其二次绕组用绝缘铜线绕在套装于铁心上的绝缘筒上 将不同变比的二次绕组抽头引出 接在接线端子座上 每个抽头设置各自的接线端子 这样就形成了多个变比 见图3 不同变比电流互感器 这种型号的电流互感器具有同一个铁心和一次绕组 而二次绕组则分为两个匝数不同 各自独立的绕组 以满足同一负荷电流情况下不同变比 不同准确度等级的需要 见图4 例如在同一负荷情况下 为了保证电能计量准确 要求变比较小一些 以满足负荷电流在一次额定值的2 3左右 准确度等级高一些 如1K1 1K2为200 5 0 2级 而用电设备的继电保护 考虑到故障电流的保护系数较大 则要求变比较大一些 准确度等级可以稍低一点 如2K1 2K2为300 5 1级 一次绕组可调 二次多绕组电流互感器 这种电流互感器的特点是变比量程多 而且可以变更 多见于高压电流互感器 其一次绕组分为两段 分别穿过互感器的铁心 二次绕组分为两个带抽头的 不同准确度等级的独立绕组 一次绕组与装置在互感器外侧的连接片连接 通过变更连接片的位置 使一次绕组形成串联或并联接线 从而改变一次绕组的匝数 以获得不同的变比 带抽头的二次绕组自身分为两个不同变比和不同准确度等级的绕组 随着一次绕组连接片位置的变更 一次绕组匝数相应改变 其变比也随之改变 这样就形成了多量程的变比 图中虚线为电流互感器一次绕组外侧的连接片 带抽头的二次独立绕组的不同变比和不同准确度等级 可以分别应用于电能计量 指示仪表 变送器 继电保护等 以满足各自不同的使用要求 例如当电流互感器一次绕组串联时 图a 1K1 1K2 1K2 1K3 2K1 2K2 2K2 2K3为300 5 1K1 1K3 2K1 2K3为150 5 例如当电流互感器一次绕组并联时 图b 1K1 1K2 1K2 1K3 2K1 2K2 2K2 2K3为600 5 1K1 1K3 2K1 2K3为300 5 电流互感器按照用途不同 电流互感器大致可分为两类 测量用电流互感器 或电流互感器的测量绕组 在正常工作电流范围内 向测量 计量等装置提供电网的电流信息 保护用电流互感器 或电流互感器的保护绕组 在电网故障状态下 向继电保护等装置提供电网故障电流信息 保护用电流互感器 保护用电流互感器主要与继电装置配合 在线路发生短路过载等故障时 向继电装置提供信号切断故障电路 保护用电流互感器的工作条件与测量用互感器完全不同 保护用互感器只是在比正常电流大几倍几十倍的电流时才开始有效的工作 其准确度等级要求一般没有测量的高 但其不仅要求在额定一次电流下误差不超过规定值 由于要求其在故障大电流时有较好的传变特性 所以在一定短路电流倍数下误差不超过规定值 保护用电流互感器的分类 1 P类 准确限值规定为稳态对称一次电流的复合误差 e的电流互感器 对剩磁无要求 2 PR类 剩磁系数有规定值 10 的电流互感器 在某些情况下 也可规定二次回路的时间常数或二次绕组电阻的限值 3 PX类保护用电流互感器 是一种低漏磁的电流互感器 当已知互感器二次励磁特性 二次绕组电阻 二次负荷电阻和匝数比时 就足以确定其与所接保护系统有关的性能 TP类 TP意为暂态保护 保护用电流互感器 该类电流互感器的准确限值是考虑一次电流中同时具有周期分址和非周期分量 并按某种规定的暂态工作循环时的峰值误差来确定的 该类电流互感器适用于考虑短路电流中非周期分量暂态影响的情况 包括TPS TPX TPYTPZ级 TPS级 低漏磁电流互感器 其性能由二次励磁特性和匝数比误差限值规定 对剩磁无限制 适用于对复归时间要求严格的断路器失灵保护电流检测元件 TPX级 准确限值规定为在指定的暂态工作循环中的峰值瞬时误差 对剩磁无限制 TPY级 准确限值规定为在指定的暂态工作循环中的峰值瞬时误差 剩磁不超过饱和磁通的10 适用于采用重合闸的线路保护 TPZ级 准确限值规定为在指定的二次回路时间常数下 具有最大直流偏移的单次通电时的峰值瞬时交流分量误差 无直流分量误差限值要求 由于不保证低频分量误差及励磁阻抗低 一般不推荐该类忧感器用于主设备保护和断路器失灵保护 按绝缘介质分为 干式电流互感器 由普通绝缘材料浸渍绝缘漆作为绝缘 浇注绝缘电流互感器 由环氧树脂或者其他树脂混合材料浇注成型 油浸式电流互感器 由绝缘纸和绝缘油作为绝缘 气体绝缘互感器 由FS6气体作为主绝缘 保护用电流互感器的选择 保护用电流互感器的性能应满足继电保护正确动作的要求 首先应保证在稳态对称短路电流下的误差不超过规定值 对于短路电流非周期分量和互感器剩磁的暂态影响 应根据所在系统暂态问题的严重程度 所接保护装置的特性 暂态饱和可能引起的后果和运行经验等因素来合理考虑 如果保护装置具有减缓电流互感器饱和的影响功能 则可按保护装置的特点来选择适当的电流互感器 高压侧为330 500Kv的变压器保护和300MW及以上的发电机变压器组保护用的电流互感器 由于时间常数大 100ms以上 暂态饱和可能较严重 由此导致保护的拒动或误动的后果严重 因此 应选用TP类电流互感器 保证在实际短路工作循环中 不会暂态饱和 110KV及以下系统保护用电流互感器一般按稳态条件选择 选用P类电流互感器 非直接接地系统的接地保护用电流互感器 可根据具体情况采用由三相电流互感器组成的零序滤过器 专用电缆式或母线式零序电流互感器 保护用电流互感器的额定参数除按照一般规定进行选择外 还要考虑以下情况 a 变压器差动回路电流互感器额定一次电流的选择 应尽量使两侧互感器的二次电流进入差动继电器时基本平衡 当采用微机保护时 可由保护装置实现两侧变比差和相角差的校正 在选择额定一次电流及二次绕组接线方式时 应注意使变压器两侧互感器的二次负荷尽量平衡 以减少可能出现的差电流 b 自耦变压器公共绕组回路过负荷保护用的电流互感器 应按公共绕组的允许负荷电流选择 此电流通常发生在低压侧断开 而高 中压侧传输自耦变压器的额定容量的情况 此时 公共绕组上的电流为中压侧与高压侧额定电流之差 c 大型发电机变压器组厂用分支的额定电流远小于主变压器额定电流 厂用分支的电流互感器一般可以厂用分支额定工作电流为基础进行选择 但应注意满足该回路的动稳定要求 例外的是厂用分支侧用于发 变组或主变压器差动保护的电流互感器 原则上应与主回路互感器变比一致 如因额定一次电流过大装设有困难时 可根据具体情况采取适当措施 如由保护装置或增设辅助电流互感器以改变变比 或者采用二次额定电流为1A的互感器 当其他侧互感器额定二次电流为5A时 以便在保持变比一致条件下降低互感器额定一次电流等 d 中性点有效接地系统或中阻抗接地系统变压器中性点接地回路的电流互感器 大型发电机零序电流型横差保护用电流互感器等 在正常情况下一次电流为零 应根据实际应用情况 不平衡电流的实测值或经验数据 并考虑接地保护灵敏系数和互感器的误差限值以及动 热稳定等因素 选用适当的额定一次电流 e 对中性点非有效接地系统的电缆式或母线式零序电流互感器 因接地故障电流很小 需要按保证保护装置动作灵敏系数来选择变比及有关参数 电流互感器的配置 电流互感器的类型 二次绕组的数量和准确级应满足继电保护自动装置和测量仪表的要求 保护用电流互感器的配置应避免出现主保护的死区 接入保护的互感器二次绕组的分配 应注意避免当一套保护停用时 出现被保护区内故障时的保护动作死区 对中性点有效接地系统 电流互感器可按三相配置 对中性点非有效接地系统 依具体要求可按两相或三相配置 当配电装置采用一个半断路器接线时 对独立电流互感器每串宜配置三组 每组的二次绕组数量按工程需要确定 一般每组8个二次绕组 双母线接线一般每组4 5个二次绕组 35kV一般3 4个二次绕组 10kV一般2 3个二次绕组 三个二次绕组一般为关口计量点或主变进线间隔 继电保护和测量仪表宜用不同二次绕组供电 若受条件限制须共用一个二次绕组时 其性能应同时满足测量和保护的要求 且接线方式应避免仪表校验时影响继电保护工作 在使用微机保护的条件下 各类保护宜共用二次绕组 以减少互感器二次绕组数量 但一个元件的两套互为备用的主保护应使用不同二次绕组 电流互感器的二次回路不宜进行切换 当需要时 应采取防止开路的措施 电流互感器的极性 电流互感器在交流回路中使用 在交流回路中电流的方向随时间在改变 电流互感器的极性指的是某一时刻一次侧极性与二次侧某一端极性相同 即同时为正 或同时为负 称此极性为同极性端或同名端 用符号 或 表示 也可理解为一次电流与二次电流的方向关系 按照规定 电流互感器一次线圈首端标为L1 尾端标为L2 二次线圈的首端标为K1 尾端标为K2 在接线中L1和K1称为同极性端 L2和K2也为同极性端 其三种标注方法如图1所示 电流互感器同极性端的判别与耦合线圈的极性判别相同 较简单的方法例如用1 5V干电池接一次线圈 用一高内阻 大量程的直流电压表接二次线圈 当开关闭合时 如果发现电压表指针正向偏转 可判定1和2是同极性端 当开关闭合时 如果发现电压表指针反向偏转 可判定1和2不是同极性端 接线系数 接线系数 指故障时反应到电流继电器绕组中的电流值与电流互感器二次绕组中的电流值之比 即 继电器绕组中的电流值 电流互感器二次绕组中的电流值当继电保护的接线系数越大 其灵敏度越低 接线系数的大小反映的是电线连接的牢固程度 接线系数越大 线路连接越牢固 接线系数 1 说明线路连接的非常可靠 对于三相式完全星型接线和两相两继电器不完全星型接线时为1 对于两电流差接线 三相短路时 接线系数是 3 1 72 当A C两相短路时 接线系数是2 当A B或B C两相短路时 接线系数是1 CT的单相接线 一相式电流保护的电流互感器主要用于测量对称三相负载或相负荷平衡度小的三相装置中的一相电流 电流互感器的接线与极性的关系不大 但需注意的是二次侧要有保护接地 防止一次侧发生过电流现象时 电流互感器被击穿 烧坏二次侧仪表 继电设备 但是严禁多点接地 两点接地二次电流在继电器前形成分路 会造成继电器无动作 因此在 继电保护技术规程 中规定对于有几组电流互感器连接在一起的保护装置 则应在保护屏上经端子排接地 如变压器的差动保护 并且几组电流互感器组合后只有一个独立的接地点 两相式不完全星形接线 节省了一台电流互感器 用A C相的合成电流形成反相的B相电流 二相双继电器接线方式能反应相间短路 但不能完全反应单相接地短路 所以不能作单相接地保护 这种接线方式用于中性点不接地系统或经消弧线圈接地系统作相间短路保护 两相三继电器完全星型接线 流入第三个继电器的电流 可以保护线路的三相短路 两相短路 两相电流差接线 用于三相三线制电路中 中性点不接地 也无中性线 这种接线的优点是不但节省一块电流互感器 而且也可以用一块继电器反映三相电路中的各种相间短路故障 亦即用最少的继电器完成三相过电流保护 节省投资 但故障形式不同时 其灵敏度不同 这种接线方式常用于10kV及以下的配电网作相间短路保护 由于此种保护灵敏度低 现代已经很少用了 三相完全星形接法 用三台电流互感器和三台继电器组成 能够反映线路的各种故障 所用元件最多 接线方式性能比较 CT的极性 一次绕组的电流L1进 L2出时 一次绕组上的外加电动势与自感电动势相同 L1为 L2为 再说二次 这时的二次侧为K1流出 K2流入 说明二次绕组的感应电动势是K1为 K2为 这样 L1与K1都在感应电动势上为 我们称它们为同名端 即当从一侧的参考正极通入交流电流时 同时在另一侧绕组中产生感应电势 若另一侧绕组外部端子接有负载或短接 将有电流从另一侧绕组的参考极性端流出 从非参考极性端返回 两侧绕组电流所产生的磁势相减 此为减极性 对于CT的方向可以有两种考虑 一种出于对差动保护的考虑 它不需要具体判别电流到底是流入还是流出 而出于基尔霍夫原理只要求求取矢量和 因此 只要所有的CT所定义的方向均指向被保护设备方向或是全部与之相反即可 另一种则是出于负荷电流方向的考虑 它需要确切的电流流向 而单纯的电流只是一个正弦波 不能确定放下去方向 只是与电压相结合 才能确切的指出功率方向 表现出电流的具体流向 由于功率计算往往以母线电压的电压为采样点 一般以母线为基