电流互感器和电压互感器ppt课件

1、4-3 电流互感器和电压互感器互感器的作用原理互感器是一种丈量用的设备，分电流互感器和电压互感器两种。它们的作用原理和变压器一样。 运用互感器的目的一是为了任务人员的平安，使丈量回路与高压电网隔离；二是可以运用小量程的电流表丈量大电流，用低量程电压表丈量高电压。通常，电流互感器的副边电流为5安或1安。电压互感器的副方电压为100伏。 互感器的用途互感器除了用于丈量电流外，还用于各种继电维护安装的丈量系统，因此它 的运用非常广泛。 电流互感器任务原理：图是电流互感器的原理图，它的原绕组由一匝或几匝截面较大的导线构成，并串入需求丈量电流的电路。副边的匝数较多，可将线路上的大电流变为小电流来丈量。丈

2、量精度：按照误差的大小，分为0.2，0.5，1.0，3.0和10等五个规范等级。例如，0.5级准确度就表示在额定电流时，原、副边电流变比的误差不超越0.5。 电流互感器运用本卷须知：1为了运用平安，电流互感器的副边必需可靠的接地，以防止由于绝缘损坏后，原边的高压传到副边，发生人身事故。2电流互感器的副边绝对不允许开路。由于副边开路时，互感器成为空载运转，此时，原边被测线路电流成了激磁电流，使铁心内的磁密比额定情况添加许多倍。它一方面将使副边感应出很高的电压，能够使绝缘击穿。同时对丈量人员也很危险；另一方面，铁心内磁密增大以后，铁耗会大大添加，使铁心过热，影响电流互感器的性能，甚至把它烧坏。 电

3、压互感器任务原理：图是电压互感器的原理图。原边直接接到被测高压电路，副边接电压表或功率表的电压线圈。利用原、副边不同的匝数比可将线路上的高电压变为低电压来丈量。 丈量精度：我国目前消费的电力系统用电压互感器，按准确度分为0.5，1.0和3.0等三级。电压互感器有一定的额定容量。运用时副边不宜接过多的仪表，以免电流过大引起较大的漏抗压降。而影响互感器的准确度。 图4-16 电压互感器原理图V1w2w1U2U4-3 电流互感器和电压互感器电流互感器运用本卷须知：1电压互感器副边不能短路，否那么会产生很大的短路电流。 2为平安起见，电压互感器的副边必需可靠的接地。 本章小结三绕组变压器的任务原理与双

4、绕组变压器一样，同样可以利用根本方程式、相量图、等效电路分析变压器内部电磁过程。自耦变压器的特点在于原、副绕组之间不仅有磁的联络，而且还有电路上的直接联络，故从原边传送给副边的功率 中， 是经过电磁感应关系传送的，而 是经过电路直接传送的。由于经过电磁感应关系传送的功率小于变压器的额定容量，故与同容量的双绕组变压器相比，计算容量小了，从而可节省资料、降低损耗，提高效率和减少尺寸。但自耦变压器的短路阻抗标么值较小，短路电流较大。电流互感器和电压互感器的任务原理与变压器一样，运用时应留意将它们接地，并留意电流互感器在原边接电源时，副边绝对不能开路；电压互感器在原边接电源时，副边绝对不能短路。aNS

5、aNaSk11aNaSk1变压器的并联运转5-1 概述变压器的并联运转把变压器的原、副绕组一样标号的出线端连在一同，直接或者经过一段线路接到母线上，这种运转方式就叫做变压器的并联运转。图5-1 两台变压器并联运行的接线图ABCabcABCabcABCabcIII1K2K3K4K电源负载高压母线低压母线变压器并联运转的意义由于现代的发电厂和变电所的容量很大，一台变压器往往不能担负起全部容量的升压或降压义务，于是要采用多台变压器并联运转。 变压器并联运转的优点1提高供电的可靠性。并联运转的变压器如有某台变压器发生缺点，可以把它从电网切除进展检修，而电网仍能继续供电； 2可根据负荷大小调整投入并联变

6、压器的台数，以提高运转效率；3可以减少总的备用容量； 4可以随着用电量的添加，分批安装新的变压器，以减少第一次投资。 5-2 变压器的理想并联条件变压器并联运转的最理想情况1 1空载时并联的各变压器副边之间没有循环电流，这样，空载时并联的各变压器副边之间没有循环电流，这样，空载时各变压器副原边的铜耗也较小。空载时各变压器副原边的铜耗也较小。 2 2负载后，各变压器所承当的负载电流按它们的额定容量负载后，各变压器所承当的负载电流按它们的额定容量成比例分配，这样，并联变压器的装机容量能得到充分利成比例分配，这样，并联变压器的装机容量能得到充分利用。用。3 3负载后各变压器副边电流同相位。这样在总的

7、负载电流负载后各变压器副边电流同相位。这样在总的负载电流一定时各变压器所分担的电流最小；假设各变压器副边电一定时各变压器所分担的电流最小；假设各变压器副边电流一定时，那么共同承当的总电流最大。流一定时，那么共同承当的总电流最大。 为了到达上述理想并联情况，并联运转的各变压器必需具备以下三个条件： 5-2 变压器的理想并联条件为了到达上述理想并联情况，并联运转的各变压器必需具备以下 三个条件： 1 1各变压器的额定电压应相等，假设为单相变压器那么各各变压器的额定电压应相等，假设为单相变压器那么各变压器的变比应相等；变压器的变比应相等； 2 2各变压器的结合组一样；各变压器的结合组一样； 3 3各

8、变压器的短路阻抗标么值各变压器的短路阻抗标么值( (或短路电压或短路电压) )应相等，而且应相等，而且短路电抗和短路电阻之比也应相等。短路电抗和短路电阻之比也应相等。 以上三个条件中，结合组一样的条件必需严厉保证。由于假设结合组不同，当各变压器的原边接到同一电网时，它们副边线电压的相位不同，而且至少是30度(Y,y0和Y,d11并联时，副边线电动势的相位差就是30度)。在此情况下，假设两变压器的变比相等，图中Eab1= Eab2= Eab是两变压器副边的线电动势，从图可见，副边有电动势差ababababEEEEE518. 015sin221结合组不同的变压器绝对制止并联运转。图5-2 Y,y0

9、与Y,d11两台变压器并联运行时，副边线电动势相量图30E1abE2abE5-3变比一样而短路阻抗标么值不相等的变压器并联运转时的负载分配 变比一样而短路阻抗标么值不相等的变压器并联运转时的负载分配 1kZ2kZ2I1IIkU12U图5-3 变比和联结组相同时两台变压器并联时的简化等效电路2211kkZIZI12212211kkkkZZIIZIZI上式等号右边分子、分母除以额定电压 1kZ2kZ2I1IIkU12U图5-3 变比和联结组相同时两台变压器并联时的简化等效电路112221122211/NkNkNkNkNNIZIZIZIZIIIINNNUUU21222111,NNIIII*1*211

10、122221/kkNNkNNkZZUIZUIZ*2*1*2*121SSII5-3变比一样而短路阻抗标么值不相等的变压器并联运转时的负载分配 由此可知：负载系数和短路阻抗标幺值(或短路电压成反比。 1kZ2kZ2I1IIkU12U图5-3 变比和联结组相同时两台变压器并联时的简化等效电路假设为多台变压器并联，那么 12*1*2*2*1*2*121kkkkuuZZSSII:1:1:1:*2*2*1321kkkZZZ结论：1当短路阻抗标么值相等时，即 2假设短路阻抗标幺值不相等，那么短路阻抗标幺值小者先到达满载。实践运转时，为了使并联运转时不浪费设备容量，要求各变压器的短路阻抗标么值不超越平均值的1

11、0。3为了使各并联运转的变压器副边电流同相位，各变压器的短路电抗和短路电阻之比应相等，此时总负载电流是各变压器副边电流的算术和。 *3*2*1321*3*2*1SSSZZZkkk1*1S1*3*2SS5-4变比不相等的变压器并联运转时的负载分配 变比不相等的变压器并联运转时，空载时就有环流。故各台变压 器的电流分配不仅取决于短路阻抗，而且还遭到环流的影响。 图5-4 联结组相但变比不相等的两台变压器并联时运行1kZ2kZ2I1II2ULZIIkU1IkU1cI211221212111/IIIZUkUIZUkUIkk2111211121211112221212/kLckkkkkLckkkkZUk

12、UkIIIIZZZZZUkUkIIIIZZZZ5-4变比不相等的变压器并联运转时的负载分配 1负载运转时，每一变压器的电流都由负载分量和环流组成，其中环流等于空载时环流，它是由于变比不等而引起的。对第一台变压器为 ，对第二台变压器为 ，二者大小相等而符号相反。2由于各负载分量相位根本一样，再迭加上环流后，势必呵斥一台变压器电流大于负载分量，另一台变压器电流小于负载分量，这是变压器并联运转所不希望的，因此对环流有上述的限制。 cIcI2111211121211112221212/kLckkkkkLckkkkZUkUkIIIIZZZZZUkUkIIIIZZZZ变压器的并联运转本章小结为了提高供电的

13、可靠性以及使安装设备得到充分利用，近代发电厂和变电所都采用多台变压器并联运转，为了得到理想的并联运转情况，要求各变压器满足结合组一样、变比相等，以及短路阻抗标么值相等。变比相等和结合组一样保证空载时不产生环流，是变压器能否并联的前提。短路阻抗标么值相等那么保证了负载按变压器容量成比例分配，假设短路阻抗标么值不相等，那么负荷系数与短路阻抗标么值成反比。 变压器的瞬态过程6-1概述 变压器的瞬态过程变压器在稳态运转时，电压、电流、电动势和磁通的幅值根本坚持不变。但在变压器的运转情况遭到较大的扰动时，如合闸、负载忽然变化，副边忽然短路、蒙受雷击等，这些情况叫瞬态情况。在瞬态情况中，变压器从一种稳定运

14、转形状过渡到另一种稳定运转形状，这一过程称为瞬态过程或过渡过程。 研讨变压器的瞬态过程的必要性在瞬态过程中，由于电场和磁场的能量发生较大的变化，能够会使绕组中的电压和电流超越额定值许多倍，即出现所谓过电压和过电流景象，虽然瞬态过程继续的时间很短，但却能够使变压器遭到破坏，因此，对这些问题应进展分析研讨，找出它的变化规律，对变压器的设计、制造、维护和运转都是非常必要的。 变压器的瞬态过程6-2变压器空载合闸时的瞬态过程 变压器空载合闸时的瞬态过程变压器在稳态运转时空载激磁电流是额定电流的(110)。但在空载接通电源的瞬间，由于变压器铁心存在饱和景象，能够出现很大的冲击电流，如不采取适当的措施，那

15、么能够使开关跳闸，以致变压器不能顺利投入电网。 1u0i1r1w2w图6-1 变压器空载接通电源变压器的瞬态过程6-2变压器空载合闸时的瞬态过程 空载合闸时产生过电流的缘由设电网电压随时间按正弦规律变化，那么合闸时变压器原边回路的电动势方程式为 dtdwritUut11011)sin(2式中：为合闸时电压U1的初相角； t为和原绕组匝数w1交链的总磁通， 包括主磁通和漏磁通； i0 、r1分别是原绕组的空载合闸电流和电阻。由于变压器铁心存在饱和景象，上式是一个非线性微分方程。为了求解，作线性化的处置。即以为整个瞬态过程中，铁心饱和程度不变，并以运转点的饱和程度作为瞬态过程中的饱和程度，于是电流

16、i0可用下式表示： avtLwi10式中Lav是对应于运转点原绕组的平均电感，如图6-2所示。 tw10iavL图6-2 原绕组平均电感61变压器的瞬态过程6-2变压器空载合闸时的瞬态过程 空载合闸时产生过电流的缘由由此，式(6-1)便可改写为)sin(21111tULrwdtdwtavt式(6-3)是一个常系数微分方程，它的解由两部分组成，一部分是稳态分量 ，另一部分是自在分量 ，即 63 tLrmtLravtavavCetCetLrwU11)sin()sin()(221211 式中： 为磁通稳态分量的幅值，其值为m11112121144. 422)(2fwUfwULrwUavm为磁通稳态分

17、量的幅值，其值为)(90111avavLrrLtg因为C为磁通的自在分量的幅值，其值由合闸时的初始条件确定。 变压器的瞬态过程6-2变压器空载合闸时的瞬态过程 空载合闸时产生过电流的缘由设投入电网t=0时，铁心里没有剩磁，即(t=0)=0，那么 所以 因此讨论：由上式可知1当=90时合闸，那么合闸时的磁通为 即合闸以后就进入稳定形状，不会发生瞬态过程。图6-3是这种情况的磁通变化曲线。 0)90sin(Cmtcos)90sin(mmCtLrmmtavet1cos)cos(ttmmtsin)90cos(t01u1u图6-3 当 时，变压器空载接通电源磁通的变化曲线图90变压器的瞬态过程6-2变压

18、器空载合闸时的瞬态过程 空载合闸时产生过电流的缘由讨论：由上式可知2当=0时合闸，那么合闸时的磁通为 图6-4是这种情况的磁通变化曲线。 tLrmmtavet1cos图6-4 当 时，变压器空载接通电源磁通的变化曲线图0t0 当 时，磁通 到达最大值，假设不思索自在分量的衰减，变压器的总磁通差不多达2m ，思索到变压器在空载合闸之前铁心里尚有剩磁，当剩磁方向与自在分量磁通的方向一致时，总磁通最大值可达稳定值的(2.22.3)倍。知道了变压器空载合闸时磁通随时间变化的关系后，根据磁化曲线，就能找出相应的激磁电流。如图6-5所示。 180tt图6-5 磁化曲线tmm00imi00iAB变压器的瞬态

19、过程6-2变压器空载合闸时的瞬态过程 空载合闸时产生过电流的缘由讨论：由上式可知2变压器在正常运转时，磁路已开场饱和，例如工 作在A点，在最不利的空载合闸情况下，磁通能够 超越m 的两倍。这时铁心非常饱和，任务在B 点 ，因此激磁电流很大，超越稳态激磁电流i0值 的80100倍，可达额定电流的46倍。这种情况 称为激磁涌流。这是一种最不利的情况，图6-6是 空载合闸电流示波图。 图6-5 磁化曲线tmm00imi00iABt图6-6 空载合闸电流示波图现实上，随着时间的推移，自在分量将逐渐衰减，衰减的快慢取决于时间常数，普通小变压器的电阻较大，时间常数较小，故合闸的冲击电流只需经过几个周波(零

20、点几秒以下)就到达稳态值，巨型变压器裒减得较慢，有的衰减过程可以到达20秒。 变压器的瞬态过程6-2变压器空载合闸时的瞬态过程 空载合闸时产生过电流的缘由讨论：由上式可知3空载合闸电流对变压器本身没有多大的危害，但当它衰减较慢时，能够引 起变压器本身过电流维护安装动作而跳闸，为了防止这种景象，需求设法 使合闸电流加速衰减，为此，可在变压器原边串联一个附加电阻，这样一 那么减少冲击量，二来还可以使冲击迅速衰减。合闸终了后，再将该电阻切 除。 4在三相变压器中，由于三相电压彼此相差120度，因此合闸时总有一相电 压初相角接近于零，故总有一相的合闸电流较大。 变压器的瞬态过程6-2变压器空载合闸时的

21、瞬态过程 变压器副边忽然短路的瞬态过程忽然短路电流：变压器副边稳态短路的情况，由于变压器短路阻抗很小，稳态短路电流可达额定电流的1020倍。变压器副边忽然短路时，短路电流比稳态短路电流更大，如不采取有效措施，能够把变压器损坏。 分析：忽略空载电流，采用图6-7简化等效电路。 图中短路电阻rk和短路电感Lk= xk/(其 中xk是短路电抗)都是常数，因此变压器 副边忽然短路时的情况就与R、L串联电路 忽然接到正弦电压上去的情况类似，可用 “电路原理中分析R、L串联电路瞬态过程 的方法来进展分析。 1ukrkLki图6-7 变压器突然短路设电网容量很大，短路电流不致引起电网电压下降。那么得忽然短路

22、时原边电路微分方程式为： dtdiLritUukkkk)sin(211变压器的瞬态过程6-2变压器空载合闸时的瞬态过程 变压器副边忽然短路的瞬态过程解此常系数微分方程式可得： kkTtkkTtkkkkkkCetICetxrUiii )sin(2)sin(2221式中： 为忽然短路电流稳态分量的瞬时值；)sin(2kkktIi为忽然短路电流稳态分量的幅值；22122kkkxrUI为 与 的相位差。为暂态电流衰减的时间常数； 为忽然短路电流暂态分量(自在分量)的瞬时值； 9011kkkkkrLtgrxtgki1ukTtkCei kkkrLT/变压器的瞬态过程6-2变压器空载合闸时的瞬态过程 变压器

23、副边忽然短路的瞬态过程式中：C为待定积分常数，由初始条件决议。 通常，变压器发生忽然短路之前，能够曾经处于负载运转，但由于负载电流比短路电流小很多，故可略去不计，而以为忽然短路是在空载情况下发生的，即以为t=0时，ik =0，代入ik表达式可得 因此上式阐明，忽然短路电流的大小与电压u1的初相角有关。 cos2)90sin(20kkICCIkTtkkkeItIicos2)cos(2变压器的瞬态过程6-2变压器空载合闸时的瞬态过程 变压器副边忽然短路的瞬态过程讨论：1当=90度时，发生忽然短路，这时暂态分量为零，忽然短路一发生就进 入稳定形状，短路电流最小，其值为 2当=0度时发生忽然短路，与上

24、式对应的电流变化曲线如图6-8所示，从图可见，当 瞬间，短路电流达最大值 tIikksin2)cos(2kTtkketIitkyTkkIkeIik2)1 (2max式中kTyek1是忽然短路电流最大值与稳态短路电流最大值的比值。 ky的大小与时间常数Tk有关，变压器的容量愈大，Tk愈大， ky也增大。 变压器的瞬态过程6-2变压器空载合闸时的瞬态过程 变压器副边忽然短路的瞬态过程讨论：2当用标么值表示时 即： 与 成反比，即短路阻抗愈小，忽然短路电流愈大。假设 ，那么这是一个很大的冲击电流，产生很大的电磁力，对变压器有严重影响。为了限制 ， 不宜太小，但从减小变压器的电压调整率U来看， 又不宜过大，因此在设计变压器时，必需全面思索 数值的选择。 *1max*max2kykNNyNkyNkkZkZIUkIIkIii*maxki*kZ06. 0*kZ302006. 01)8 . 12 . 1 (*maxki*maxki*kZ*kZ*kZ变压器的瞬态过程6-2变压器空载合闸时的瞬态过程 变压器副边忽然短路的瞬态过程忽然短路电流对变压器的影响 :1忽然短路时变压器绕组遭到很大的机械力的影响。变压器绕组中的电流与漏磁场相互作用，在绕组的各导线上产生电磁力，其大小由漏磁场的磁通密度与电流的乘积所决议。由于电流增大