互感器的原理与选择

1、会计学1互感器的原理与选择互感器的原理与选择第1页/共129页第2页/共129页第3页/共129页第4页/共129页第5页/共129页 运行中的电流互感器一旦二次侧开路，铁心将处于高度饱和状态。一方运行中的电流互感器一旦二次侧开路，铁心将处于高度饱和状态。一方面导致铁芯损耗加剧、过热而损坏互感器绝缘；另一方面导致磁通波形畸变面导致铁芯损耗加剧、过热而损坏互感器绝缘；另一方面导致磁通波形畸变为平顶波。为平顶波。 在磁通过零时，将产生很高的尖顶波电势，其峰值可达几千伏甚至上万在磁通过零时，将产生很高的尖顶波电势，其峰值可达几千伏甚至上万伏，这将危及工作人员、二次回路及设备的安全。伏，这将危及工作人

2、员、二次回路及设备的安全。 此外，铁心中的剩磁还会影响互感器的准确度。故运行中的电流互感器此外，铁心中的剩磁还会影响互感器的准确度。故运行中的电流互感器二次侧不得开路。二次侧不得开路。 第6页/共129页102211NININI可以忽略不计，则有，或若1000NII2211NINIiNkIkINNII111212/匝数比式中12NNkN额定互感比N2N1IIki1. 工作原理工作原理第7页/共129页2. 误差及影响因素误差及影响因素21II与(%)100112IIIkfii电流误差：电流误差：相位误差：相位误差：的夹角与 )(12IIi第8页/共129页2. 误差及影响因素误差及影响因素(%

3、)100)sin(1110NINIfi)(3440)cos(1110NINIi(%)100)sin(222)(2222SNLZZavL)(3440)cos(222)(2222SNLZZavL第9页/共129页2. 误差及影响因素误差及影响因素(%)100)sin(222)(2222SNLZZfavLi)(3440)cos(222)(2222SNLZZavLi应选用高导磁材料。成反比，与、iif | ) 1 (。，增大应减小成反比，成正比，与与、SLSLfavavii| )2(应一定。，但应增大成反比，与、12222/| ) 3(NNNNfii最小。定电流附近运行时误差一次电流的影响：在额)4(

4、不变），二次负载的影响：（设11222)5(NIeZZjLLiiLfNINIZ、不变，则若|102222iiLfZ、不变，则若|22第10页/共129页2. 误差及影响因素误差及影响因素二次侧开路：)6(1110220NINIIZL饱和而变成平顶波铁心中的磁通波形严重产生很高的尖顶波，所以二次绕组将感应因为dtdNe22大小有关）及甚至上万伏（与电势，其值可达数千伏1Iki中产生剩磁）互感器特性变坏（铁心磁感应强度剧增）引起铁心和绕组过热（仪表、继电器的绝缘危及工作人员的安全和第11页/共129页3. 准确级和额定容量准确级和额定容量准确级一次电流为额定电流的百分数(%)误差限值二次负荷变化范

5、围电流误差(%)相位差()0.210201001200.50.350.2201510(0.251)S2N0.5102010012010.750.5604530110201001200.21.511209060第12页/共129页3. 准确级和额定容量准确级和额定容量根据用途的不同，可分为测量级和保护级。根据用途的不同，可分为测量级和保护级。 测量级测量级 : 按测量与计量表计的不同，划分为若干准确级次，如按测量与计量表计的不同，划分为若干准确级次，如0.2级、级、0.5级、级、1级、级、3级等。级等。0.2级用于精密测量；级用于精密测量； 0.5级用于电度计量；级用于电度计量；1、3级用于其他

6、盘式仪表。级用于其他盘式仪表。 保护级保护级:可分为稳态保护用（可分为稳态保护用（P）和暂态保护用（）和暂态保护用（TP）两类，）两类，准确级常用的有准确级常用的有5P、10P和和5PR、10PR。 第13页/共129页3. 准确级和额定容量准确级和额定容量nS2N是指在额定二次电流是指在额定二次电流I2N和额定二次阻抗和额定二次阻抗Z2N下运行时，二次绕组输出的容量下运行时，二次绕组输出的容量， S2N = I2N2 Z2N 。n两点说明两点说明：n由于二次电流为标准值，所以由于二次电流为标准值，所以S2N常用常用Z2N表示。表示。n由于误差与二次负荷有关，所以同一台电流互感器使用在不同准确

7、级时，会由于误差与二次负荷有关，所以同一台电流互感器使用在不同准确级时，会有不同的额定容量。有不同的额定容量。第14页/共129页3. 准确级和额定容量准确级和额定容量对同一台电流互感器来说，在不同准确级时，具有不同的额定容量。例如，对同一台电流互感器来说，在不同准确级时，具有不同的额定容量。例如，LMZ1103000/5型电流互感器在型电流互感器在0.5级工作时，级工作时，ZN21.6（40VA）；在）；在1级级工作时，工作时，ZN22.4（60VA），）， 当当Z2L ZN2时，时，TA的准确级将下降。的准确级将下降。 Z2L =1.5时为时为0.5级，级， Z2L =1.7时为时为1级，

8、级，Z2L =2.5时误差大于时误差大于1级。级。第15页/共129页4. 分类分类第16页/共129页4. 分类分类n按绝缘方式分：按绝缘方式分：n干式：用绝缘胶绝缘，适用于低电压干式：用绝缘胶绝缘，适用于低电压n浇注式：用环氧树脂绝缘，适用于浇注式：用环氧树脂绝缘，适用于1035kVn油浸式：用油绝缘，适用于油浸式：用油绝缘，适用于35kV以上以上第17页/共129页产品名称产品名称 一次绕组安一次绕组安装形式装形式 绝缘形式绝缘形式结构形式结构形式 结构形式结构形式，用途，用途 设计序号设计序号 额定电压额定电压（kVkV） 准确度等级准确度等级 额定电流额定电流（A A） 823467

9、15第18页/共129页型号名称字母字母含义型号名称表示字母字母含义产品名称L电流互感器结构形式W户外式一次绕组形式M母线式M母线式F贯穿复匝式G改进式D贯穿单匝式Q加强式安装形式A穿墙式L铝线式B支持式J加大容量Z支柱式用途B保护用R装入式D差动保护用绝缘形式Z浇注绝缘J接地保护用C瓷绝缘X小体积柜用J树脂浇注S手车柜用油保护方式N不带金属膨胀器第19页/共129页LDZJ10 LA10 LMZB6-10 LFZ1-10 LAJ10 10kV树脂浇注绝缘电流互感器树脂浇注绝缘电流互感器LRD235DW2 (装入式装入式) 第20页/共129页110KV电流互感器电流互感器 第21页/共129

10、页220KV电流互感器电流互感器 第22页/共129页第23页/共129页第24页/共129页第25页/共129页第26页/共129页第27页/共129页第28页/共129页第29页/共129页第30页/共129页 主要用来测量单相负荷电流或三相系统中平衡负荷的某主要用来测量单相负荷电流或三相系统中平衡负荷的某一相电流。一相电流。 又称不完全星形接线，在又称不完全星形接线，在6 6 10kV10kV中性点不接地系统中性点不接地系统中应用较广泛。中应用较广泛。 通常应用于继电保护线路中通常应用于继电保护线路中。 用来测量负荷平衡或不用来测量负荷平衡或不平衡的三相电力系统中的三平衡的三相电力系统中

11、的三相电流。相电流。 第31页/共129页AABCAAAABC单相接线单相接线星形接线星形接线第32页/共129页AABCWhUAUBUcIAIc-Ib不完全星形接线不完全星形接线第33页/共129页A B CAA B CAAAA B CAWhcUbUaU5. 接线接线单相接线单相接线星形接线星形接线不完全星形接线不完全星形接线Lc连接导线的连接导线的计算长度计算长度(m)，与仪表和继电器至电流互感，与仪表和继电器至电流互感器安装地点的实际距离器安装地点的实际距离及电流互感器的接线方式有关。及电流互感器的接线方式有关。 第34页/共129页 当电流互感器采用单相接线时，如图当电流互感器采用单相

12、接线时，如图6-9a所示，往返导线中所示，往返导线中的电流相等，电流互感器的二次电压为的电流相等，电流互感器的二次电压为 )2()(LacLaLccrrIrrrIU 考虑到考虑到rL=L/S，故可取，故可取Lc=2L。 当电流互感器采用星形接线时，如图当电流互感器采用星形接线时，如图6-9b所示，如果一次侧所示，如果一次侧负荷对称，则中线（返回导线）电流负荷对称，则中线（返回导线）电流很小可略去不计，电流互很小可略去不计，电流互感器的二次电压为感器的二次电压为第35页/共129页)()(LaaLLaaarrIrIrrIU 故可取故可取Lc=L。 当电流互感器采用不完全星形接线时，如图当电流互感

13、器采用不完全星形接线时，如图6-9c所示，中线所示，中线（返回导线）电流等于（返回导线）电流等于 bcaIII电流互感器的二次电压为电流互感器的二次电压为 )e3()()(30jLaaLbaaaLbLaaarrIrIIrIrIrrIU 如果只计阻抗的模，忽略相角的旋转，二次负载电阻近似为如果只计阻抗的模，忽略相角的旋转，二次负载电阻近似为 La3rr 故近似取故近似取LL3c 30jabae3)(倍，相角旋转增大较III第36页/共129页1 1种类和型式选择种类和型式选择 6. 6. 电流互感器的选择电流互感器的选择 根据安装地点可选择：根据安装地点可选择：屋内或屋外式。屋内或屋外式。 根据

14、安装方式可选择：根据安装方式可选择：支持式、装入式（装在变压器套管或支持式、装入式（装在变压器套管或多油断路器套管中）和穿墙式（兼作穿墙套管）。多油断路器套管中）和穿墙式（兼作穿墙套管）。 根据一次绕组匝数可选择：根据一次绕组匝数可选择：单匝单匝LDLD（用于大电流）、多匝（用于大电流）、多匝LFLF（用于小电流）和母线式（用于小电流）和母线式LMLM（用于大电流）。（用于大电流）。 620kV屋内配电装置的电流互感器有：屋内配电装置的电流互感器有：瓷绝缘（如瓷绝缘（如LDC、LFC和和LMC系列）系列）结构；结构；树脂浇注绝缘（小电流回路采用树脂浇注绝缘（小电流回路采用LA和和LFZ系列，大

15、电流回路采系列，大电流回路采用用LDZ、LMZ、LAJ和和LBJ系列）结构。系列）结构。一般多采用浇注绝缘型。一般多采用浇注绝缘型。 35kV及以上配电装置的电流互感器采用油浸瓷箱式绝缘结构及以上配电装置的电流互感器采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器（如屋外的的独立式电流互感器（如屋外的LCW系列）。系列）。第37页/共129页6. 选择选择第38页/共129页6. 选择选择第39页/共129页1)为保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确级不得低于所为保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。供测量仪表的准确级。 用于电能计量的电流互感器，准确级不应低于用于电

16、能计量的电流互感器，准确级不应低于0.5级，级，500kV宜采用宜采用0.2级；级； 供运行监视仪表用的电流互感器，准确级不应低于供运行监视仪表用的电流互感器，准确级不应低于1级；级； 供粗略测量仪表用的电流互感器，准确级可用供粗略测量仪表用的电流互感器，准确级可用3级；级； 稳态保护用的电流互感器选用稳态保护用的电流互感器选用P级；暂态保护用的电流互感级；暂态保护用的电流互感器选用器选用TP级。级。 2)电流互感器的额定容量电流互感器的额定容量SN2是指在额定二次电流是指在额定二次电流IN2和额定二和额定二次阻抗次阻抗ZN2下运行时，二次绕组输出的容量，下运行时，二次绕组输出的容量，即即2N

17、22N2NZIS 制造厂家一般提供电流互感器的制造厂家一般提供电流互感器的ZN2 (单位为单位为)值。值。 3)同一台电流互感器除最高准确级外，还有几个较低测量精度同一台电流互感器除最高准确级外，还有几个较低测量精度的准确级，对应于不同的准确级，具有不同的额定容量（或额的准确级，对应于不同的准确级，具有不同的额定容量（或额定二次阻抗）。定二次阻抗）。 第40页/共129页6. 选择选择shes1Nshes2iKIii或内部动稳定校验式为：aLiF2sh7al1073. 15 . 0外部动稳定校验式为：第41页/共129页热稳定校验热稳定校验 对带有一次绕组的电流互感器，热稳定校验条件为对带有一

18、次绕组的电流互感器，热稳定校验条件为 2tkIQ 21Ntk)(IKQ It电流互感器电流互感器1s允许通过的热稳定电流；允许通过的热稳定电流； Kt电流互感器的电流互感器的1s热稳定倍数，热稳定倍数，Kt = It / IN1。 或或动稳定校验动稳定校验 内部动稳定校验条件为内部动稳定校验条件为 iesish 或或shes1N2iKI ies、Kes电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数， 第42页/共129页1Neses2IiK 对采用硬导线连接的瓷绝缘电流互感器，相间电动力作用其对采用硬导线连接的瓷绝缘电流互感器，相间电动力作用其瓷帽上。因此，需要

19、进行外部动稳定校验，校验条件为瓷帽上。因此，需要进行外部动稳定校验，校验条件为 72shal1073. 15 . 0 iaLFL电流互感器瓷帽端部到最近一个支柱绝缘子间的距离电流互感器瓷帽端部到最近一个支柱绝缘子间的距离(m)，对母线型电流互感器为，对母线型电流互感器为:电流互感器瓷帽端部到最近一个电流互感器瓷帽端部到最近一个支柱绝缘子间的距离支柱绝缘子间的距离+电流互感器两端瓷帽间的距离；电流互感器两端瓷帽间的距离；a 相间距离相间距离(m)；ish短路冲击电流幅值（短路冲击电流幅值（A）；）；Fal电流互感器瓷帽上的允许力（电流互感器瓷帽上的允许力（N）。）。 第43页/共129页二次负荷

20、的校验二次负荷的校验 为保证所选电流互感器的准确级，其最大相二次负荷为保证所选电流互感器的准确级，其最大相二次负荷S2应不大应不大于所选准确级相应的额定容量，即于所选准确级相应的额定容量，即 S2SN2 L222N2ZIS 2N22N2NZIS 由由 和和 得得 Z2LZN2 其中，其中，二次负荷阻抗为二次负荷阻抗为 Z2L为为cLreaL2rrrrZ ra、rre测量仪表和继电器的电流线圈电阻测量仪表和继电器的电流线圈电阻()，可由其线，可由其线圈消耗的功率求得。圈消耗的功率求得。 rL仪表或继电器至电流互感器的连接导线电阻仪表或继电器至电流互感器的连接导线电阻()； rc接触电阻接触电阻(

21、)，一般取，一般取0.1。 第44页/共129页222cLrea22)(NNNZIrrrrI 由由可将二次负荷校验条件转化为求连接导线的最小截面。可将二次负荷校验条件转化为求连接导线的最小截面。 连接导线的电阻应满足连接导线的电阻应满足 22Ncrea22N2NL)(IrrrISr 根据根据r =L/S，可得满足准确级要求的连接导线最小截面，可得满足准确级要求的连接导线最小截面S 为为 )()(crea2Nccrea22N2N22NcrrrZLrrrISILS 连接导线的电阻率连接导线的电阻率 Lc连接导线的计算长度连接导线的计算长度(m)，与仪表和继电器至电流互感，与仪表和继电器至电流互感器

22、安装地点的实际距离器安装地点的实际距离及电流互感器的接线方式有关。及电流互感器的接线方式有关。 L 为保证连接导线具有一定的机械强度，铜导线截面不应小于为保证连接导线具有一定的机械强度，铜导线截面不应小于1.5mm2，铝导线截面不应小于，铝导线截面不应小于2.5mm2。 第45页/共129页【例例6-6】 选择例选择例6-5中中10kV出线上的电流互感器。电流互感器出线上的电流互感器。电流互感器接线和测量仪表配置如图接线和测量仪表配置如图6-10所示，电流互感器至测量仪表的所示，电流互感器至测量仪表的实际距离为实际距离为L=25m。 解解 根据电流互感器安装在屋内，电网的额定电压为根据电流互感

23、器安装在屋内，电网的额定电压为10kV，回，回路的最大持续工作电流为路的最大持续工作电流为350A和供给电能表电流，选用和供给电能表电流，选用LFZ1-10型屋内复匝浇注绝缘式电流互感器，变比为型屋内复匝浇注绝缘式电流互感器，变比为400/5，准确级为，准确级为0.5级，额定二次阻抗级，额定二次阻抗ZN2=0.4，热稳定倍数，热稳定倍数Kt=80，动稳定倍，动稳定倍数数Kes=140。 第46页/共129页表表6-5 电流互感器二次负荷（单位：电流互感器二次负荷（单位：VA）图图6-10 6-10 例例6-6 6-6 中的电流互感器接线图中的电流互感器接线图仪表名称及型号仪表名称及型号A A相

24、相C C相相有功电能表有功电能表(DS1)0.50.50.50.5无功电能表无功电能表(DX1)0.50.50.50.5电流表电流表(46L1-A)0.350.35总计总计1.351.351.01.0电流互感器的二次负荷统计见表电流互感器的二次负荷统计见表6-5，最大相负荷电阻为，最大相负荷电阻为 054. 025/35. 1/22NmaxaIPr对采用不完全星形接线互感器，计算长度对采用不完全星形接线互感器，计算长度 LL3c 满足准确级要求的连接导线最小截面为满足准确级要求的连接导线最小截面为 22ca2Ncmm08. 31 . 0054. 04 . 02531075. 1)( rrZLS

25、 第47页/共129页常用的连接导线标准截面为常用的连接导线标准截面为0.75、1、1.5、2.5、4、6和和10 mm2，故选用，故选用4 mm2的铜导线。的铜导线。 热稳定校验为热稳定校验为 k2221Nts(kA)1024)4 . 080()(QIK 热稳定满足要求。热稳定满足要求。 kA2 .79kA1404 . 022es1N KIkA13.22kA677. 855. 2sh i内部动稳定满足要求。内部动稳定满足要求。通过以上计算可以看出，所选电流互感器满足要求。通过以上计算可以看出，所选电流互感器满足要求。 浇注绝缘的电流互感器，只校验内部动稳定，即浇注绝缘的电流互感器，只校验内部

26、动稳定，即第48页/共129页第49页/共129页2121NNUUuNkUkUNNUU112112/匝数比式中21NNkN额定互感比N2N1UUku1. 工作原理工作原理第50页/共129页第51页/共129页2. 误差及影响因素误差及影响因素(%)100112UUUkfuu电压误差：电压误差：相位误差：相位误差：的夹角与)(12UUu第52页/共129页2. 误差及影响因素误差及影响因素(%)100sin)(cos)(cossin12212221211010UxxIrrIUxIrIfu)(3440cos)(sin)(sincos12212221211010UxxIrrIUxIrIu应选用高导

27、磁材料。成正比，的空载误差与、0| ) 1 (Ifuu）二次负载的影响：（设222)2(jLLeZZ|222iiLfIZ、）（不变，则二次负载若由正值向负值变化由负值向正值变化时，不变，则当若uuLfZ909022第53页/共129页3. 准确级和额定容量准确级和额定容量准确级误差限值一次电压变化范围频率、功率因数及二次负荷变化范围电压误差(%)相位差()0.20.5130.20.51.03.0102040不规定(0.81.2)UN1(0.251)SN2cos2=0.8f = fN3P6P3.06.0120240(0.051)UN1第54页/共129页3. 准确级和额定容量准确级和额定容量n由

28、于误差与二次负荷有关，所以同一台电压互感器对应于不同的准由于误差与二次负荷有关，所以同一台电压互感器对应于不同的准确级便有不同的容量。确级便有不同的容量。n额定容量额定容量：对应于最高准确级的容量。：对应于最高准确级的容量。n最大容量最大容量：按照在最高工作电压下长期工作容许发热条件所规定的：按照在最高工作电压下长期工作容许发热条件所规定的容量。容量。第55页/共129页4. 分类分类第56页/共129页图图2-25 三相式电压互感器结构原理示意图三相式电压互感器结构原理示意图a) 三相三柱式结构三相三柱式结构 b) 三相五柱式结构三相五柱式结构第57页/共129页 三相三柱式电压互感器三相三

29、柱式电压互感器只能用来测量线电压只能用来测量线电压，由于它的一次侧中性点不允许接地由于它的一次侧中性点不允许接地，故不能用来测量相对地电压。，故不能用来测量相对地电压。 原因原因：要测量相对地电压，它的一次侧中性点必须接地，当系统发生接地故障时，：要测量相对地电压，它的一次侧中性点必须接地，当系统发生接地故障时，三相绕组中的零序电流同时流向中性点，产生的三相零序磁通同相位，在三个铁心三相绕组中的零序电流同时流向中性点，产生的三相零序磁通同相位，在三个铁心柱中不能构成零序磁通通路，只能通过气隙和铁外壳构成回路，由于磁阻很大，使柱中不能构成零序磁通通路，只能通过气隙和铁外壳构成回路，由于磁阻很大，

30、使得零序电流比正常励磁电流大很多倍，使互感器绕组过热甚至烧毁。得零序电流比正常励磁电流大很多倍，使互感器绕组过热甚至烧毁。 三相五柱式电压互感器三相五柱式电压互感器由于两个边柱为零序磁通提供了通路，其一次绕组中性点由于两个边柱为零序磁通提供了通路，其一次绕组中性点可以接地。这种结构与接线的电压互感器可用来测量线电压，也可以用测量相对地可以接地。这种结构与接线的电压互感器可用来测量线电压，也可以用测量相对地电压。电压。第58页/共129页ABC4. 分类分类0a0b0c第59页/共129页1) 35kV及以下及以下TV采用普通式结构采用普通式结构，它与普通小，它与普通小容量变压器相似，图容量变压

31、器相似，图2-26a2-26a和图和图2-26b2-26b所示分别为所示分别为单相双绕组和单相三绕组单相双绕组和单相三绕组TV结构原理示意图。结构原理示意图。 2) 110kV及以上及以上的电磁式电压互感器普遍的电磁式电压互感器普遍制成制成串级式结构串级式结构，其特点是：，其特点是：铁心与绕组采用分级铁心与绕组采用分级绝缘，绝缘，节省了绝缘材料，减小了重量和体积，节省了绝缘材料，减小了重量和体积，降低了成本。降低了成本。 结构原理如图结构原理如图2-26c所示：所示： 第60页/共129页互感器互感器由两个铁心由两个铁心(元件元件)组成组成，两个铁心互相绝，两个铁心互相绝缘；缘；一次绕组分成匝

32、数相等的四部分一次绕组分成匝数相等的四部分，分别绕在，分别绕在两个铁心的上、下铁心柱上，按磁通相加方向顺两个铁心的上、下铁心柱上，按磁通相加方向顺序串联，接于相与地之间，每个铁心上的两个绕序串联，接于相与地之间，每个铁心上的两个绕组的中点与铁心相连。组的中点与铁心相连。 每段绕组对铁心的最高电压为每段绕组对铁心的最高电压为Uph/4，所以，所以每段绕组对铁心的绝缘只需按每段绕组对铁心的绝缘只需按Uph/4设计设计，比普通结构的比普通结构的TV减少了减少了3/4的绝缘。的绝缘。 第61页/共129页 连耦绕组的作用连耦绕组的作用:当二次绕组接通负载后，流过当二次绕组接通负载后，流过负载电流负载电

33、流,二次磁动势产生去磁磁通，使末级铁心二次磁动势产生去磁磁通，使末级铁心(下下部铁心部铁心)内的磁通小于上部铁心内的磁通，于是使各内的磁通小于上部铁心内的磁通，于是使各段线圈感抗不等，电压分布不均匀。为了避免这一段线圈感抗不等，电压分布不均匀。为了避免这一现象，在两铁心相邻的铁心柱上，绕有匝数相等、现象，在两铁心相邻的铁心柱上，绕有匝数相等、绕向相同、反向对接的绕向相同、反向对接的连耦绕组连耦绕组4。这样，当两个铁。这样，当两个铁心中磁通不相等时，连耦绕组内出现环流，使磁通心中磁通不相等时，连耦绕组内出现环流，使磁通较大的铁心去磁和磁通较小的铁心助磁，较大的铁心去磁和磁通较小的铁心助磁，从而达

34、到从而达到两个铁心内磁通大致相等，各段绕组电压分布均匀两个铁心内磁通大致相等，各段绕组电压分布均匀。 第62页/共129页 平衡绕组的作用平衡绕组的作用:同一铁心的两个铁心柱，由同一铁心的两个铁心柱，由于位置不同，漏磁通路有差异，会使两铁心柱于位置不同，漏磁通路有差异，会使两铁心柱中磁通不等，此二铁心柱上的两段线圈的电压中磁通不等，此二铁心柱上的两段线圈的电压分布不匀。为此，在同一铁心的上下铁心柱上分布不匀。为此，在同一铁心的上下铁心柱上绕有匝数相等、绕向相同、反向对接的绕有匝数相等、绕向相同、反向对接的平衡绕平衡绕组组3。若两柱中磁通不等，在平衡绕组内产生。若两柱中磁通不等，在平衡绕组内产生

35、平衡电流，使磁通大者去磁，磁通小者助磁，平衡电流，使磁通大者去磁，磁通小者助磁，从而使两柱中磁通相等，两段线圈电压分布均从而使两柱中磁通相等，两段线圈电压分布均匀。匀。 第63页/共129页4. 分类分类n按绕组数分：按绕组数分：n双绕组双绕组n三绕组三绕组第64页/共129页234615产品名称产品名称 相数相数 绝缘形式绝缘形式 结构形式结构形式 设计序号设计序号 额定电压额定电压（kVkV） 型号中各字母含义见表型号中各字母含义见表 型号名称表示字母字母含义型号名称表示字母字母含义用途J电压互感器结构形式及用途X带剩余（零序）绕组相数D单相B三柱带补偿绕组式S三相W五柱三绕组绝缘形式J油

36、浸式G空气（干式）C串级式带剩余（零序）绕组Z浇注成型固体F测量和保护分开的二次绕组Q气体油保护方式第65页/共129页第66页/共129页第67页/共129页第68页/共129页JDZ6,10或或JDZJ6,10 (单相浇注绝缘单相浇注绝缘) JDJ6,10(单相油浸绝缘单相油浸绝缘) 第69页/共129页110KV电压互感器电压互感器 第70页/共129页220KV电压互感器电压互感器 第71页/共129页220KV氧化锌避雷器氧化锌避雷器 第72页/共129页 供三相系统相间连接的单相电压互感器，其供三相系统相间连接的单相电压互感器，其额定一次电压应为国家标准额定线电压；对于接额定一次电

37、压应为国家标准额定线电压；对于接在三相系统相与地间的单相电压互感器，其额定在三相系统相与地间的单相电压互感器，其额定一次电压应为上述值的一次电压应为上述值的1/ 1/ ，即相电压。，即相电压。 标准值为标准值为100V100V；供三相系统中相与地之间用的单；供三相系统中相与地之间用的单相互感器，当其额定一次电压为某一数值除以时，额相互感器，当其额定一次电压为某一数值除以时，额定二次电压必须除以，以保持额定电压比不变。定二次电压必须除以，以保持额定电压比不变。 接成开口三角形的辅助二次绕组额定电压，用于接成开口三角形的辅助二次绕组额定电压，用于中性点有效接地系统的互感器，其辅助二次绕组额定中性点

38、有效接地系统的互感器，其辅助二次绕组额定电压为电压为100V100V；用于中性点非有效接地系统的互感器，；用于中性点非有效接地系统的互感器，其辅助二次绕组额定电压为其辅助二次绕组额定电压为100V100V或或100V100V3 3。 指一、二次绕组额定电压之比，也称额定指一、二次绕组额定电压之比，也称额定电压比或额定互感比，用电压比或额定互感比，用kuku表示。表示。 指对应于最高准确度级时的容量。通常以视在指对应于最高准确度级时的容量。通常以视在功率的伏安值表示。标准值最小为功率的伏安值表示。标准值最小为10VA10VA，最大为，最大为500VA500VA，共有，共有1313个标准值，负荷的

39、功率因数为个标准值，负荷的功率因数为0.80.8（滞后）。滞后）。 保证准确级为最高时，电压互感器二次回路保证准确级为最高时，电压互感器二次回路所允许接带的阻抗值。所允许接带的阻抗值。 在规定时间内能满足热性能和准确级要求的在规定时间内能满足热性能和准确级要求的最高一次电压与额定一次电压的比值。最高一次电压与额定一次电压的比值。第73页/共129页（1 1）单相电压互感器接线）单相电压互感器接线 测量线电压，用于测量线电压，用于35kV35kV及以下的及以下的中性点非直接接地中性点非直接接地电网中；用来连接电压表、频率表及电压继电器等。电网中；用来连接电压表、频率表及电压继电器等。 用在用在1

40、10kV110kV及以上及以上中性点有效接地中性点有效接地系统中测量相对地系统中测量相对地电压。电压。（2 2）V V，V V形接线形接线 不完全星形接线，用来测量三个线电压，应用于不完全星形接线，用来测量三个线电压，应用于20kV20kV及以下中性点及以下中性点不接地或经消弧线圈接地的电网中。不接地或经消弧线圈接地的电网中。（3 3） 一台三相三柱式电压互感器一台三相三柱式电压互感器YynYyn接线，用于测量线电压。接线，用于测量线电压。第74页/共129页（4 4）一台三相五柱式电压互感器的）一台三相五柱式电压互感器的YNynVYNynV接线，测量线电压和相电压接线，测量线电压和相电压，用

41、作绝缘监察装置，广泛应用于小接地电流电网中。，用作绝缘监察装置，广泛应用于小接地电流电网中。（5 5）三个单相三绕组电压互感器接成的）三个单相三绕组电压互感器接成的YNyndYNynd接线，主要应用于接线，主要应用于3kV3kV及及以上电网中，用于测量线电压、相电压和零序电压。以上电网中，用于测量线电压、相电压和零序电压。第75页/共129页电压互感器的接线方式电压互感器的接线方式图图2-28 电压互感器的接线方式电压互感器的接线方式a)、b)一台单相式电压互感器接线一台单相式电压互感器接线 c)两台单相双绕组电压互感器两台单相双绕组电压互感器V-V接线接线 d)d)三台单相三绕组电压互感器（

42、或一台三相五柱式电压互感器）接线三台单相三绕组电压互感器（或一台三相五柱式电压互感器）接线 e)电容式电压互感器接线电容式电压互感器接线第76页/共129页 一台单相式电压互感器接线方式一台单相式电压互感器接线方式 图图2-28a是由一台单相电压互感器测量相对地电压，这种接线适用于是由一台单相电压互感器测量相对地电压，这种接线适用于110220kV中性点直接接地系统中，中性点直接接地系统中，其额定一次电压其额定一次电压UN1=UNS/ 。其。其UN2=100V。 图图2-28b是由一台单相电压互感器测量相间电压，适用于是由一台单相电压互感器测量相间电压，适用于335kV中性点不接中性点不接地系

43、统中。其额定一次电压地系统中。其额定一次电压UN1为所接电网的额定电压为所接电网的额定电压UNS。其额定二次电压。其额定二次电压UN2=100V。3第77页/共129页 两台单相式电压互感器不完全星形两台单相式电压互感器不完全星形(即即VV)接线方式接线方式 如图如图2-28c所示，两台单相电压互感器分别接于母线的所示，两台单相电压互感器分别接于母线的A相相B相和相和B相相C相之相之间，用来测量相间电压，这种接线常用于间，用来测量相间电压，这种接线常用于320kV小电流接地系统中。其额定一次小电流接地系统中。其额定一次电压电压UN1为所接系统母线的额定电压为所接系统母线的额定电压UNS，即，即

44、UN1=UNS。其额定二次电压。其额定二次电压UN2=100V。 第78页/共129页 三台单相式电压互感器构成的完全星形接线方式三台单相式电压互感器构成的完全星形接线方式 如图如图2-28d所示，在所示，在3220kV系统中得到广泛应用，由于其一次和二次侧系统中得到广泛应用，由于其一次和二次侧中性点均接地，故可以用来测量相间电压和相对地电压。其额定一次电压中性点均接地，故可以用来测量相间电压和相对地电压。其额定一次电压UN1 =UNS / 。3第79页/共129页单相金属性接地时单相金属性接地时(例如例如A相相)：B、C相相电压上升为线电压，开口三角电压为：电压上升为线电压，开口三角电压为：

45、 二次绕组的额定电压二次绕组的额定电压UN2=100/ V。3 辅助二次绕组（开口三角形接线）辅助二次绕组（开口三角形接线）用于用于小电流接地系统小电流接地系统的绝缘监察装置时，的绝缘监察装置时，每相每相辅助二次绕组的额定电压为辅助二次绕组的额定电压为100/3V。V0cbaxdad, UUUUV100330cos3230cos2bbbccbaxdad, UUUUUUUUUb若每相辅助二次绕组的额定电压为若每相辅助二次绕组的额定电压为100/3V，则单相金属性接地，则单相金属性接地时，开口三角两端之间电压为时，开口三角两端之间电压为100V。正常运行时正常运行时：开口三角两端之间电压为：开口三

46、角两端之间电压为：第80页/共129页 辅助二次绕组（开口三角形接线）用于辅助二次绕组（开口三角形接线）用于大电流接地系统大电流接地系统的接的接地保护时，地保护时，每相辅助二次绕组的额定电压为每相辅助二次绕组的额定电压为100V。正常运行。正常运行时，开口三角两端之间电压为时，开口三角两端之间电压为0V；单相金属性接地时，开口；单相金属性接地时，开口三角两端之间电压为三角两端之间电压为100V。 V0cbaxdad, UUUUV100bbcbcbaxdad, UUUUUUUU正常运行时：正常运行时：单相金属性接地时单相金属性接地时(例如例如A相相)：相电相电压没有变，开口三角电压为：压没有变，

47、开口三角电压为：若每相辅助二次绕组的额定电若每相辅助二次绕组的额定电压为压为100V，则单相金属性接，则单相金属性接地时，开口三角两端之间电压地时，开口三角两端之间电压为为100V。第81页/共129页(4) 三相五柱式电压互感器三相五柱式电压互感器 接线与图接线与图2-28d类似类似，可，可用来测量相间电压和相对地电压用来测量相间电压和相对地电压，它它只用于只用于315kV系统系统中。这种电压互感器在其内部已完成了中。这种电压互感器在其内部已完成了绕组的连接，故绕组的连接，故UN1=UNS；UN2=100V（二次绕组线电压）（二次绕组线电压）；每；每相辅助二次绕组的额定电压相辅助二次绕组的额

48、定电压为为100/3V。 (5) 电压互感器与电力系统的连接电压互感器与电力系统的连接 3 35kV的电压互感器需的电压互感器需经隔离开关和熔断器经隔离开关和熔断器接入高压电接入高压电网。高压侧熔断器的作用：保护高压电网不因一次绕组或引线网。高压侧熔断器的作用：保护高压电网不因一次绕组或引线短路危及一次系统的安全。短路危及一次系统的安全。 110kV及以上的电压互感器及以上的电压互感器只经隔离开关只经隔离开关接入高压电网，其接入高压电网，其回路中不使用熔断器，其理由之一是，回路中不使用熔断器，其理由之一是，110kV及以上的电压互及以上的电压互感器可靠性高；其二是，感器可靠性高；其二是，110

49、kV及以上的熔断器制造困难，价及以上的熔断器制造困难，价格昂贵。格昂贵。 电压互感器二次侧不能短路，否则会烧坏，所以电压互感器电压互感器二次侧不能短路，否则会烧坏，所以电压互感器二次侧一般要装熔断器作为二次侧短路的保护。二次侧一般要装熔断器作为二次侧短路的保护。第82页/共129页110220kV335kV320kV用一台单相用一台单相电压互感器电压互感器测量相电压测量相电压用一台单相用一台单相电压互感器电压互感器测量相间电压测量相间电压用两台单相用两台单相电压互感器电压互感器接成不完全星形接成不完全星形测量各相间电压测量各相间电压第83页/共129页3220kV110500kV用三台单相三绕

50、组用三台单相三绕组电压互感器电压互感器构成构成YN, yn, d0接接线线电容式电压互感器接线电容式电压互感器接线第84页/共129页1. 工作原理工作原理1U2CUabC1C2121112CKUCCCUU分压比式中211CCCK当当a、b间接上负荷时间接上负荷时，由于，由于C1、C2有内阻有内阻压降，使压降，使 UC2 小于电容分压值，小于电容分压值，而且负荷电而且负荷电流越大，误差越大。流越大，误差越大。当当a、b间开路时，按反比分压，有间开路时，按反比分压，有1UKabZiabLiZ)(121CCjZiLjCCjZi)(121时，当)(121CCL2C0UZi，即输出电压与负荷无关。第8

51、5页/共129页1. 工作原理工作原理1U2CUabC1C2abLTVZ2L实际上，由于实际上，由于电容器有损耗、电抗器有电阻电容器有损耗、电抗器有电阻，使内阻不可，使内阻不可能为零，能为零，因此负荷变化时，还会有误差产生因此负荷变化时，还会有误差产生。减小分压器的输出电流，可减小误差，故将测量仪表减小分压器的输出电流，可减小误差，故将测量仪表(Z2L)经中间变压器经中间变压器TV升压后与分压器连接。升压后与分压器连接。第86页/共129页2. 过电压过电压1U2CUabC1C2abLTVZ2Lrd 二次侧短路引起的过电流和过电压二次侧短路引起的过电流和过电压所以所以应加放电间隙应加放电间隙E

52、。12II二次侧短路21CULI过电压，可能击穿2CE 铁磁谐振过电压铁磁谐振过电压 由于电容式电压互感器是由电容和非线性电抗所构成，由于电容式电压互感器是由电容和非线性电抗所构成，当受到二次侧短路、断开等冲击瞬变作用时，当受到二次侧短路、断开等冲击瞬变作用时，由于非线性电由于非线性电抗的饱和，可能激发产生某次谐波铁磁谐振。抗的饱和，可能激发产生某次谐波铁磁谐振。抑制方法是装设阻尼电阻抑制方法是装设阻尼电阻rd（谐振时自动投入）。（谐振时自动投入）。第87页/共129页3. 特点特点第88页/共129页 电压互感器的二次负荷阻抗很大，一次电流很小，电压互感器的二次负荷阻抗很大，一次电流很小，不

53、存在不存在额定电流选择问题额定电流选择问题。外部电网短路电流不通过电压互感器，故。外部电网短路电流不通过电压互感器，故不进行短路稳定性校验不进行短路稳定性校验。 1种类和型式选择种类和型式选择 应根据安装地点及使用条件来选择电压互感器的种类和型式。应根据安装地点及使用条件来选择电压互感器的种类和型式。 620kV屋内：一般采用油浸绝缘或树脂浇注绝缘的电磁式屋内：一般采用油浸绝缘或树脂浇注绝缘的电磁式电压互感器。电压互感器。 35110kV：一般采用油浸绝缘的电磁式电压互感器。：一般采用油浸绝缘的电磁式电压互感器。 220kV及以上：当容量和准确度等级满足要求时，一般采用及以上：当容量和准确度等

54、级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。电容式电压互感器。 需要测量零序电压时需要测量零序电压时，620kV可以采用三相五柱式三绕组电可以采用三相五柱式三绕组电压互感器，或三台单相式三绕组电压互感器。压互感器，或三台单相式三绕组电压互感器。 35kV及以上只有单相式电压互感器及以上只有单相式电压互感器。 第89页/共129页 一次绕组接于线电压上时，一次绕组接于线电压上时，一次绕组额定电压选一次绕组额定电压选UNs ，一次绕，一次绕组接于相电压上时，一次绕组额定电压选组接于相电压上时，一次绕组额定电压选 。2额定电压的选择额定电压的选择 电压互感器一次侧的额定电压应满足电网电压要求，二次侧的电

55、压互感器一次侧的额定电压应满足电网电压要求，二次侧的额定电压按测量表计和保护要求，已标准化为额定电压按测量表计和保护要求，已标准化为100V。电压互感。电压互感器一次绕组及二次绕组额定电压的具体数值与电压互感器的相器一次绕组及二次绕组额定电压的具体数值与电压互感器的相数和接线方式有关。数和接线方式有关。 二次绕组额定电压选二次绕组额定电压选100V或或 V。3/1003/NsU 单相式电压互感器用于测量线电压或用两台接成不完全星形单相式电压互感器用于测量线电压或用两台接成不完全星形接线时，一次绕组额定电压选电网额定电压接线时，一次绕组额定电压选电网额定电压UNs，二次绕组额，二次绕组额定电压选

56、定电压选100V； 三台单相式电压互感器接成星形接线时，三台单相式电压互感器接成星形接线时， 一次绕组电压额定选一次绕组电压额定选3/NsU 二次绕组额定电压选二次绕组额定电压选 V3/100第90页/共129页 用于用于中性点直接接地中性点直接接地系统，辅助二次绕组额定电压选系统，辅助二次绕组额定电压选100V，用于用于中性点不接地系统中性点不接地系统，辅助二次绕组额定电压选，辅助二次绕组额定电压选100/3V。 三相式电压互感器接于电网的线电压上，三相绕组为一整体三相式电压互感器接于电网的线电压上，三相绕组为一整体，一次绕组额定电压，一次绕组额定电压(线电压线电压)选选UNs，二次绕组额定

57、电压，二次绕组额定电压(线电线电压压)选选100V。 3准确级的选择准确级的选择 电压互感器的准确级：指在规定的二次负荷和一次电压变化电压互感器的准确级：指在规定的二次负荷和一次电压变化范围内，二次负荷功率因数为额定值时，最大电压误差的百分范围内，二次负荷功率因数为额定值时，最大电压误差的百分数。数。 发电厂和变电所中电压互感器的准确级分为发电厂和变电所中电压互感器的准确级分为0.2、0.5、1、3级及级及3P和和 6P级（保护级）。级（保护级）。 为保证测量仪表的准确度，电压互感器的准确级为保证测量仪表的准确度，电压互感器的准确级不得低于不得低于所所供测量仪表的准确级。供测量仪表的准确级。

58、4二次负荷的校验二次负荷的校验 第91页/共129页为保证所选电压互感器的准确级，其为保证所选电压互感器的准确级，其最大相二次负荷最大相二次负荷S2应不大应不大于所选准确级相应的一相额定容量于所选准确级相应的一相额定容量SN2，否则准确级将相应降，否则准确级将相应降低，校验条件为低，校验条件为 S2SN2 1)根据负荷的接线方式和电压互感器的接线方式，根据负荷的接线方式和电压互感器的接线方式，尽量使各相尽量使各相负荷分配均匀。负荷分配均匀。 2)计算每一仪表线圈消耗的有功功率和无功功率计算每一仪表线圈消耗的有功功率和无功功率 。 3)计算各相或相间二次负荷，即计算各相或相间二次负荷，即 202

59、02)sin()cos( SSS若电压互感器与负荷的接线方式相同，即可进行校验，即若电压互感器与负荷的接线方式相同，即可进行校验，即 式中式中 S0、分别为接在同一相或同一相间中的各仪表线圈分别为接在同一相或同一相间中的各仪表线圈消耗的视在功率和功率因数角。消耗的视在功率和功率因数角。 S2SN2 第92页/共129页4)若电压互感器与负荷的接线方式不同若电压互感器与负荷的接线方式不同 互感器为星形、负荷为不完全星形接线，用表互感器为星形、负荷为不完全星形接线，用表6-10中相应公中相应公式计算出电压互感器式计算出电压互感器每相每相有功功率负荷和无功功率负荷有功功率负荷和无功功率负荷 ，并与，

60、并与互感器接线方式相同的负荷相加，可得二次负荷为互感器接线方式相同的负荷相加，可得二次负荷为 2A2AA)()( QPS2B2BB)()( QPS2C2CC)()( QPS 互感器为不完全星形、负荷为星形接线用表互感器为不完全星形、负荷为星形接线用表6-10中相应公式中相应公式计算出电压互感器计算出电压互感器相间相间有功功率负荷和无功功率负荷有功功率负荷和无功功率负荷 ，并与互，并与互感器接线方式相同的负荷相加，可得二次负荷为感器接线方式相同的负荷相加，可得二次负荷为 取最大相负荷进行比较取最大相负荷进行比较。第93页/共129页2AB2ABAB)()( QPS2BC2BCCB)()( QPS