发电厂电气部分第六章互感器的原理及选择

1、互感器的种类和作用互感器的种类和作用n互感器是电力系统中一次系统和二次系统之互感器是电力系统中一次系统和二次系统之间的联络元件，用以变换电压或电流，分别间的联络元件，用以变换电压或电流，分别为测量仪表、保护装置和控制装置提供电压为测量仪表、保护装置和控制装置提供电压或电流信号，反映电气设备的正常运行和故或电流信号，反映电气设备的正常运行和故障情况，分为电压互感器（障情况，分为电压互感器（TV）和电流互）和电流互感器（感器（TA） 。 互感器的种类和作用互感器的种类和作用n互感器的作用体现在以下几个方面：互感器的作用体现在以下几个方面：（1）将一次回路的高电压和大电流变为二次）将一次回路的高电压

2、和大电流变为二次回路的标准值。电压互感器的额定二次电压回路的标准值。电压互感器的额定二次电压为为100V或或100 V，电流互感器的额，电流互感器的额定二次电流为定二次电流为5A 、1A或或0.5A。二次设备。二次设备的绝缘水平可按低压设计，使测量仪表和继的绝缘水平可按低压设计，使测量仪表和继电保护装置标准化、小型化，结构轻巧、价电保护装置标准化、小型化，结构轻巧、价格便宜。格便宜。 互感器的种类和作用互感器的种类和作用（2）所有二次设备可用低电压、小电流的控）所有二次设备可用低电压、小电流的控制电缆来连接，使配电屏内布线简单、安装制电缆来连接，使配电屏内布线简单、安装方便；便于集中管理，可以

3、实现远距离控制方便；便于集中管理，可以实现远距离控制和测量。和测量。（3）二次回路不受一次回路的限制，接线灵）二次回路不受一次回路的限制，接线灵活方便。对二次设备进行维护、调换以及调活方便。对二次设备进行维护、调换以及调整试验时，不需中断一次系统的运行。整试验时，不需中断一次系统的运行。互感器的种类和作用互感器的种类和作用（4）使一次设备和二次设备实电气隔离。使）使一次设备和二次设备实电气隔离。使二次设备和工作人员与高电压部分隔离，保二次设备和工作人员与高电压部分隔离，保证了设备和人身安全。二次设备出现故障也证了设备和人身安全。二次设备出现故障也不会影响到一次侧，提高了一次系统和二次不会影响到

4、一次侧，提高了一次系统和二次系统的安全性和可靠性。系统的安全性和可靠性。（5）取得零序电流、电压分量供反应接地故）取得零序电流、电压分量供反应接地故障的继电保护装置使用。障的继电保护装置使用。 互感器的类型互感器的类型n电流互感器电流互感器n电磁式电流互感器电磁式电流互感器n电压互感器电压互感器n电磁式电压互感器电磁式电压互感器n电容式电压互感器电容式电压互感器电流互感器的特点电流互感器的特点n（1）电流互感器）电流互感器的一次绕组匝数少，截面的一次绕组匝数少，截面积大，积大，串联于被测量电路内；二次绕组串联于被测量电路内；二次绕组匝数匝数多，截面积小，多，截面积小，与测量仪表和继电器的电流与

5、测量仪表和继电器的电流线圈串联。线圈串联。n（2）一次绕组的）一次绕组的阻抗很小，一次绕组的阻抗很小，一次绕组的电电流完全取决于被测电路的负荷电流，而不流完全取决于被测电路的负荷电流，而不是由二次电流的大小决定的。是由二次电流的大小决定的。n（3）在正常运行中，电流互感器是在接近）在正常运行中，电流互感器是在接近于短路的状态下工作。于短路的状态下工作。n（4）运行中的电流互感器二次侧不得开路。）运行中的电流互感器二次侧不得开路。 运行中的电流互感器一旦二次侧开路，铁心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将处于高度饱和状态。一方面导致铁芯损耗加剧、过热

6、而损坏互感器绝缘；另一方面导致磁通波、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。形畸变为平顶波。 在磁通过零时，将产生很高的尖顶波电势，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。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。度。故运行中的电流互感器二次侧不得开路。 一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器102211NININI可以忽略不计，则有，或若1000NII2211NIN

7、IiNkIkINNII111212/匝数比式中12NNkN额定互感比N2N1IIki1. 工作原理工作原理一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n由于电流互感器本身存在由于电流互感器本身存在励磁损耗和磁饱和励磁损耗和磁饱和等等影响，使一次电流影响，使一次电流 在数值上和相位上都在数值上和相位上都有差异，即测量结果有误差。通常用有差异，即测量结果有误差。通常用电流误差电流误差和相位误差和相位误差表示。表示。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一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n影响误差

8、的因素：影响误差的因素：2. 误差及影响因素误差及影响因素(%)100)sin(1110NINIfi)(3440)cos(1110NINIi(%)100)sin(222)(2222SNLZZavL)(3440)cos(222)(2222SNLZZavL一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n影响误差的因素：影响误差的因素：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

9、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(不变），二次负载的影响：（设11222)5(NIeZZjLLiiLfNINIZ、不变，则若|102222iiLfZ、不变，则若|22一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n影响误差的因素：影响误差的因素：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

10、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一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n准确级：n根据测量时误差的大小而划分的，是指根据测量时误差的大小而划分的，是指在规定的二在规定的二次负载范围内，一次电流为额定值时的最大误差次负载范围内，一次电流为额定值时的最大误差。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围电流误差(%)相位差()0.210201001200.50.350.2201510(0.251)S2N0.5102010012010.750.5604530110201001200.21.511209060一、电磁式电流

11、互感器一、电磁式电流互感器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。 一

12、、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n额定容量额定容量：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下运下运行时，二次绕组输出的容量，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。器使用在不同准确级时，会有不同的额定容量。一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器3. 准确

13、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，不同的额定容量。例如，LMZ1103000/5型电流型电流互感器在互感器在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，级，Z2L =2.5时误差大于时误差大于1级。级。一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n按安装地点分：按安装地点分：n户内型户内型n户外

14、型户外型n按结构分：按结构分：n单匝式：贯穿式、母线式单匝式：贯穿式、母线式n多匝式：线圈式、多匝式：线圈式、“8”字型、字型、U字型字型4. 分类分类一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n按安装方式分：按安装方式分：n穿墙式穿墙式n支持式支持式n装入式装入式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以上以上电流互感器的种类和型号电流互感器的种类和型号n电流互感器的型号电流互感器的型号 n电流

15、互感器的型号以汉语拼音字母表示，由电流互感器的型号以汉语拼音字母表示，由两部分组成，斜线以前部分包括产品型号符两部分组成，斜线以前部分包括产品型号符号和设计序号号和设计序号 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） 82346715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

16、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) 110KV电流互感器电流互感器 220KV电流互感器电流互感器 浇注绝缘互感器浇注绝缘互感器 n（1）LDZ1-10、LDZJ1-10型环氧树脂浇注绝缘单匝式电流互感器。浇注绝缘互感器浇注绝缘互感器n（2）LMZBJ-10、LMZB-10型环氧树脂浇注绝缘单匝母线式电流互感器。 浇注绝缘互感器浇注绝缘互感器n（3）LFZB-10型环氧

17、树脂浇注绝缘有保护级复匝式电流互感器。浇注绝缘互感器浇注绝缘互感器n（4）LQZ-35型环氧树脂浇注绝缘线圈式电流互感器。油浸式电流互感器油浸式电流互感器n（1）LJW、LCDZ型户外油浸式瓷绝缘电流互感器油浸式电流互感器油浸式电流互感器 n（2）LB、LAB型户外油浸式电流互感器油浸式电流互感器油浸式电流互感器n（3）L型户外油浸式电流互感器SF6气体绝缘电流互感器气体绝缘电流互感器 电流互感器的接线方式电流互感器的接线方式 n（1）单相接线）单相接线n（2）两相）两相V形接线形接线n（3）两相电流差接线）两相电流差接线n（4）星形接线）星形接线 主要用来测量单相负荷电流或三主要用来测量单相

18、负荷电流或三相系统中平衡负荷的某一相电流。相系统中平衡负荷的某一相电流。 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应用较广中性点不接地系统中应用较广泛。泛。 通常应用于继电通常应用于继电保护线路中。保护线路中。 用来测量负荷用来测量负荷平衡或不平衡的三平衡或不平衡的三相电力系统中的三相电力系统中的三相电流。相电流。 AABCAAAABC单相接线单相接线星形接线星形接线AABCWhUAUBUcIAIc-Ib不完全星形接线不完全星形接线一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器A B CAA B CAAAA B CAWhcUbUaU5. 接线接线单相接线

19、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。 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接线时，如图6-9a所示，往返导线中的所示，往返导线中的电流相等，电流互感器的二次电压为电流相等，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

20、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)()(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

21、，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III1 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

22、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）。一、电磁式电流互感器一、

23、电磁式电流互感器n种类和型式的选择：种类和型式的选择：n根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式等）选择型式。穿墙式、支持式、装入式等）选择型式。n当一次电流较小时（在当一次电流较小时（在400A及以下）时，宜优先及以下）时，宜优先选用一次绕组多匝式，以提高准确度；选用一次绕组多匝式，以提高准确度；n当采用弱电控制或配电装置距离控制室较远时，当采用弱电控制或配电装置距离控制室较远时，二次额定电流应尽量采用二次额定电流应尽量采用1A，而强电用，而强电用5A。n一次回路额定电压和电流的选择：一次回路额定电压和电流的选择：nUNUNs

24、，I1NImax。nI1N应尽可能与最大工作电流接近。应尽可能与最大工作电流接近。6. 选择选择一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n准确级和额定容量的选择：准确级和额定容量的选择：n为保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确级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。不得低于所供测量仪表的准确级。n当所供仪表要求不同准确级时，应按相应最高级当所供仪表要求不同准确级时，应按相应最高级别来确定电流互感器的准确级。别来确定电流互感器的准确级。n互感器按选定准确级所规定的额定容量互感器按选定准确级所规定的额定容量S2N应大于应大于或等于二次侧所接负荷或等于二次侧所接负

25、荷I2N2Z2L，即，即S2NI2N2Z2L。6. 选择选择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

26、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和额定二次和额定二次阻抗阻抗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2N22N2NZIS 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

27、阻抗）。 一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n热稳定和动稳定校验：热稳定和动稳定校验：n对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。电流互感器热稳定能力常以定校验。电流互感器热稳定能力常以1s 允许通过允许通过的热稳定电流的热稳定电流 It 或一次额定电流或一次额定电流 I1N 的倍数的倍数 Kt 来来表示，热稳定校验式为表示，热稳定校验式为 It2Qk或或(KtI1N)2Qk。n动稳定校验包括由同一相的电流相互作用产生的动稳定校验包括由同一相的电流相互作用产生的内部电动力校验，以及不同相的电流相互作用产内部电动力校验，以及不同相的电流相互

28、作用产生的外部电动力校验。生的外部电动力校验。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：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、

29、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， 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

30、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）。）。 二次负荷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

31、流线圈电阻测量仪表和继电器的电流线圈电阻()，可由其线圈，可由其线圈消耗的功率求得。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()，一般取，一般取0.1。 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 )()(crea2

32、Nccrea22N2N22NcrrrZLrrrISILS 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。 【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

33、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，动稳定倍数，动稳定倍数Kes=140。 表表6-5 电流互感器二次负荷（单位：

34、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

35、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 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

36、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，只校验内部动稳定，即二、电压互感器二、电压互感器n目前电力系统广泛应用的电压互感器主目前电力系统广泛应用的电压互感器主要有两种：要有两种：n电磁式电磁式n电容分压式电容分压式( (一一) ) 电磁式电压互感器电磁式电压互感器2121NNUUuNkUkUNNUU112112/匝数比式中21NNkN额定互感比N2N1UUku1. 工作原理工作原理电压互感器的特点电压互感器的特点n（1）电压互感器一次绕组匝数较多，二）电压互感器一次绕组匝数较多，二次绕组匝数较少，使用时一次绕组与被

37、测次绕组匝数较少，使用时一次绕组与被测量电路并联，二次绕组与测量仪表或继电量电路并联，二次绕组与测量仪表或继电器等电压线圈并联。器等电压线圈并联。n（2）电压互感器在正常运行时相当于一）电压互感器在正常运行时相当于一个空载运行的降压变压器，其二次电压取个空载运行的降压变压器，其二次电压取决于一次的电压值。决于一次的电压值。n（3）二次侧负荷阻抗较大，正常情况下）二次侧负荷阻抗较大，正常情况下二次电流很小，电压互感器近于开路状态二次电流很小，电压互感器近于开路状态运行，容量较小，要求有较高的安全系数。运行，容量较小，要求有较高的安全系数。 ( (一一) ) 电磁式电压互感器电磁式电压互感器n由于

38、电压互感器存在励磁电流和内阻抗，使得由于电压互感器存在励磁电流和内阻抗，使得测量结果的大小和相位都有误差。通常用电压测量结果的大小和相位都有误差。通常用电压误差和相位误差表示。误差和相位误差表示。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( (一一) ) 电磁式电压互感器电磁式电压互感器n影响误差的因素：影响误差的因素：2. 误差及影响因素误差及影响因素(%)100sin)(cos)(cossin12212221211010UxxIrrIUxIrIfu)(3440cos)(sin)(sincos1221222

39、1211010UxxIrrIUxIrIu应选用高导磁材料。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( (一一) ) 电磁式电压互感器电磁式电压互感器n准确级：准确级：n在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功负荷功率因数为额定值时率因数为额定值时，电压误差的最大误差。，电压误差的最大误差。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

40、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( (一一) ) 电磁式电压互感器电磁式电压互感器n额定容量：额定容量：3. 准确级和额定容量准确级和额定容量n由于误差与二次负荷有关，所以同一台电压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。互感器对应于不同的准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：按照在最高

41、工作电压下长期工作容许发热条件所规定的容量。容许发热条件所规定的容量。( (一一) ) 电磁式电压互感器电磁式电压互感器n按安装地点分：按安装地点分：n户内型户内型n户外型户外型n按相数分：按相数分：n单相：单相：35kV及以上及以上n三相：三相： 35kV以下（三相五柱式）以下（三相五柱式）4. 分类分类图图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 三相三柱式电压互感器三相三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，由于由于它的一次侧中性点不允许接地，故不能用来测量相对它的一次侧中性

42、点不允许接地，故不能用来测量相对地电压。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：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，使得零序电流比正铁外壳构成回路，由于磁阻很大，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。常励磁电流大很多倍，使互感器绕组过热甚至烧毁

43、。 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。相对地电压。( (一一) ) 电磁式电压互感器电磁式电压互感器ABC4. 分类分类0a0b0c1) 35kV及以下及以下TV采用普通式结采用普通式结构构，它与普通小容量变压器相，它与普通小容量变压器相似，图似，图2-26a2-26a和图和图2-26b2-26b所示分所示分别为单相双绕组和单相三绕组别为单相双绕组

44、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的电磁式电压互感器普遍互感器普遍制成串级式结构制成串级式结构，其特点是：其特点是：铁心与绕组采用分铁心与绕组采用分级绝缘，级绝缘，节省了绝缘材料，减节省了绝缘材料，减小了重量和体积，降低了成本。小了重量和体积，降低了成本。 结构原理如图结构原理如图2-26c所示：所示： 互感器互感器由两个铁心由两个铁心(元件元件)组成组成，两个铁心互相绝缘；两个铁心互相绝缘；一次绕组一次绕组分成匝数相等的四部分分成匝数相等的四部分，分别，分别绕在两个铁心的上、下铁心柱绕在两个铁心的上、下铁心柱上，按磁通相加方向顺序串联，

45、上，按磁通相加方向顺序串联，接于相与地之间，每个铁心上接于相与地之间，每个铁心上的两个绕组的中点与铁心相连。的两个绕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，所以每段绕组对每段绕组对铁心的绝缘只需按铁心的绝缘只需按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。 连耦绕组的作用连耦绕组的作用:当二次绕组接当二次绕组接通负载后，流过负载电流通负载后，流过负载电流,二次磁二次磁动势产生去磁磁通，使末级铁心动势产生去磁磁通，使末级铁心(下部铁心下部铁心)内的磁通小于上部铁内的磁通小于上部铁心内的磁通，于是使各段线圈感

46、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，在两铁心相邻的避免这一现象，在两铁心相邻的铁心柱上，绕有匝数相等、绕向铁心柱上，绕有匝数相等、绕向相同、反向对接的相同、反向对接的连耦绕组连耦绕组4。这。这样，当两个铁心中磁通不相等时，样，当两个铁心中磁通不相等时，连耦绕组内出现环流，使磁通较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大的铁心去磁和磁通较小的铁心助磁，助磁，从而达到两个铁心内磁通从而达到两个铁心内磁通大致相等，各段绕组电压分布均大致相等，各段绕组电压分布均匀。匀。 平衡绕组的作用平衡绕组的作用:同一铁心的同一铁心的两

47、个铁心柱，由于位置不同，两个铁心柱，由于位置不同，漏磁通路有差异，会使两铁心漏磁通路有差异，会使两铁心柱中磁通不等，此二铁心柱上柱中磁通不等，此二铁心柱上的两段线圈的电压分布不匀。的两段线圈的电压分布不匀。为此，在同一铁心的上下铁心为此，在同一铁心的上下铁心柱上绕有匝数相等、绕向相同、柱上绕有匝数相等、绕向相同、反向对接的反向对接的平衡绕组平衡绕组3。若两。若两柱中磁通不等，在平衡绕组内柱中磁通不等，在平衡绕组内产生平衡电流，使磁通大者去产生平衡电流，使磁通大者去磁，磁通小者助磁，磁，磁通小者助磁，从而使两从而使两柱中磁通相等，两段线圈电压柱中磁通相等，两段线圈电压分布均匀。分布均匀。 ( (

48、一一) ) 电磁式电压互感器电磁式电压互感器n按绝缘方式分：按绝缘方式分：n浇注式：用环氧树脂绝缘，浇注式：用环氧树脂绝缘，3-35kVn油浸式：用油绝缘，油浸式：用油绝缘，110kV及以上及以上n按结构分：按结构分：n普通式：同变压器，普通式：同变压器， 3-35kVn串级式：采用分级绝缘，串级式：采用分级绝缘， 110kV及以上及以上4. 分类分类n按绕组数分：按绕组数分：n双绕组双绕组n三绕组三绕组电压互感器的种类和型号电压互感器的种类和型号n2. 电压互感器的型号 n电压互感器的型号用汉语拼音字母表示，分包括产品型号符号和设计序号，短横线后为电压等级（kV）。 234615产品名称产品

49、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气体浇注式电压互感器浇注式电压互感器 nJDZ10型浇注式单相电压互感器 油浸式电压互感器油浸式电压互感器 n（1）JSJW-10型油浸式三相五柱电压互感器。n（2）JCC-20型串级式电压互感器。n（3）JDXN3

50、5电压互感器。SF6气体绝缘电压互感器气体绝缘电压互感器nSF6气体绝缘电压互感器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) 110KV电压互感器电压互感器 220KV电压互感器电压互感器 220KV氧化锌避雷器氧化锌避雷器 电压互感器的技术参数电压互感器的技术参数n（1）额定一次电压。n（2）额定二次电压。n（3）额定变比。 n（4）额定容量。 n（5）额定二次负荷。 n（6）额定电压因数。 n（7）电压互感器的准确级。 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

51、电压；对于接额定一次电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

52、辅助二次绕组额定中性点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1

53、313个标准值，负荷的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。电压互感器的接线方式电压互感器的接线方式 （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

54、接电压表、频率表及电压继电器等。 用在用在110kV110kV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，不完全星形接线，用来测量三个线电压，应用于应用于20kV20kV及以下中性点不接地或经消弧线圈及以下中性点不接地或经消弧线圈接地的电网中。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，接线，用于测量线电压。用于测量线电压。电压互感器的接线方式电压互感器的接线方式 （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YNy

55、nVYNynV接接线，测量线电压和相电压，用作绝缘监察装线，测量线电压和相电压，用作绝缘监察装置，广泛应用于小接地电流电网中。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及以上电网中，用于测及以上电网中，用于测量线电压、相电压和零序电压。量线电压、相电压和零序电压。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-

56、V接线接线 d)d)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 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，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，是由一台单相电压互感器测量相间电压，适用于适用于335k

57、V中性点不接地系统中。其额定一次电中性点不接地系统中。其额定一次电压压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 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)接线方接线方式式 如图如图2-28c所示，两台单相电压互感器分别接于母所示，两台单相电压互感器分别接于母线的线的A相相B相和相和B相相C相之间，用来测量相间电压，相之间，用来测量相间电压，这种接线常用于这种接线常用于320kV小电流接地系统中。其额定小电流接地系统中。其额定一次电压一次电压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，

58、即，即UN1=UNS。其额定二次电压。其额定二次电压UN2=100V。 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。其额定一次电压来测量相间电压和相对地电压。其额定一次电压UN1 =UNS / 。3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： 二次绕组的额定电压二次绕组的额定电

59、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：开口三角两端之间电压为： 辅助二次绕组（开

60、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，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