互感器基础知识

4.11互互感器器考试大大纲11.1掌掌握电电流、、电压压互感感器的的工作作原理理、接接线形形式及及负载载要求求11.2了了解电电流、、电压压互感感器在在电网网中的的配置置原则则及接接线形形式11.3了了解解各种种形式式互感感器的的结构构及性性能特特点4.11互互感器器互感器器是一一种特特殊的的变压压器，，它被被广泛泛应用用于供供电系系统中中向测测量仪仪表和和继电电器的的电压压线圈圈或电电流线线圈供供电。。互感器器的作作用：：（1）将一次次回路路的高高电压压和大大电流流变为为二次次回路路标准准的低低电压压和小小电流流，使使测量量仪表表和保保护装装置标标准化化、小小型化化，并并使其其结构构轻巧巧、价价格便便宜，，并便便于屏屏内安安装。。（2））隔离离高压压电路路。互互感器器一次次侧和和二次次侧没没有电电的联联系，，只有有磁的的联系系。使使二次次设备备与高高电压压部分分隔离离，且且互感感器二二次侧侧均接接地，，从而而保证证了设设备和和人身身的安安全。。11.1.1电电流流互感感器电流互互感器器是将将一次次侧的的大电电流，，按比比例变变为适适合通通过仪仪表或或继电电器使使用的的，额额定电电流为为5A的变换换设备备。1．电电流互互感器器的工工作原原理电力系系统中中广泛泛采用用的是是电磁磁式电电流互互感器器（以以下简简称电电流互互感器器）。。它的的工作作原理理和变变压器器相似似。电流互互感器器一、、二次次电流流之比比称为为电流流互感感器的的额定定互感感比。。（4-11-1）式中———一一次线线圈的的额定定电流流，A；——二次线线圈的的额定定电流流，5A。11.1.1电电流流互感感器电流互互感器器的特特点：：1）一一次绕绕组串串联在在电路路中，，并且且匝数数很少少；故故一次次绕组组中的的电流流完全全取决决于被被测电电路的的负荷荷电流流，而而与二二次电电流大大小无无关；；2）电电流互互感器器二次次绕组组所接接仪表表的电电流线线圈阻阻抗很很小，，所以以正常常情况况下，，电流流互感感器在在近于于短路路的状状态下下运行行。11.1.1电电流流互互感感器器2．．电电流流互互感感器器的的误误差差电流流误误差差为为二二次次电电流流的的测测量量值值乘乘以以额额定定互互感感比比后后与与实实际际一一次次电电流流之之差差，，以以百百分分数数表表示示即即（4-11-3））相位位差差为为旋旋转转180°°的的二二次次电电流流相相量量与与一一次次电电流流相相量量之之间间的的夹夹角角，，并并规规定定超前前于于时时，，相相位位差差为为正正值值；；反反之之为为负负值值。。11.1.1电电流流互互感感器器3．．电电流流互互感感器器的的接接线线形形式式电流流互互感感器器的的接接线线形形式式指指的的是是电电流流互互感感器器与与测测量量仪仪表表或或保保护护继继电电器器之之间间的的连连接接形形式式。。三相相完完全全星星形形接接线线两两相相不不完完全全星星形形接接线线11.1.1电电流流互互感感器器（1））三三相相三三完完全全星星形形接接线线可可以以准准确确反反映映三三相相中中每每一一相相的的真真实实电电流流。。该该接接线线方方式式应应用用在在大大电电流流接接地地系系统统中中，，保保护护线线路路的的三三相相短短路路、、两两相相短短路路和和单单相相接接地地短短路路。。（2））两两相相两两继继电电器器不不完完全全星星形形接接线线可可以以准准确确反反映映两两相相的的真真实实电电流流。。该该接接线线方方式式应应用用在在6～～10kV中性性点点不不接接地地的的小小电电流流接接地地系系统统中中，，保保护护线线路路的的三三相相短短路路、、两两相相短短路路。。11.1.1电电流流互互感感器器（3））两两相相接接差差动动式式接接线线反反映映两相相差差电电流流。。该接接线线特特点点是是U、、W相电电流流互互感感器接接成成电电流流差差式式，，通通过过继继电电器器的的电流流是是U、、W相电电流流互互感感器器二二次次侧侧电流流差差。该该接接线线方方式式应应用用在在6～～两相相差差接接线线10kV中性性点点不不接接地地的的小小电电流流接接地地系系统统中中，，保保护护线线路的的三三相相短短路路、、两两相相短短路路、、小小容容量量电电动动机机保保护护、、小容容量量变变压压器器保保护护。。11.1.1电电流流互互感感器器（4））单单相相接接线线在在三三相相负负荷荷平平衡衡时时，，可可以以用用单单相相电电流流反反映映三三相相电电流流值值，，主主要要用用于于测测量量电电路路。。单相相接接线线11.1.1电电流流互互感感器器（5））两两相相三三完完全全星星形形接接线线中流流入入第第三三个个继继电电器器的的电电流流是。。该接接线线方方式式应应用用在在大大电电流流接地地系系统统中中，，保保护护线线路路的的三三相短短路路、、两两相相短短路路。。两相相三三完完全全星星形形接接线线11.1.1电电流流互互感感器器电流流互互感感器器在在接接线线中中应应注注意意以以下下内内容容：：1））电电流流互互感感器器的的二二次次侧侧在在使使用用时时绝绝对对不不可可开开路路。。使使用用过过程程中中拆拆卸卸仪仪表表或或继继电电器器时时，，应应事事先先将将二二次次侧侧短短路路。。安安装装时时，，接接线线应应可可靠靠，，不不允允许许二二次次侧侧安安装装熔熔丝丝；；2））二二次次侧侧必必须须有有一一端端接接地地。。防防止止一一、、二二次次侧侧绝绝缘缘损损坏坏，，高高压压窜窜入入二二次次侧侧，，危危及及人人身身和和设设备备安安全全；；3））接接线线时时要要注注意意极极性性。。电电流流互互感感器器一一、、二二次次侧侧的的极极性性端端子子，，都都用用字字母母表表明明极极性性。。4））一一次次侧侧串串接接在在线线路路中中，，二二次次侧侧的的继继电电器器或或测测量量仪仪表表串串接接。。11.1.1电电流流互互感感器器高压压电电流流互互感感器器多多制制成成两两个个铁铁芯芯和和两两个个副副绕绕组组的的型型式式，，分分别别接接测测量量仪仪表表和和继继电电器器，，满满足足测测量量仪仪表表和和继继电电保保护护的的不不同同要要求求。。电流互互感器器供测测量用用的铁铁芯在在一次次侧短短路时时应该该容易易饱和和，以以限制制二次次侧电电流增增长的的倍数数；供继电电保护护用的的铁芯芯，在在一次次侧短短路时时不应应饱和和，使使二次次侧的的电流流与一一次侧侧的电电流成成正比比例增增加。。11.1.1电电流流互感感器4．电电流互互感器器的负负载要要求（1））电流流互感感器的的准确确级电流互互感器器根据据测量量时误误差的的大小小而划划分为为不同同的准准确级级。准准确级级是指指在规规定的的二次次负荷荷范围围内，，一次次电流流为额额定值值时的的最大大误差差。（2））电流流互感感器10％％误差差曲线线电流互互感器器的10％％误差差曲线线就是是在保保证电电流互互感器器误差差不超超过±±10％的的条件件下，，一次次电流流的倍倍数n与电流流互感感器允允许最最大二二次负负载阻阻抗的的关关系曲曲线。。11.1.1电电流流互感感器（3））电流流互感感器的的额定定容量量电流互互感器器的额额定容容量系系指电电流互互感器器在额额定二二次电电流和和额定定二次次阻抗抗下运运行时时，二二次线线圈输输出的的容量量。（4-11-4）由于电电流互互感器器的二二次电电流为为标准准值（（5A或1A），，故其容容量也也常用用额定定二次次阻抗抗来表表示。。因电电流互互感器器的误误差和和二次次负荷荷有关关，故故同一一台电电流互互感器器使用用在不不同准准确级级时，，会有有不同同的额额定容容量。。电流互互感器器对负负载的的要求求就是是负载载阻抗抗之和和不能能超过过互感感器的的额定定二次次阻抗抗值。。11.1.2电电压互互感器器电压互互感器器是将将一次次侧的的高电电压按按比例例变为为适合合仪表表或继继电器器使用用的额额定电电压为为100V的变换换设备备。1．电电磁式式电压压互感感器（1））电磁磁式电电压互互感器器的工工作原原理和和变压压器相相同。。电压互互感器器的特特点1）容容量很很小，，类似似一台台小容容量变变压器器，但但结构构上要要求有有较高高的安安全系系数；；2）电电压互互感器器二次次绕组组所接接仪表表的电电流线线圈阻阻抗很很大，，正常常情况况下，，电压压互感感器在在近于于空载载的状状态下下运行行。11.1.2电电压互感器器（2）额定定变比电压互感器器一、二次次绕组电压压之比称为为电压互感感器的额定定互感比。。（4-11-5）式中————等于电网网的额定电电压，kV；——额定电压为为100V。11.1.2电电压互感器器（3）电压压互感器误误差电压误差为为二次电压压的测量值值与额额定互感比比的乘积与实实际一次电电压之之差，以百百分数表示示；（4-11-6）相位差为旋旋转180的二次电压压相量与与一次次电压相量量之间间的夹角，，并规规定超超前于时时相位位差为为正，反之之为负。电压互感器器的误差与与二次负载载、功率因因数和一次次电压等运运行参数有有关。11.1.2电电压互感器器2．电容式式电压互感感器随着电力系系统输电电电压的增高高，电磁式式电压互感感器的体积积越来越大大，成本随随之增高，，普遍采用用电容式电电压互感器器。（1）电容容式电压互互感器的工作原原理电容式电压压互感器实实质上是一个电电容分压器器，在被测装置的的相和地之之间接电容式电压压互感器原原理接线图图有电容和和，，按反反比分压，，上的电电压为11.1.2电电压互感器器（2）电容容式电压互互感器误差差电容式电压压互感器的的误差是由由空载电流流、负载电电流以及阻阻尼器的电电流流经互互感器绕组组产生压降降而引起的的，其误差差由空载误误差、、，，负载误差差、、和阻阻尼器负载载电流产生生的误差、、等等几部部分组成，，即电容式电压压互感器的的误差除受受一次电压压、二次负负荷和功率率因数的影影响外，还还与电源频频率有关。。电容式电压压互感用于110～500kV中性点直接接接地系统统。11.1.2电电压互感器器3．电压互互感器的接接线形式（1）单相相接线该接法仅适适用于测量量相间电压压。如果互互感器一次次绕组的一一端接在线线路上，另另一端接地地，互感器器可测量某某一相对地地电压。单相接线11.1.2电电压互感器器（2）V－V接线由两个单相相互感器接接线成不完完全星形（（V－V形），用来来测量各相相间电压，，但不能测测量相对地地电压，它它广泛应用用在20kV以下中性点点不接地或或经消弧线线图接地的的电网中。。V－V接线11.1.2电电压互感器器（3）Y－Y接线由三个单相相互感器一一、二次侧侧均接成Y形，可供给给要求线电电压的仪表表和继电器器以及要求求相电压的的绝缘监视视电压表。。Y－Y接线11.1.2电电压压互互感感器器（4））Y0/Y0/接线线用三三台台单单相相三三绕绕组组电电压压互互感感器器构构成成Y0/Y0/接线线，，该该接接线线方方式式其其二二次次绕绕组组用用来来测测量量相相间间电电压压和和相相对对地地电电压压，，辅辅助助二二次次绕绕组组接接成成开开口口三三角角形形检检测测零零序序电电压压。。用用于于3～～220kV系统统（（110kV及以以上上无无高高压压熔熔断断器器）），，供供接接入入交交流流电电网网络络缘缘监监视视仪仪表表和继继电电器器用用。。三相相五五柱柱式式电电压压互感感器器只只用用于于3～～15kV系统统，，其其接接线线与三三台台单单相相三三绕绕组组Y0/Y0/接线线电压压互互感感器器构构成成Y0/Y0/接线线基基本本相相同同。。11.1.2电电压压互互感感器器使用用电电压压互互感感器器应应注注意意以以下下事事项项：：1））电电压压互互感感器器的的二二次次侧侧在在工工作作时时不不能能短短路路。。在在正正常常工工作作时时，，其其二二次次侧侧的的电电流流很很小小，，近近于于开开路路状状态态，，当当二二次次侧侧短短路路时时，，其其电电流流很很大大（（二二次次侧侧阻阻抗抗很很小小））将将烧烧毁毁设设备备。。2））电电压压互互感感器器的的二二次次侧侧必必须须有有一一端端接接地地，，防防止止一一、、二二次次侧侧击击穿穿时时，，高高压压窜窜入入二二次次侧侧，，危危及及人人身身和和设设备备安安全全。。3））电电压压互互感感器器接接线线时时，，应应注注意意一一、、二二次次侧侧接接线线端端子子的的极极性性。。以以保保证证测测量量的的准准确确性性。。4））电电压压互互感感器器的的一一、、二二次次侧侧通通常常都都应应装装设设熔熔丝丝作作为为短短路路保保护护，，同同时时一一次次侧侧应应装装设设隔隔离离开开关关作作为为安安全全检检修修用用。。5））一一次次侧侧并并接接在在线线路路中中。。11.1.2电电压压互互感感器器4．．电电压压互互感感器器准准确确级级和和容容量量电压压互互感感器器的的准准确确级级，，是是指指在在规规定定的的一一次次电电压压和和二二次次负负荷荷变变化化范范围围内内，，负负荷荷功功率率因因数数为为额额定定值值时时，，电电压压误误差差的的最最大大值值。。由于于电电压压互互感感器器误误差差与与负负荷荷有有关关，，所所以以同同一一台台电电压压互互感感器器对对应应于于不不同同的的准准确确级级便便有有不不同同的的容容量量。。通通常常额额定定容容量量是是指指对对应应于于最最高高准准确确级级的的容容量量。。电电压压互互感感器器按按照照在在最最高高工工作作电电压压下下长长期期工工作作允允许许的的发发热热条条件件，，还还规规定定了了最最大大容容量量。。电压压互互感感器器的的负负载载要要求求就就是是负负载载容容量量之之和和不不能能超超过过互互感感器器的的额额定定二二次次容容量量值值。。11.2互互感感器器的的配配置置原原则则互感感器器在在主主接接线线中中的的配配置置与与测测量量仪仪表表、、同同期期点点的的选选择择、、保保护护和和自自动动装装置置的的要要求求以以及及主主接接线线的的形形式式有有关关。。11.2.1电电流流互互感感器器的的配配置置（1））为为了了满满足足测测量量和和保保护护装装置置的的需需要要，，在在发发电电机机、、变变压压器器、、出出线线、、母母线线分分段段及及母母联联断断路路器器、、旁旁路路断断路路器器等等回回路路中中均均设设有有电电流流互互感感器器。。对对于于大大接接地地短短路路电电流流系系统统，，一一般般按按三三相相配配置置；；对对于于小小接接地地短短路路电电流流系系统统，，依依具具体体要要求求按按二二相相或或三三相相配配置置。。（2））对对于于保保护护用用电电流流互互感感器器应应尽尽量量消消除除主主保保护护装装置置的的不不保保护护区区。。例例如如，，若若有有两两组组电电流流互互感感器器，，且且位位置置允允许许时时应应设设在在断断路路器器两两侧侧，，使使断断路路器器处处于于交交叉叉保保护护范范围围之之中中。。（3））为为了了减减轻轻内内部部故故障障对对发发电电机机的的损损伤伤，，用用于于自自动动调调整整励励磁磁装装置置的的电电流流互互感感器器应应配配置置在在发发电电机机定定子子绕绕组组的的出出线线侧侧。。为为便便于于分分析析和和在在发发电电机机并并入入系系统统前前发发现现内内部部故故障障，，用用于于测测量量的的电电流流互互感感器器宜宜装装设设在在发发电电机机中中性性点点侧侧。。11.2.2电压互互感器的配置置（1）母线除除分路母母线外，一般般工作及备用用母线都装有有一组电压互互感器，用于于同期、测量量仪表和保护护装置。（2）线路35kV及以上输电线线路，当对端端有电源时，，为了监视线线路有无电压压、进行同期期和设置重合合闸，装有一一台单相电压压互感器。（3）发电机机一般装装二组电压互互感器。一组组（D，y接线），用于于自动调整励励磁装置。另另一组供测量量仪表、同期期和保护装置置使用，该互互感器采用三三相五柱式或或三只单相接接地专用互感感器，其开口口三角形供发发电机未并列列之前检查接接地之用。当当互感器负荷荷太大时，可可增设一组不不完全星形连连接的互感器器，专供测量量仪表使用。。20万kW及以上发电机机中性点常接接有单相电压压互感器，用用于100％％静子接地保保护。（4）变压器器变压器器低压侧有时时为了满足同同期或保护的的要求，设有有一组不完全全星形接线的的电压互感器器。11.3.1电流互感器器类型1．电流互感感器的分类（1）按安装装地点可分为为户内式和户户外式。20kV以下制成户内内式；35kV及以上多制成成户外式。（2）按安装装方式可分为为穿墙式、支支持式和装入入式。穿墙式式装在墙壁或或金属结构的的孔中，可节节约穿墙套管管；支持式则则安装在平面面或支柱上；；装入式是套套在35kV及以上变压器器或多油断路路器油箱内的的套管上，故故也称为套管管式。（3）按绝缘缘可分为干式式、浇注式、、油浸式等。。干式用绝缘缘胶浸渍，适适用于低压户户内的电流互互感器；浇注注式利用环氧氧树脂作绝缘缘，多用于35kV及以下的电流流互感器；油油浸式多为户户外型。（4）按一次次绕组匝数可可分为单匝和和多匝式。11.3.1电流互感器器类型（5）新型电电流互感器按按高、低压部部分的耦合方方式，可分为为无线电电磁磁波耦合、电电容耦合和光光电耦合式，，其中光电式式电流互感器器性能更佳。。新型电流互互感器的特点点是高低压间间没有直接的的电磁联系，，使绝缘结构构大为简化；；测量过程中中不需要消耗耗很大能量；；没有饱和现现象，测量范范围宽，暂态态响应快，准准确度高；重重量轻、成本本低。11.3.1电流互感器器类型2．电流互感感器的结构（1）单匝式结构有有贯穿式（一一次绕组为单单根铜管或铜铜杆）和母线线式（以母线线穿过互感器器作为一次绕绕组）。（2）额定电电流在400A以下采用多匝匝式。多匝式式接结构可分分为线圈式、、“8”字字型和“U”字型。。“8”字字型绕绕组结结构的的电流流互感感器，，只用用于35～～110kV电压级级。220kV““U””字型绕绕组电电流互互感器器，在在110kV及以上上的高高压电电流互互感器器中得得到广广泛的的应用用。在同一一回路路中，，往往往需要要数量量很多多的电电流互互感器器，高高压电电流互互感器器常由由多个个没有有磁联联系的的独立立铁芯芯和二二次绕绕组与与共用用的一一次绕绕组组组成同同一电电流比比、多多二次次绕组组的电电流互互感器器。对对于110kV及以上上的电电流互互感器器，常常将一一次绕绕组分分成几几组，，通过过切换换来改改变绕绕组的的串、、并联联，以以获得得2～～3种种互感感比。。11.3.2电电压互互感器器类型型1．电电压互互感器器的分分类（1））按安安装地地点分分户内内和户户外；；（2））按相相数分分单相相和三三相式式，只只有20kV以下才才有三三相式式；（3））按绕绕