发电厂电气培训课件 互感器的原理与选择.ppt

6.3 互感器的原理与选择 互感器的作用互感器的作用 将一次侧的高电压、大电流转变成二次侧标准的低电压（100V，100/sqrt（3）、小电流（5A、1A），使测量仪表标准化、小型化。其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护装置等。将一次系统同二次设备（仪表、保护）隔开，以保护人身安全。互感器的类型互感器的类型 电流互感器 电磁式电流互感器 电压互感器 电磁式电压互感器 电容式电压互感器 电磁式电流互感器 电容式电压互感器 电磁式电压互感器 一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器 1.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 1.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 电磁式电流互感器的工作原理和变压器相似。电磁式电流互感器的特点是：一次绕组串联在电路中且匝数很少，而二次绕组匝数多。二次绕组所接负载串联且阻抗很小，类似于二次侧短路的变压器。1.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 102211NININI可以忽略不计，则有，或若1000NII2211NINIiNkIkINNII111212/匝数比式中12NNkN1N2NiIkI额定电流比1.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 由于电流互感器本身存在励磁损耗和磁饱和等影响，使一次电流 在数值上和相位上都有差异，即测量结果有误差。通常用电流误差和相位误差表示。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 二次负荷功率因数角；二次总阻抗角 铁芯损耗角；图中二次绕组阻抗Z2（x2，r2）、负荷阻抗Z2L（x2L、r2L）和二次侧电动势E2、电压U2、电流I2的数值均是归算到一次侧的值。由于 一般很小，所以，一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器 _21210sin()iIIk IIbcI i 01110111sin100%sincos3440 iiiI NfI NI NI N 一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器 影响误差的因素：根据电磁感应定律 磁动势方程 和二次侧回路方程 带入误差公式 2.误差及影响因素误差及影响因素 电流和相位误差取决于铁心、二次绕组的结构和运行状态 224.44EBSfN01/avI NL B2222()LEIZZ 22222222()sin100%222cos3440 222LaviLaviZZLfN SZZLN S 一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器 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 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 准确级：根据测量时误差的大小而划分的，是指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。测量用电流互感器有一般用途和特殊用途（S类）两类。对于工作电流变化范围较大的线路及高压、超高压电网中，推荐采用带有S类测量级二次绕组的电流互感器。3.准确级和额定容量准确级和额定容量 一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器 下表为测量用电流互感器在规定的二次负荷变化范围为（0.251）S2N时的准确级和误差限值 3.准确级和额定容量准确级和额定容量 准确级 电流误差（%）在下列一次额定电流（%）时 相位差（）在下列一次额定电流（%）时 1 5 20 100R120 1 5 20 100R120 0.2S 0.5S 0.75 1.5 0.35 0.75 0.2 0.5 0.2 0.5 30 90 15 45 10 30 10 30 0.1 0.2 0.5 1 0.4 0.75 1.5 3.0 0.2 0.35 0.75 1.5 0.1 0.2 0.5 1.0 15 30 90 180 8 15 45 90 5 10 30 60 3 在(50-120)%额定电流时，电流误差为3%，相位差不作规定 5 在（50-120%）额定电流时，电流误差为5%，相位差不作规定 一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器 准确级：保护用电流互感器的准确级。保护用电流互感器按用途可分为稳态保护用（P）和暂态保护用（TP）两类。一般情况下，继电保护动作时间相对比较长，短路电流已达到稳态，电流互感器只要满足稳态下的误差要求，这种互感器成为稳态保护用电流互感器。如果继电保护动作时间较短，短路电流尚未达到稳态，电流互感器要保证暂态误差要求，这种互感器称为暂态保护用电流互感器。3.准确级和额定容量准确级和额定容量 一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器 额定容量：3.准确级和额定容量准确级和额定容量 S2N是指在额定二次电流I2N和额定二次阻抗Z2N下运行时，二次绕组输出的容量，S2N=I2N2 Z2N。两点说明：由于二次电流为标准值，所以S2N常用Z2N表示。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。一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器 按安装方式分：穿墙式、支持式、装入式 4.分类分类 按绝缘方式分：干式：用绝缘胶绝缘，适用于低电压 浇注式：用环氧树脂绝缘，适用于1035kV 油浸式：用油绝缘，适用于35kV以上 按安装地点分：户内型 户外型 一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器 5.接线接线 一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器 种类和型式的选择：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。当一次电流较小时（在400A及以下）时，宜优先选用一次绕组多匝式，以提高准确度；一次回路额定电压和电流的选择：UNUNs，I1NImax。I1N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 准确级和额定容量的选择：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。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。互感器按选定准确级所规定的额定容量S2N应大于或等于二次侧所接负荷I2N2Z2L，即S2NI2N2Z2L。6.选择选择 一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器 热稳定和动稳定校验：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1s 允许通过的热稳定电流 It 或一次额定电流 I1N 的倍数 Kt 来表示，热稳定校验式为 It2Qk或(KtI1N)2Qk。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：二、电压互感器二、电压互感器 目前电力系统广泛应用的电压互感器主要有两种：电磁式 电容分压式(一一)电磁式电压互感器电磁式电压互感器 1.工作原理工作原理(一一)电磁式电压互感器电磁式电压互感器 电磁式电压互感器的工作原理和变压器相似。电磁式电压互感器的特点是：一次绕组并联在电路中且匝数多，而二次绕组匝数少。二次绕组所接负载均并联且阻抗大，二次侧近似于开路或空载。1.工作原理工作原理(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(一一)电磁式电压互感器电磁式电压互感器 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 2.误差及影响因素误差及影响因素(一一)电磁式电压互感器电磁式电压互感器 2.误差及影响因素误差及影响因素(一一)电磁式电压互感器电磁式电压互感器 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)(sincos12212221211010UxxIrrIUxIrIu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 准确级：在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差的最大误差。电压互感器的准确级和误差限值，P192 表6-9 3.准确级和额定容量准确级和额定容量(一一)电磁式电压互感器电磁式电压互感器 额定容量：3.准确级和额定容量准确级和额定容量 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。额定容量：对应于最高准确级的容量。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容量。(一一)电磁式电压互感器电磁式电压互感器 按安装地点分：户内型 户外型 按相数分：单相：35kV及以上 三相：35kV以下（三相五柱式）4.分类分类(一一)电磁式电压互感器电磁式电压互感器 按绝缘方式分：浇注式：用环氧树脂绝缘，3-35kV 油浸式：用油绝缘，110kV及以上 按结构分：普通式：同变压器，3-35kV 串级式：采用分级绝缘，110kV及以上 4.分类分类 按绕组数分：双绕组 三绕组(二二)电容式电压互感器电容式电压互感器 (二二)电容式电压互感器电容式电压互感器 (二二)电容式电压互感器电容式电压互感器 (二二)电容式电压互感器电容式电压互感器 优点：制造简单，重量轻，成本低，电压等级越高越明显；分压电容兼作载波通讯的耦合电容。缺点：输出容量小；误差比电磁式大，且受频率的影响；暂态特性不如电磁式PT好。3.特点特点(三三)电压互感器的接线电压互感器的接线 110220kV 335kV 320kV 用一台单相 电压互感器 测量相电压 用一台单相 电压互感器 测量相间电压 用两台单相 电压互感器 接成不完全星形测量各相间电压(三三)电压互感器的接线电压互感器的接线 (四四)电压互感器的选择电压互感器的选择 种类和型式的选择：1)在 635 kV 屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式电压互感器；110220kV 配电装置特别是母线上装设的电压互感器，通常采用串级式电磁式电压互感器；当容量和准确级满足要求时，通常多在出线上采用电容式电压互感器。2)在 500kV配电装置中，配置有双套主保护，并考虑到后备保护、自动装置和测量的要求，电压互感器应具有三个二次绕组，即两个主二次绕组和一个辅助二次绕组。3)为节省投资，在20kV及以下配电装置中，可选用三相式电压互感器（选用三相五柱式，而不是三相三柱式）。4)用于接入精度要求较高的计费电能表时，不宜采用三相式电压互感器