互感器的结构和工作原理.ppt

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1、第四章第四章第四章 互感器的结构和工作原理互感器的结构和工作原理 第一节 电流互感器的结构和工作原理 第二节 电压互感器的结构和工作原理 第三节 光电式互感器的结构和原理 互感器的主要作用有：互感器的主要作用有： （1 1）将高电压变为低电压（）将高电压变为低电压（100V100V），大电流变），大电流变为小电流（为小电流（5A5A，1A1A）。）。 （2 2）使测量二次回路与一次回路高电压和大电）使测量二次回路与一次回路高电压和大电流实施电气隔离，以保证测量工作人员和仪表流实施电气隔离，以保证测量工作人员和仪表设备的安全。设备的安全。 （3 3）采用互感器后可使仪表制造标准化，而不）采用互感

2、器后可使仪表制造标准化，而不用按被测量电压高低和电流大小来设计仪表。用按被测量电压高低和电流大小来设计仪表。 （4 4）取出零序电流、电压分量供反应接地故障）取出零序电流、电压分量供反应接地故障的继电保护装置使用。的继电保护装置使用。 第四章第四章 互感器的结构和工作原理互感器的结构和工作原理 第一节第一节 电流互感器的结构和工作原理电流互感器的结构和工作原理 一、电流互感器的主要技术数据 二、电流互感器的结构和工作原理 三、电流互感器的接线方式 四、电流互感器的正确使用 一、电流互感器的主要技术数据一、电流互感器的主要技术数据 （）电流互感器分类（）电流互感器分类 （1 1）电流互感器按用途

3、可分为两类：一是测量电）电流互感器按用途可分为两类：一是测量电流、功率和电能用的测量用互感器；二是继电保护流、功率和电能用的测量用互感器；二是继电保护和自动控制用的保护控制用互感器。和自动控制用的保护控制用互感器。 （2 2）根据一次绕组匝数可分为单匝式和多匝式）根据一次绕组匝数可分为单匝式和多匝式 （3 3）根据安装地点可分为户内式和户外式）根据安装地点可分为户内式和户外式 （4 4）根据绝缘方式可分为干式、浇注式、油浸式等。）根据绝缘方式可分为干式、浇注式、油浸式等。 （5 5）根据电流互感器工作原理可分为电磁式、光）根据电流互感器工作原理可分为电磁式、光电式、电子式等电流互感器。电式、电

4、子式等电流互感器。（二）电流互感器的型号规定（二）电流互感器的型号规定 目前，国产电流互感器型号编排方法规定如下：一、电流互感器的主要技术数据一、电流互感器的主要技术数据 产品型号均以汉语拼音字母表示，字母含义及排列顺序见表4-l所示一、电流互感器的主要技术数据一、电流互感器的主要技术数据 （三）电流互感器的主要参数（三）电流互感器的主要参数 1 1额定电流变比额定电流变比 额定电流变比是指一次额定电流与二次额定电流之比,额定电流比一般用不约分的分数形式表示。 额定电流，就是在这个电流下，互感器可以长期运行而不会因发热损坏。当负载电流超过额定电流时，叫作过负载。 2 2准确度等级准确度等级 国

5、产电流互感器的准确度等级有0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、5.0、0.2S级及0.5S级。一、电流互感器的主要技术数据一、电流互感器的主要技术数据 3 3额定容量额定容量 电流互感器的额定容量，就是额定二次电流电流互感器的额定容量，就是额定二次电流I I2 2e e通过二次额定负载通过二次额定负载Z Z2 2e e时所消耗的视在功率时所消耗的视在功率S S2 2e e。 4 4额定电压额定电压 是指一次绕组长期能够承受的最大电压（有是指一次绕组长期能够承受的最大电压（有效值），它只是说明电流互感器的绝缘强度，而效值），它只是说明电流互感器的绝缘强度，而和电

6、流互感器额定容量没有任何关系。和电流互感器额定容量没有任何关系。 一、电流互感器的主要技术数据一、电流互感器的主要技术数据 5 5极性标志极性标志 （1）一次绕组首端标为L1，末端标为L2。当一次绕组带有抽头时，首端标为L1，自第一个抽头起依次标为L2，L3 （2）二次绕组首端标为K1，末端标为K2。当二次绕组带有中间抽头时，首端标为K1，自第一个抽头起以下依次标志为K2，K3 一、电流互感器的主要技术数据一、电流互感器的主要技术数据 （3）对于具有多个二次绕组的电流互感器，应分别在各个二次绕组的出线端标志“K”前加注数字，如1K1，1K2，1K3；2K1，2K2，2K3 （4）标志符号的排列

7、应当使一次电流自L1端流向L2端时，二次电流自K1流出，经外部回路流回到K2。 一、电流互感器的主要技术数据一、电流互感器的主要技术数据二、电流互感器的结构和工作原理二、电流互感器的结构和工作原理 （一）电流互感器的结构（一）电流互感器的结构 基本结构与普通变压器相似，由两个绕制在闭合铁芯上彼此绝缘的绕组（一次绕组和二次绕组）所组成，其匝数分别为N1和N2，如图4-2所示。一次绕组与被测电路串联，二次一次绕组与被测电路串联，二次绕组与各种测量仪表或继电器的电流线圈相串联。绕组与各种测量仪表或继电器的电流线圈相串联。 电力系统中，经常将大电流电力系统中，经常将大电流I I1 1变为小电变为小电流

8、流I I2 2进行测量，所以二次绕组的匝数进行测量，所以二次绕组的匝数N N2 2多于多于一次绕组的匝数一次绕组的匝数N N1 1。电流互感器的二次额定。电流互感器的二次额定电流一般为电流一般为5A5A，也有，也有1A1A和和0.5A0.5A的。电流互的。电流互感器在电气图中文字符号用感器在电气图中文字符号用TATA表示。表示。二、电流互感器的结构和工作原理二、电流互感器的结构和工作原理 （二）工作原理和特性（二）工作原理和特性 电流互感器的工作原理与普通变压器的工作原理基本相同。即理想电流互感器两侧的额定电流大小和它们的绕组匝数成反比，并且等于常数KI。 1221ee二、电流互感器的结构和工

9、作原理二、电流互感器的结构和工作原理 电流互感器的基本工作原理、结构型式与普通电流互感器的基本工作原理、结构型式与普通变压器相似，但是变压器相似，但是电流互感器的工作状态与普通变电流互感器的工作状态与普通变压器有显著的区别：压器有显著的区别： （1 1）电流互感器的一次电流（）电流互感器的一次电流（I I1 1）取决于一次电）取决于一次电路的电压和阻抗路的电压和阻抗, ,与电流互感器的二次负载无关。与电流互感器的二次负载无关。 （2 2）电流互感器二次电路所消耗的功率随二次电）电流互感器二次电路所消耗的功率随二次电路阻抗的增加而增大，即路阻抗的增加而增大，即S S2 2I I2 22 2eZe

10、Zb b。 （3 3）电流互感器工作状态接近于短路状态。）电流互感器工作状态接近于短路状态。二、电流互感器的结构和工作原理二、电流互感器的结构和工作原理 （三）电流互感器的误差特性（三）电流互感器的误差特性 电流互感器铁芯和绕组中存在损耗，所以，实际电流互感器存在着误差。 图4-3是电流互感器的简化相量图 二、电流互感器的结构和工作原理二、电流互感器的结构和工作原理 由相量图4-3中得到，二次安匝数 旋转180o（即 - ）与一次安匝数 相量相比较，其大小不等，相位也不同，即存在着两种误差，分别称为比值误差和相角误差。 比值误差简称比差，用fI表示。它等于 %100%100%100112111

11、122KKKKf二、电流互感器的结构和工作原理二、电流互感器的结构和工作原理22I N22I N11I N 相位角误差简称角差。它是旋转180o后的二次磁动势安匝数与一次磁动势安匝数之间的相位差，用I表示 从相量图4-3中可求出比差与角差的公式,因为I很小，所以认为OBOCI1N1，其中 因为ACOCOAI1N1I2N2，所以 %100)sin(%100)sin(%1002110112110111122f)sin()(90cos21102110NINIACo二、电流互感器的结构和工作原理二、电流互感器的结构和工作原理 电流互感器的比差与角差的大小与励电流互感器的比差与角差的大小与励磁电流磁电流

12、I I1010、负载功率因数、负载功率因数2 2、损耗角、损耗角有关。有关。 112110112110)cos()(90sinsinoOBBC二、电流互感器的结构和工作原理二、电流互感器的结构和工作原理三、电流互感器的接线方式三、电流互感器的接线方式 1 1两相星形（两相星形（V V形）连接形）连接 优点：（1）节省导线。 （2）能利用接线方法取得第三相电流，一般为B相电流。缺点：（1）现场用单相方法校验时，由于实际二次负载与运行时不一致，有时必须要采用三相方法（或其他类似方法），给校验工作带来一些困难。（2）由于有可能其中一相极性接反，公共线电流变成差电流，使错误接线机率相对地较多一些。 2

13、 2分相连接分相连接 优点： （1）现场用单相方法校验与实际运行时负载相同。 （2）错误接线机率相对地少些。缺点:增加了一根导线。三、电流互感器的接线方式三、电流互感器的接线方式 3 3三相星形（三相星形（Y Y形）连接形）连接 这种接线方法不允许断开公开接线，否则影响计量精度（因为零序电流没有通路）。 三、电流互感器的接线方式三、电流互感器的接线方式四、电流互感器的正确使用四、电流互感器的正确使用 1 1电流互感器的选择电流互感器的选择 （1 1）额定电压的选择）额定电压的选择 电流互感器的额定电压必须满足下列条件:Ux Ue （2 2）额定变比的选择）额定变比的选择 长期通过电流互感器的最

14、大工作电流应小于或等于互感器一次额定电流，即IxI1e，但不宜使互感器经常工作在额定一次电流的13以下。 （3 3）准确度等级的选择）准确度等级的选择 在发电厂、变电站、电力用户运行中的电能计量装置按其所计量的电量不同和计量对象的重要程度分五类（、）进行管理。 对 、类计量对象互感器应采用0.2级，对 、类计量对象互感器应采用0.5级，0.1级以上互感器，主要用于实验室进行精密测量或用来校验低等级的电流互感器。四、电流互感器的正确使用四、电流互感器的正确使用 （4 4）额定容量的选择与计算）额定容量的选择与计算 电流互感器的额定容量S2eI22eZb，Zb为互感器二次额定负载阻抗。接入互感器的

15、二次负载容量S2应满足0.25S2eS2S2e 二次负载容量的计算主要决定于负载阻抗Zb的计算。Zb包括表计阻抗Zm、接头的接触电阻Rk（一般取0.010.5）以及导线电阻。 导线的计算长度决定于测量仪表与电流互感器的电气距离和电流互感器的连接方式。四、电流互感器的正确使用四、电流互感器的正确使用 1 1）分相连接时二次负载阻抗的计算。）分相连接时二次负载阻抗的计算。 导线电阻RL前面的系数K称为接线系数，在这里K K2 2 LkmLkmbRRZKRRZZ2四、电流互感器的正确使用四、电流互感器的正确使用 2 2）二相星形连接时二次负载阻抗的计算。）二相星形连接时二次负载阻抗的计算。从图从图4

16、-64-6中看出，中看出，A A相电流互感器的二次电压为相电流互感器的二次电压为 所以电流互感器二次负载为其中其中K KbakaLjamakaLbamaLbkLmaaZIRIReIZIRIRIIZIRIRRZIU0303)()(kLmRRZIUZ3223四、电流互感器的正确使用四、电流互感器的正确使用 3 3）三相星形连接时二次负载阻抗的计算。）三相星形连接时二次负载阻抗的计算。 同理分析，可得到ZbZmRLRK ，其中其中K K1 1，设三相电流平衡，所以IN0 四、电流互感器的正确使用四、电流互感器的正确使用 2 2使用电流互感器应注意的问题使用电流互感器应注意的问题 （1 1）运行中的电流互感器二次绕组不允许开路。）运行中的电流互感器二次绕组不允许开路。（2 2）电流互感器绕组应按减极性连接。）电流互感器绕组应按减极性连接。（3 3）电流互感器二次侧应可靠接地。）电流互感器二次侧应可靠接地。 四、电流互感器的正确使用四、电流互感器的正确使用第二节第二节 电压互感器的结构和工作原理电压互感器的结构和工作原理 一、电压互感器的主要技术数据二、工作原理三、电压互感器的正确使用 四、电压