第十一章互感器精编版.docx

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第十一章互感器精编版

互感器

互感器的功能是把线路上的高电压变换成低电压，把线路上的大电流变换成小电流，以便于各种测量仪表和继电保护装置使用。

第一节互感器的种类与工作原理

一、种类

变换电压的叫电压互感器，变换电流的叫电流互感器。

有了互感器，不但大大简化了仪表和继电器的结构，有利于仪表和继电器产品的标准化，而且能使工作人员远离高压部分，免受高压威胁。

二、工作原理

互感器的原理与变压器相似。

图11一1是互感器在电力系统中的接线原理图。

图中，TA和TV分别表示电流互感器和电压互感器；A和V分别表示电流表和电压表；I＞和U＞分别表示电流继电器和电压继电器；Wh表示电能表（也可接功率表和功率因数表）。

由图可知，电流互感器是串联在线路上运行的，而电压互感器是并联在线路上运行的。

我国生产的电压互感器二次边额定电压为100V和100／

V；我国生产的电流互感器二次边额定电流为5A和1A。

图11一1互感器接线原理图

第二节电流互感器

电流互感器类似一台一次线圈匝数少、二次线圈匝数多的变压器。

由于二次侧串联的是阻抗很小的电流表和其他仪器仪表的电流线圈，运行中的电流互感器又类似工作在短路状态的变压器。

电流互感器是按照一、二次电流与一、二次线圈匝数成反比的规律检测一次电流的。

应当指出，电流互感器的一次电流决定于一次负荷的大小，而与二次负荷无关；在规定的范围内，电流互感器的二次电流也与二次负荷无关，而只决定于一次电流的大小。

一、电流互感器的技术参数和型号

1．电流互感器的技术参数

（1）额定电压指电流互感器一次线圈可以接用的线路的额定电压，而不是一次线圈或二次线圈端子之间的电压。

（2）变流比指一次线圈额定电流与二次额定电流之比。

因为电流互感器的二次电流是5A，所以变流比决定于一次额定电流。

额定电压10kV电流互感器的一次额定电流有5、10、15、20、30、40、50、75、100、150、200、300、400、600、800、1000、1500A等多个等级。

额定电压500V电流互感器的一次额定电流还要大一些，最大的一次额定电流达25000A。

（3）精度等级虽然电流互感器的电磁关系与变压器相同，但其精度比变压器高得多。

电流互感器的精度等级是用电流的相对误差表示的，即

式中，△I％为电流相对误差（也叫做变流比误差）；Kl为变流比；I2为实测二次电流；I1N为一次额定电流。

该百分数即电流互感器的精度等级。

例如，0．5级电流互感器的电流相对误差为±0．5％。

应当指出，精度只表示一次电流为额定电流时电流互感器的误差。

随着一次电流的变化，互感器的误差不是不变的。

10kV电流互感器能保证一次电流为额定电流的10～15倍时电流相对误差不超过10％。

应根据二次负荷的性质选用适当精度的电流互感器。

电能计量应选用0．5级的电流互感器、电流测量可选用1级（或0．5级）的电流互感器、继电保护可选用3级的电流互感器。

（4）容量指电流互感器二次侧允许接入的视在功率。

二次侧串接的负载越多，视在功率也就越大。

因此，尽管二次电流不决定于二次负荷的大小，电流互感器的二次负荷也不能无限增加。

否则，电流互感器有被烧毁的可能。

电流互感器的容量常用二次阻抗表示。

额定电压10kV电流互感器的二次阻抗在功率因数cosφ＝0．8时分为0．4、0．6、0．8、1．2、1．6、2．0、2．4Ω等若干等级；额定电压500V电流互感器的二次阻抗在功率因数cosφ＝0．8时分为0．2、0．3、0．4、0．8、1．0、2．0Ω等若干等级。

2．电流互感器的型号

电流互感器的种类很多。

按绝缘形式，可分为瓷绝缘、浇注绝缘等形式的电流互感器；按安装方式，可分为支柱式、穿墙式、母线式等形式的电流互感器。

电流互感器还有很多不同的规格。

这些特征都应在型号中表示出来。

电流互感器的型号标式为

例如，LA一10为穿墙式、额定电压10kV的电流互感器；LQJ一10为线圈式、树脂浇铸、额定电压10kV的电流互感器；LFZJ一10为贯穿复匝式、浇铸绝缘、加大容量的10kV电流互感器；LMZB一0．5为额定电压0．5kV、母线式、浇铸绝缘、保护用电流互感器等。

二、电流互感器接线

图11一2是电流互感器的几种接线原理图。

其中，（a）图所示的一台互感器接线主要用于测量对称三相电路中线路上的电流。

（b）图所示的三台互感器星形接线可用于测量对称和不对称三相电路（包括三相四线线路）中线路上的电流，也可用于三相短路、两相短路和单相接地或单相短路的继电保护，且继电保护的灵敏度较高。

（c）图所示的两台互感器不完全星形接线可用于测量对称和不对称的三相三线电路中线路上的电流（因为三相电流的矢量和为零，所以公共线上的电流测量得到的是未装互感器的那条线上的电流），也可用于继电保护接线，但灵敏度较低。

（d）图所示的两台互感器电流差接线用于线路、电动机、并联电容器的继电保护接线，保护灵敏度较高。

图11一2电流互感器接线

（a）单台互感器接线（b）Y形接线（c）V形接线（d）电流差接线

电流互感器的安装接线应注意以下问题：

（l）二次回路接线应采用截面积不小于2．5mm2的绝缘铜线；排列应当整齐；连接必须良好；盘、柜内的二次回路接线不应有接头。

（2）为了减轻电流互感器一次线圈对外壳和二次回路漏电的危险，其外壳和二次回路的一点应良好接地。

（3）对于接在线路中的没有使用的电流互感器，应将其二次线圈短路并接地。

（4）为避免电流互感器二次开路的危险，二次回路中不得装熔断器。

（5）电流互感器二次回路中的总阻抗不得超过其额定值。

（6）电流互感器的极性和相序必须正确。

三、电流互感器安全运行要点

运行中的电流互感器二次开路是十分危险的。

其危险性表现在以下几方面：

（1）由于没有二次电流的平衡作用，铁芯磁通大大增加，而感应电动势与磁通成正比，导致二次侧电压大大升高（数百至数千伏），既带来电击的危险，又可能击穿二次线路或二次元件的绝缘。

此时，铁芯将发出嗡嗡声；如击穿绝缘，还将发出放电声和电火花。

（2）由于铁芯磁通大大增加，造成铁芯发热，可能烧毁互感器，并发出焦煳味、冒烟。

（3）由于磁通大大增加，铁芯饱和而带有较大的剩磁，使互感器精度降低。

（4）由于二次电流为零，电流表、功率表指示为零，电能表铝盘不转动且发出“嗡嗡”声，电流继电器也不能正常动作，从而不能对一次电路进行监视和保护。

发现电流互感器二次开路，应尽量停电处理；如不能停电，应尽量减小一次负荷，在有人监护、使用绝缘工具、保持安全距离的前提下，先将二次短路，再排除故障，然后再拆除短路线。

电流互感器不得长时间过负荷运行。

否则，铁芯温度太高将导致误差增大、绝缘加速老化，甚至烧毁。

电流互感器只允许在1．1倍额定电流下长时间运行。

电流互感器巡视检查的主要内容是检查各接点有无过热现象、有无异常气味和异常声响、瓷质部分是否清洁、有无放电痕迹。

对于充油型电流互感器，还应检查油面是否正常、有无渗油、漏油等。

运行中的电流互感器出现过热、螺纹松动、连接点打火、冒烟、声音异常（放电声等噪音）、焦糊气味、严重渗油或漏油等故障现象时，运行人员应根据出现的异常现象作出判断，并进行处理。

例如，用试温蜡片检查其发热程度；从声音和仪表指示辨别其二次是否开路；根据电流表等仪表的指示判断是否线圈发生匝间短路等。

第三节电压互感器

电压互感器与变压器的工作原理完全相同。

但是，电压互感器二次侧并联连接的是阻抗很大的电压表和其他仪器仪表的电压线圈，运行中的电压互感器类似工作在开路状态的变压器。

一、电压互感器的技术参数和型号

1．电压互感器的技术参数

（l）额定电压和变压比。

电压互感器的额定电压指电压互感器一次线圈的额定电压。

变压比指一次线圈额定电压与二次线圈额定电压（100V）之比。

（2）精度等级。

电压互感器的精度等级是用电压的相对误差表示的，即

式中，△U％为电压相对误差（也叫做变压比误差）；KU为变压比；U2为实测二次电压；U1N为一次额定电压。

该百分数即电压互感器的精度等级。

例如，3级电压互感器的电压相对误差为±3％。

同样应当根据二次负荷的性质选用适当精度的电压互感器。

电能计量、电流测量、继电保护应分别选用0．5级、1级（或0．5级）、3级的电压互感器。

（3）额定容量指在功率因数cosφ＝0．8的条件下电压互感器二次侧允许接入的视在功率。

10kV电压互感器的额定容量为数十至数百伏安、500V电压互感器的额定容量多为数十伏安。

同类型电压互感器中，精度越高者容量越小。

二次侧并联的负载越多，视在功率也就越大。

因此，尽管二次电压与二次负荷的关系大，电压互感器的二次负荷也不能无限增加。

否则，电压互感器有烧毁的可能。

2．电压互感器的型号

电压互感器的种类也很多。

按绝缘形式，分为油浸式、干式、浇注式等形式的电压互感器；按照相数，分为单相电压互感器和三相电压互感器；按结构型式，分为五柱三线圈式、接地保护式、带补偿线圈式等型式的电压互感器。

电压互感器也有很多不同的规格。

这些特征也都应在型号中表示出来。

电压互感器的型号标式为

例如，JDJ一10为单相、油浸绝缘、额定电压10kV的电压互感器；JSJW一10为三相、油浸绝缘、五柱三线圈、额定电压10kV的电压互感器；JDZJ一10为单相、浇注绝缘、带接地保护（单相三线圈）、额定电压10kV的电压互感器；JSJB一10为三相、油浸绝缘、带补偿线圈、额定电压10kV的电压互感器；JDG一0．5为单相、额定电压500V的干式电压互感器等。

二、电压互感器接线

图11一3是电压互感器的几种接线方式。

其中，（a）图所示一台单相互感器的接线主要用于测量线电压和连接频率表及电压继电器。

（b）图所示的两台单相互感器的V／V形接线可用于测量线电压和连接功率表、电度表及电压继电器。

这种接线方式的优点是简单、经济、一次没有接地点；不足之处是不能测量对地电压，不能起绝缘监视和接地保护的作用。

（c）图所示三相电压互感器Yo／Yo／开口△接线是10kV系统中广泛应用的接线方式。

这种接线方式除可用于线电压、相电压的测量和一般继电保护之外，接在Yo形接线的二次绕组上的电压表还可用作系统的绝缘监视；接在开口△形接线的二次绕组上的电压继电器还可发出接地报警信号。

采用Yo／Yo／开口△接线时，除电压互感器二次绕组的一点必须接地外，其一次绕组的中性点也必须接地。

图11一3电压互感器接线

（a）单台互感器接线（b）V／V形接线（c）Yo／Yo／开口△接线

电压互感器的安装接线应注意以下问题：

1．二次回路接线应采用截面积不小于1．5mm2的绝缘铜线；排列应当整齐；连接必须良好；盘、柜内的二次回路接线不应有接头。

2．与电流互感器相同，电压互感器的外壳和二次回路的一点也应良好接地。

用于绝缘监视的电压互感器的一次绕组中性点也必须接地。

3．为防止电压互感器一、二次短路的危险，一、二次回路都应装有熔断器。

接成开口三角形的二次回路即使发生短路也只流过微小的不平衡电流和三次谐波电流，故不装设熔断器。

最大的书阅读答案4．电压互感器二次回路中的工作阻抗不得太小，以避免超负荷运行。

数学题目大全带答案5．电压互感器的极性和相序必须正确。

《春雨》阅读答案小学三、电压互感器安全运行要点

改革开放的历史性标志是（）。

熔断器是电压互感器唯一的保护装置，必须正确选用和维护。

一次侧熔断器的保护范围是互感器的一次线路和互感器本身，并可作为二次侧短路故障状态下的穿越性保护；二次侧熔断器的保护范围是互感器的二次线路。

机械工程师工作内容对于10kV的电压互感器，一次侧应当选用RN2或RN4型有限流作用的专用熔断器。

其熔丝额定电流为0．5A、熔断时间lmin以内的熔断电流为0．6～1．8A、熔丝电阻为100±7Ω。

RN2和RN4型熔断器的熔管内填充有石英砂，灭弧能力很强。

因此，这种熔断器的最大开断电流达50KA，而且有限流作用。

电压互感器二次熔断器室内安装的可选用RL、gF、aM系列额定电流10A的熔断器，配用3～5A的熔丝；室外安装的可选用RM系列额定电流15A的熔断器，配用6A的熔丝。

探究学习法电压互感器二次熔丝熔断一般是由二次侧短路造成的。

一次侧熔丝熔断则可能是由于互感器本身或一次侧短路或套管闪络造成的，可能是由于互感器二次侧短路穿越作用于一次侧造成的，也可能是由于过电压使互感器铁芯饱和导致一次电流急剧增大造成的。

可以从电压表的指示判断电压互感器熔丝熔断的具体情况。

低压熔丝熔断容易检查，也容易判断。

三相熔丝同时熔断时，则不论互感器是什么接法，所有电压表指示均下降为零。

两相熔丝熔断时，V／V接线者电压表指示（线电压）也都下降为零；Yo／Yo／开口△接线者三个线电压指示也都下降为零；相电压两相下降为零，一相保持不变。

一相熔丝熔断时，V／V接线者，未熔断两相上的一只电压表指示不变、另两只电压表指示下降为零。

Yo／Yo／开口△接线者，未熔断两相上的一只线电压表指示不变、另两只线电压表指示约下降为相电压的1／2；未熔断两相上的两只相电压表指示不变、另一只相电压表在接有线电压表时也指示约下降为相电压的l／2，在未接有线电压表时下降为零。

教师读书摘抄及心得从电压表的指示判断电压互感器高压熔丝熔断情况略复杂一些。

三相熔丝同时熔断时，电压指示也都下降为零。

两相熔丝熔断时，V／V接线者三相电压指示也都下降为零；Yo／Yo／开口△接线者（JSJW型互感器）三相电压指示均大幅度下降（注：

由于互感器一、二次中性点、电压表中性点都接地和互感器磁路不独立，电压不降低为零，参见图11一3），线间、相间电压指示均小有差别，非熔断相的电压略高于熔断相的电压。

一相熔丝熔断时，V／V接线者，如公共线上的熔丝熔断，则对应正常相的线电压指示不变、另两只电压表指示为线电压的1／2；如非公共线上的熔丝熔断，则对应另两相的线电压指示不变、另两只电压表指示一者降低为零，一者指示相电压。

一相熔丝熔断时，Yo／Yo／开口△接线者，对应正常相的线电压指示不变、另两只线电压表指示约降低为线电压的1／2；而对于相电压，对应正常相的相电压指示略有降低、另一只电压表指示则大大降低。

如通过观察和分析，判断为熔丝熔断，应先检查二次侧熔丝。

可用万用表交流电压量限250V档测量熔丝两端的电压：

电压不为零说明熔丝已断；电压为零说明熔丝未断，应再检查一次侧熔丝。

如果是低压熔丝熔断，可更换符合规格的熔丝试送电。

如再次熔断，说明二次回路有比较严重的故障，应先排除故障，再考虑更换熔丝。

更换电压互感器的一次侧熔断器的熔管前应拉开互感器一次侧隔离开关，将互感器退出运行，并取下二次侧熔断器的熔管（防止可能的反送电的危险）；经验明无电后，方可戴绝缘手套（或用绝缘夹钳）取下高压熔管。

更换熔管前应仔细查看互感器及一次引线有无故障迹象，如异物短接、瓷套管破裂、瓷套管放电残痕、漏油、喷油、异味等；必要时应测量绝缘电阻。

检查无异常时方可更换熔管试送电。

如更换后再次熔断，则不可再次更换送电，而必须做进一步的检查和试验。

《春雨》阅读答案小学更换电压互感器的高压熔管必须取得有关负责人的许可，应考虑到停用互感器对继电保护装置和电能计量的影响（必要时停用有关保护和自动装置，以防止误动作）。

操作中应有专人监护，人体与带电体之间应保证足够的安全距离。

电压互感器巡视检查中，应注意有无放电声及其他噪声、有无冒烟、有无异常气味、瓷绝缘表面是否发生闪络放电、引线连接点是否过热、有无打火、有无严重渗油、漏油、二次仪表指示是否正常等。

数学方案问题运行中的电压互感器接头或外壳发热、内部有杂声或放电声、引线与引线或引线与外壳之间发生放电、油位过低以致油标中看不到油面线或油位过高以致油从注油孔溢出时应记入记录簿并向上级报告。

运行中的电压互感器发生下列故障时应予停电：

瓷套管破裂或闪络放电；高压线圈击穿，有放电声、冒烟、发出臭味；连接点打火；严重漏油；外壳温度超过允许温度且继续上升；高压熔丝连续两次熔断。