互感器知識詳解

1、互感器知識詳解互感器主要用途是將一次主回路和二次控制及測量設(shè)備隔離開來。這一隔離是通過電磁感應(yīng)將兩個回路予以耦合而實現(xiàn)的。 除隔離外，被測量的量值也被降低到安全水平?；ジ衅鞣譃閮深悾弘妷夯ジ衅鳎?PT）和電流互感器（ CT）。電壓互感器的一次繞組和被測回路并聯(lián)， 而電流互感器的一次繞組需要串聯(lián)在被測回路中。 二次繞組將以此側(cè)的量值成比例地降低到像 120V和 5A 這樣的典型水平。監(jiān)測設(shè)備如功率表、功率因素表、電壓表、電流表和繼電器等通常連接在二次回路中。典型單相接線圖電壓互感器電壓互感器和變壓器很像，都是用來變換線路上的電壓，主要區(qū)別就在于容量、尺寸、工作磁密和補償。變壓器變換電壓的目的是為

2、了輸送電能，因此容量很大，而電壓互感器變換電壓的目的，主要是用來給測量儀表和繼電保護裝置供電，用來測量線路的電壓、 功率和電能，或者用來在線路發(fā)生故障時保護線路中的貴重設(shè)備、 電機和變壓器，因此電壓互感器的容量很小。電壓互感器一般不用于提供電源，但是，它們的確限定了可以接入的額定功率。 當(dāng)現(xiàn)場沒有 120V 電源時，電壓互感器經(jīng)常被用來為輕型的維持設(shè)備提供120V 的臨時電源。在開關(guān)室，電壓互感器的二次側(cè)可以用來驅(qū)動斷路器的電機。在調(diào)壓器室， 它們可以用來區(qū)分驅(qū)動分接開關(guān)的電機。 電壓互感器功率范圍是： 對于低壓電壓互感器為500VA及以下，中壓互感器為13kVA，高壓電壓互感器為35kA。由

3、于電壓互感器的額定功率是如此之小，所以，它們的物理尺寸也就很小。電壓互感器的工作磁密遠遠低于變壓器的磁密。這樣有助于將損耗降到最低，并避免互感器由于持續(xù)過電壓而可能引起的過熱。如果沒有明確指出，電壓互感器通常設(shè)計為能在110% 額定電壓下連續(xù)運行。IEEE 電壓互感器分組在電壓互感器中，一般通過高壓繞組補償?shù)姆绞皆诒ＷC準確度的前提下得到更高額測量范圍。由于補償?shù)拇嬖冢?繞組的實際匝數(shù)比將和額定比值有所不同。在個別異常情況下，電壓互感器的二次側(cè)可能被短路，所以電壓互感器需要有足夠的穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，應(yīng)該能在二次側(cè)短路， 一次側(cè)承受全部電壓的情況下堅持1s 而不受到損壞。多數(shù)情況下，這種故障將使保

4、護設(shè)備動作而切除一次側(cè)的電壓，希望響應(yīng)時間短于1s 。如果響應(yīng)時間延長， 互感器的溫升將超過其絕緣的限值，繞組所受到的軸向和輻向上的電磁力將對互感器造成嚴重的損壞。電壓互感器有兩種接線方式：雙套管和單套管式。雙套管式設(shè)計為線間連接，但是，在很多情況下，雙套管式也可以用于相對地連接，此時輸出電壓要降低。 單套管式嚴格用于相對地連接。 在非接地系統(tǒng)中，將電壓互感器接到相與地之間，不能把它們看作是接地變壓器，其二次繞組也不能接到變壓器的閉合三角形繞組上。 電壓互感器所接入系統(tǒng)電壓不能高于其額定電壓。 在接于相間時，必須按照極性去接。中低壓電壓互感器可以接成角聯(lián)結(jié)或者星聯(lián)結(jié)。 系統(tǒng)電壓超過 69kV

5、時，只有單套管互感器可選。在非接地系統(tǒng)中，一次繞組為星形接線的互感器需要有一定的預(yù)防措施（鐵磁諧振）。一次繞組需要有熔斷器。戶內(nèi)開關(guān)設(shè)備使用的互感器通常在器身上有熔斷器底座。常用接線方式圖解a) 單項式接線，可以用于測量 35kV 及以下中性點不直接接地系統(tǒng)的線電壓或 110kV 以上中性點直接接地系統(tǒng)的相對地電壓。b)V/V 接線是將兩臺全絕緣單相電壓互感器的高低壓繞組分別接于相與相之間構(gòu)成不完全三角形。 這種方法常用語中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的 35kV 及以下的高壓三相系統(tǒng)中， 特別是 10kV 的三相系統(tǒng)中。c) 用三臺單相三繞組電壓互感器構(gòu)成 YN，yn ，d0 或 YN， y

6、，d 0 的接線形式，廣泛應(yīng)用于 3220KV 系統(tǒng)中，其二次繞組用于測量相間電壓和相對地電壓， 輔助二次繞組接成開口三角形， 供接入交流電網(wǎng)絕緣監(jiān)視儀表和繼電器用。 用一臺三相五柱式電壓互感器代替上述三個單相三繞組電壓互感器構(gòu)成的接線，除鐵芯外，其形式與圖 3 基本相同，一般只用于 315KV 系統(tǒng)。d) 三相三繞組五柱式電壓互感器，其一次繞組和主二次繞組接成星形，并且中性點接地，輔助二次繞組接成開口三角形。故此種電壓互感器可以測量線電壓和相對地電壓， 輔助二次繞組可以介入交流電網(wǎng)絕緣監(jiān)視用的繼電器和信號指示器。電流互感器電流互感器通常被當(dāng)做一個 “黑匣子 ”，它屬于變壓器，符合電磁感應(yīng)定律

7、。只不過，變壓器變換的是電壓而電流互感器變換的是電流罷了。前面提到過，電流互感器串聯(lián)在被測回路，它的一次繞組匝數(shù)很少，二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測量儀表和保護回路中。電流互感器在工作時， 它的二次回路始終是閉合的， 因此測量儀表和保護回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。電流互感器并不依賴電壓，但是它卻會受電壓限制。當(dāng)電流流過一個阻抗時，一個壓降就會形成（歐姆定律，V=IZ ）。隨著壓降的形成，一次側(cè)電源能量被消耗，所以說，電流互感器的這一動作就好像一個分流器一樣。 這部分能量消耗會引起互感器的誤差。當(dāng)二次側(cè)電流和（或者）阻抗增加時，壓降也會相應(yīng)成比例增加。因此，對電流互感器的

8、限制也就是磁飽和問題。在磁飽和狀態(tài)下， 鐵心磁通不再支持壓降增加的需求。在該點，所有的能量都消耗在了鐵心上，能夠拿出支持二次回路的能量為零。連續(xù)電流的額定值系數(shù)是在特定參考溫度下給定的，通常為30 。習(xí)慣規(guī)定正常使用下平均溫度不超過 55 。額定值系數(shù)可以保證電流互感器溫度不超過其絕緣耐熱等級。該式遵守 IEEE57.13 的負載曲線。這里面有個前提， 那就是繞組平均溫升值和電流的平放成反比，并且還假定在連續(xù)運行條件下，鐵心的損耗可以忽略不計。相反，該式在環(huán)境溫度低于 30 下也是適用的。不過，這種情況下，額定值系數(shù)將會更高。 問題不在于超過絕緣的耐熱等級，而在于這樣可能會增大電流互感器準確度

9、限制的誤差。電流互感器降負荷曲線圖另一個需要考慮的問題是給定額定值系數(shù)和實際溫升的關(guān)系。在某些情況下，溫度等級根據(jù)環(huán)境溫度選取而不是根據(jù)互感器的實際溫升選取。開路狀態(tài)電流互感器的二次側(cè)嚴禁開路，必須始終連接負載。如果互感器安裝到了一次側(cè)但沒有使用， 應(yīng)將二次側(cè)端子短接直到使用時才能打開。很多廠家在互感器出廠時用短路銅帶或銅線把二次端子短接。電流互感器二次側(cè)開路的情況下必須能夠承受3500V 的峰值電壓 1min 。如果在正常工作電流下電壓會超過該值，建議配備過電壓保護裝置。過電壓保護在負載狀況下，互感器的電壓是有限的，其大小取決于繞組的匝數(shù)和鐵心的橫截面積。使用者必須估算負載的上限來確保設(shè)備的

10、安全。有時，互感器的二次側(cè)連接有保護裝置來保證電壓再安全范圍內(nèi)。這類設(shè)備通常也用來防止互感器開路狀態(tài)下的過電壓。 在高電壓設(shè)備中，為了保護一次繞組免受操作過電壓和雷電過電壓擊中， 可以采用避雷器。電流互感器的接線有些設(shè)備對電流的方向很敏感。在三相接地保護線路中，在各相平衡狀態(tài)下，剩余電流互感器中電流相量和為零。 極性相反的互感器會使接地保護繼電器在正常平衡情況下發(fā)生誤動作。三相接地保護線路a) 過電流和接地故障保護線路 b) 差動保護線路 c) 零序保護線路二次側(cè)星聯(lián)結(jié)回路最為常用。電流互感器可以傳遞一次側(cè)的正序、負序和零序分量。 在二次側(cè)角聯(lián)結(jié)的情況下， 零序分量被過濾并留在角聯(lián)結(jié)繞組中循環(huán)流動。 這是 Dy 接線變壓器差動保護常用的接線方式。要注意，在零序保護線路中，三相線同時穿過互感器的窗口，該方式和剩余電流保護一樣， 會濾除正序和負序分量， 只剩零序分量進入設(shè)備 50G 。重要的是，一個接地點需要穿過互感器的窗口返回，避免通過接地路徑行程電氣短路匝的可能性。最常用接線方式圖解a) 單臺電流互感器只能反映單相電流的情況。b) 三相完全星形接線方式能夠及時準確了解三相負荷的變化情況。c) 兩相不完全星形接線方式在實際工作中用得最多，但僅限于三相三線制系統(tǒng)。 它