發(fā)電廠電氣部分第三章__互感器

1、中國(guó)電力出版社教材配套電子教案發(fā)電廠變電所電氣部分劉寶貴 馬仕海 編制第三章 互感器Mutual inductor中國(guó)電力出版社第一節(jié) 概 述Introduction 一. 互感器的作用 Action of Mutual inductor二. 互感器的類型 Type of Mutual inductor 中國(guó)電力出版社 一. 互感器的作用 1.將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈返臉?biāo)準(zhǔn)值，使測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化。 2.所有二次設(shè)備可用低電壓、小電流的電纜連接，二次設(shè)備的絕緣水平能按低電壓設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)輕巧，價(jià)格便宜。便于集中管理，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制和測(cè)量。中國(guó)電力出版社一. 互感器的作用 3.二

2、次回路不受一次回路的限制， 4.使二次側(cè)的設(shè)備與高電壓部分隔離，且互感器二次側(cè)要有一點(diǎn)接地，保證二次系統(tǒng)設(shè)備和工作人員的安全。中國(guó)電力出版社二.互感器的類型 光電式電容分壓式電磁式電壓互感器光電式電磁式電流互感器 互感器 中國(guó)電力出版社第二節(jié) 電磁式電流互感器Electromagnetic measuring current transformers 一、工作原理 The working principle 二、測(cè)量誤差 Measuring errors 三、準(zhǔn)確級(jí)與額定二次負(fù) Accuracy grade and rated secondary load 四、分類和結(jié)構(gòu) Classifica

3、tion and structure 五、接線 Lead 中國(guó)電力出版社一工作原理 1.原理： KI=IN1/IN2 NN2/NN1中國(guó)電力出版社2.運(yùn)行特點(diǎn)：二次回路不允許開路 正常工作時(shí)： 磁動(dòng)勢(shì) NlIl+N2I2=NlI0,，NlIl和N2I2互相抵消一大部分，激磁磁勢(shì)NlI0 ，數(shù)值不大。中國(guó)電力出版社2.運(yùn)行特點(diǎn)：二次回路不允許開路 二次電路開路時(shí)： N2I2 等于零，激磁磁勢(shì)猛增到NlIl，鐵心中磁感應(yīng)強(qiáng)度猛增，造成鐵心磁飽和。鐵心飽和致使隨時(shí)間變化的磁通的波形由正弦波變?yōu)槠巾敳ǎ诖磐ㄇ€過零前后磁通在短時(shí)間內(nèi)從+m變?yōu)?m ，使d/dt值很大。中國(guó)電力出版社運(yùn)行中二次回路開路

4、可能造成的后果 1.e2=-d/dt ，磁通急劇變化時(shí)，二次繞組內(nèi)將感應(yīng)很高的尖頂波電勢(shì)e2,危及工作人員的安全，威脅儀表和繼電器以及連接電纜的絕緣。 2.磁路的嚴(yán)重飽和還會(huì)使鐵心嚴(yán)重發(fā)熱，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，會(huì)使電磁式電流互感器燒毀和電纜著火。 3.在鐵心中產(chǎn)生剩磁，影響互感器的特性。 中國(guó)電力出版社二.測(cè)量誤差Measuring errors中國(guó)電力出版社電流誤差（比誤差）fi fi為二次電流的測(cè)量值I2乘以額定電流比KI所得的值KI I2與實(shí)際一次電流Il之差，以后者的百分?jǐn)?shù)表示 fi= %100112IIIKI中國(guó)電力出版社相角誤差i 相位差為旋轉(zhuǎn)180。的二次電流相量-I2，與一次

5、電流相量 Il之間的夾角i，并規(guī)定-I2，超前Il 時(shí)，相位差i 為正值。中國(guó)電力出版社三.準(zhǔn)確級(jí)與額定二次負(fù)荷Accuracy grade and rated secondary load 1.測(cè)量用電流互感器的準(zhǔn)確級(jí) 在額定電流下所規(guī)定的最大允許電流誤差的百分?jǐn)?shù)來標(biāo)稱。標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確級(jí)為0.1、0.2、0.5、l、3和5級(jí)。供特殊用途的為0.2S及0.5S級(jí)。 （1）二次負(fù)荷在歐姆值為額定負(fù)荷值的25100之間的任一值時(shí)，其額定頻率下的電流誤差和相位誤差不超過限值。 中國(guó)電力出版社三.準(zhǔn)確級(jí)與額定二次負(fù)荷 （2）對(duì)于0.2S和0.5S級(jí)測(cè)量用電流互感器，在二次負(fù)荷歐姆值為額定負(fù)荷值的25100

6、之間任一值時(shí)，其額定頻率下的電流誤差和相位誤差不應(yīng)超過限值。 （3）對(duì)于3級(jí)和5級(jí)，在二次負(fù)荷歐姆值為額定負(fù)荷值的50100之間任一值時(shí)，其額定頻率下的電流誤差和相位誤差不應(yīng)超過限值。 中國(guó)電力出版社2. 保護(hù)用電流互感器的準(zhǔn)確級(jí) 按用途分為：穩(wěn)態(tài)保護(hù)用和暫態(tài)保護(hù)用 （1）穩(wěn)態(tài)保護(hù)：P、PR、PX 其中P類為準(zhǔn)確限值規(guī)定為穩(wěn)態(tài)對(duì)稱一次電流下的復(fù)合誤差的電流互感器；PR類是剩磁系數(shù)有規(guī)定限值的電流互感器；而PX類是一種低漏磁的電流互感器。中國(guó)電力出版社（1）穩(wěn)態(tài)保護(hù)：P、PR、PX P類及PR類電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)以在額定準(zhǔn)確限值一次電流下的最大允許復(fù)合誤差的百分?jǐn)?shù)標(biāo)稱，標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確級(jí)為：5P、10P

7、、5PR和10PR。 P類及PR類電流互感器在額定頻率及額定負(fù)荷下，電流誤差、相位誤差和復(fù)合誤差應(yīng)不超過限值。中國(guó)電力出版社（2）暫態(tài)保護(hù)用 能滿足短路電流具有非周期分量的暫態(tài)過程性能要求的保護(hù)用電流互感器稱為暫態(tài)保護(hù)用電流互感器（TP類）。 分為TPS級(jí)、TPX級(jí)、TPY級(jí)和TPZ級(jí)。 中國(guó)電力出版社3.額定容量和額定二次負(fù)荷 額定容量Se2指電流互感器在額定二次電流Ie2和額定二次阻抗Ze2下運(yùn)行時(shí)，二次繞組輸出的容量。 由于電磁式電流互感器的額定二次電流為標(biāo)準(zhǔn)值（5A或1A），為了便于計(jì)算，有些廠家常提供電磁式電流互感器額定二次阻抗Ze2。中國(guó)電力出版社10誤差曲線 保證電流誤差不超過一

8、10的條件下，一次電流的倍數(shù)n(n=I1/IN1)與允許最大二次負(fù)荷阻抗Z2的關(guān)系曲線。中國(guó)電力出版社四.分類和結(jié)構(gòu)1.電磁式電流互感器的分類（1）按功能：測(cè)量用電流互感器、保護(hù)用電流互感器（2）按安裝地點(diǎn)：戶內(nèi)式、戶外式（3）按安裝方式：穿墻式、支持式、套管式穿（4）按絕緣方式：干式、澆注式、油浸式（5）按一次繞組匝數(shù)：?jiǎn)卧咽健⒍嘣咽剑?）按變流比：?jiǎn)巫兞鞅?、多變流比中?guó)電力出版社電磁式電流互感器結(jié)構(gòu)原理圖中國(guó)電力出版社10KV電流互感器結(jié)構(gòu)中國(guó)電力出版社10KV電流互感器結(jié)構(gòu)實(shí)例中國(guó)電力出版社35KV電流互感器結(jié)構(gòu)實(shí)例中國(guó)電力出版社35KV電流互感器結(jié)構(gòu)實(shí)例中國(guó)電力出版社60、110、22

9、0KV電流互感器中國(guó)電力出版社新型500KV電流傳感器中國(guó)電力出版社LCLWD3220型瓷箱式電容絕緣電磁式電流互感器 1油箱； 2二次接線盒； 3環(huán)形鐵心及二次繞組； 4壓圈式卡接裝置； 5U字型一次線圈； 6瓷套管 7均壓護(hù)罩； 8儲(chǔ)油柜； 9一次繞組切換裝置； 10-一次出線端子； 11-呼吸器中國(guó)電力出版社 LCLWD3220型電流互感器內(nèi)部電氣接線示意圖 中國(guó)電力出版社五. 電磁式電流互感器的接線 1.單相式：用于測(cè)量對(duì)稱三相負(fù)荷的一相電流。 2.星形接線：用于測(cè)量三相負(fù)荷電流，以監(jiān)視 每相負(fù)荷的不對(duì)稱情況。 3.兩相式接線：其中一相電流表連接在回線中，回線電流等于A相與C相電流之和

10、，即等于B相電流。 中國(guó)電力出版社五. 電磁式電流互感器的接線中國(guó)電力出版社電流互感器的減極性標(biāo)示 當(dāng)一次繞組加直流電壓，電流從L1流入繞組時(shí)，二次繞組的感應(yīng)電流從K1端流出。 中國(guó)電力出版社第三節(jié) 電磁式和電容分壓式電壓互感器Electromagnetic measuring potential transformers and capacitive potential transformers中國(guó)電力出版社第一部分電磁式電壓互感器Electromagnetic measuring potential transformers一.工作原理 The working principle二.測(cè)量誤

11、差 Measuring errors 三.準(zhǔn)確級(jí)和額定容量 Accuracy grade and rated power四.鐵磁諧振及防諧措施 Ferro-resonanceand the measures of damping ferro-resonance 五.分類 Classification中國(guó)電力出版社一. 電磁式電壓互感器的原理1.工作原理Ku=UN1/UN2中國(guó)電力出版社2.電磁式電壓互感器的特點(diǎn) 電壓互感器一次側(cè)的電壓(即電網(wǎng)電壓)不受互感器二次側(cè)負(fù)荷的影響； 接在電壓互感器二次側(cè)的阻抗很大，通過的電流很小，電壓互感器的工作狀態(tài)接近于空載狀態(tài)，二次電壓接近于二次電勢(shì)值，并取決于

12、一次電壓值。中國(guó)電力出版社電壓互感器的額定變壓比 Ku=Ue1/Ue2 Ue1電壓互感器一次繞組的額定電壓 Ue2電壓互感器二次線圈的額定電壓 中國(guó)電力出版社電磁式電壓互感器的測(cè)量誤差 1.電壓誤差fu fu= 2.相位差u 旋轉(zhuǎn)180。后的二次電壓相量-U，2與一次電壓相量U1之間的夾角，并規(guī)定-U，2超前于U1時(shí)，相位差u差為正值%100112UUUKu中國(guó)電力出版社二. 等值電路和相量圖中國(guó)電力出版社影響電壓互感器誤差的因素 (1)互感器一、二次繞組的電阻和感抗； (2)激磁電流Io； (3)二次負(fù)荷電流 I2 ； (4)二次負(fù)荷的功率因數(shù)cos2。中國(guó)電力出版社三. 準(zhǔn)確級(jí)和額定容量

13、1.電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)： 是指在規(guī)定的一次電壓和二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，負(fù)荷功率因數(shù)為額定值時(shí)誤差的最大限值。 2. 額定容量 對(duì)應(yīng)于每個(gè)準(zhǔn)確級(jí)，每臺(tái)電壓互感器規(guī)定一個(gè)額定容量。 在功率因數(shù)為0.8(滯后)時(shí)，額定容量標(biāo)準(zhǔn)值為10、15、25、30、50、75、100、150、200、250、300、400、500VA。中國(guó)電力出版社 電壓誤差和相位差限值中國(guó)電力出版社四.鐵磁諧振及危害 當(dāng)電力系統(tǒng)操作或其它暫態(tài)過程引起互感器暫態(tài)飽和而感抗降低時(shí)，與電力網(wǎng)中的分布電容或雜散電容在一定條件下可能形成鐵磁諧振。 鐵磁諧振產(chǎn)生的過電流和或高電壓可能造成互感器損壞。特別是低頻諧振時(shí)，互感器相應(yīng)的勵(lì)磁阻抗大

14、為降低而導(dǎo)致鐵心深度飽和，勵(lì)磁電流急劇增大，高達(dá)額定值的數(shù)十倍至百倍以上，從而嚴(yán)重?fù)p壞互感器。中國(guó)電力出版社四.對(duì)鐵磁諧振的防諧措施 在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中： 1）在電壓互感器開口三角或互感器中性點(diǎn)與地之間接入專用的消諧器； 2）選用三相防諧振電壓互感器 3）增加對(duì)地電容破壞諧振條件 在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中： 采用人為破壞諧振條件 中國(guó)電力出版社五.電磁式電壓互感器分類 (1)按安裝地點(diǎn)分為戶內(nèi)式和戶外式。 (2)按相數(shù)分為單相式和三相式。 (3)按線圈數(shù)可分為雙線圈和三線圈。 (4)按絕緣結(jié)構(gòu)可分為干式、澆注式、充氣式和油浸式。 中國(guó)電力出版社油浸電磁式電壓互感器的結(jié)構(gòu) 油浸式電壓互感器按其結(jié)

15、構(gòu)可分為普通式和串級(jí)式。 額定電壓335kV油浸式電壓互感器制成普通式結(jié)構(gòu)，其鐵芯和繞組浸在充有變壓器油的油箱內(nèi)，繞組通過固定在箱蓋上的瓷套管引出。 電壓為60kV及以上的電壓互感器普遍制成串級(jí)式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：繞組和鐵心采用分級(jí)絕緣，以簡(jiǎn)化絕緣結(jié)構(gòu)；鐵心和繞組放在瓷箱中，瓷箱兼作高壓出線套管和油箱。中國(guó)電力出版社JCCl一110型串級(jí)式電壓互感器的結(jié)構(gòu) 一個(gè)“口”字型鐵心采用懸空式結(jié)構(gòu)，用四根電木板支撐著。電木板下端固定在底座上。原繞組分成匝數(shù)相等的兩部分，繞成圓筒式安置在上、下鐵柱上。原繞組的上端為首端，下端為接地端，其中點(diǎn)與鐵心相連，使鐵心對(duì)地電位為原繞組電壓的一半。中國(guó)電力

16、出版社JCClJCCl一110型串級(jí)式電壓互感器的結(jié)構(gòu) 一般平衡繞組是安放得最靠近鐵心柱。依次向外的順序是：原繞組、基本付繞組、輔助付繞組。 基本付繞組和輔助繞組都放置在下鐵心柱上。上、下鐵心柱都繞有平衡繞組。中國(guó)電力出版社JCCl一110型串級(jí)式電壓互感器的結(jié)構(gòu) 瓷外殼裝在鋼板做成的圓形底座上。原繞組的尾端、基本付繞組和輔助付繞組的引線端從底座下引出。原繞組的首端從瓷外殼頂部的油擴(kuò)張器引出。油擴(kuò)張器上裝有吸潮器。中國(guó)電力出版社220kV串級(jí)式電壓互感器的原理接線圖 互感器由兩個(gè)鐵心組成，一次繞組分成匝數(shù)相等的四個(gè)部分，分別套在兩個(gè)鐵心上、下鐵柱上，按磁通相加方向順序串聯(lián)，接在相與地之間。 每

17、一單元線圈中心與鐵心相連。二次繞組繞在末級(jí)鐵心的下鐵柱上。 中國(guó)電力出版社電壓互感器結(jié)構(gòu)實(shí)例中國(guó)電力出版社220kV串級(jí)式電壓互感器的原理接線圖 當(dāng)二次繞組開路時(shí)，線圈電位均勻分布，線圈邊緣線匝對(duì)鐵心的電位差為Uxg/4（Uxg 為相對(duì)地電壓）。 串級(jí)式結(jié)構(gòu)可以大量節(jié)約絕緣材料和降低造價(jià)。中國(guó)電力出版社220kV串級(jí)式電壓互感器中連耦線圈的作用 當(dāng)二次接通負(fù)荷后，由于二次負(fù)荷電流的去磁作用，使未級(jí)鐵心內(nèi)的磁通小于其它鐵芯內(nèi)磁通，從而使各單元感抗不等，電壓分布不均，準(zhǔn)確度會(huì)降低。中國(guó)電力出版社220kV串級(jí)式電壓互感器中連耦線圈的作用 為了避免這一現(xiàn)象，在兩鐵心相鄰的鐵柱上繞有匝數(shù)相等的連耦線圈

18、(繞向相同，反向?qū)?。這樣，當(dāng)某一單元的磁通變動(dòng)時(shí)，連耦線圈內(nèi)出現(xiàn)電流，該電流使磁通較大的鐵心去磁，而使磁通較小的鐵心增磁，達(dá)到各級(jí)鐵心內(nèi)磁通大致相等，各元件線圈電壓均勻分布的目的。中國(guó)電力出版社220kV串級(jí)式電壓互感器中平衡線圈的作用 在同一鐵心的上、下鐵柱上，還設(shè)有平衡線圈(繞向相同，反相對(duì)接)，其作用與連耦線圈相似，借助平衡線圈內(nèi)電流，使兩柱上的磁勢(shì)得到平衡。中國(guó)電力出版社第二部分 電容分壓式電壓互感器Capacitive potential transformers 一.工作原理 The working principle 二.電磁式和電容分壓式電壓互感器的接線 Lead of e

19、lectromagnetic measuring potential transformers and capacitive potential transformers 三.對(duì)電壓互感器接線的要求 The requires in lead of potential transformers中國(guó)電力出版社一.電容分壓式電壓互感器（CCVT）工作原理UC2= = KU1其中：K分壓比， K= ； U1裝置的相對(duì)地電壓,改變C1和C2的比值，可得到不同的分壓比。2111CCUC211CCC中國(guó)電力出版社電容分壓式電壓互感器的原理接線圖中國(guó)電力出版社原理接線圖中各元件的作用L補(bǔ)償電抗，可補(bǔ)償電容分壓

20、器的內(nèi)阻抗 。TV 中間變壓器，將測(cè)量?jī)x表經(jīng)中間變壓器TV后與分壓器連接，減小分壓器的輸出電流以減少誤差。rd阻尼電阻，在TV付邊單獨(dú)設(shè)置一只線圈，接入阻尼電阻rd，用以抑制鐵磁諧振過電壓。 中國(guó)電力出版社原理接線圖中各元件的作用CK 補(bǔ)償電容器，用來補(bǔ)償電磁式電壓互感器TV的磁化電流和付邊負(fù)荷電流的無功分量，亦能減小測(cè)量裝置的誤差。P1放電間隙，用以保護(hù)TV的原繞組和補(bǔ)償電抗器L，防止因受二次側(cè)短路所產(chǎn)生的過電壓而造成的損壞。 中國(guó)電力出版社利用補(bǔ)償電抗減小測(cè)量誤差的原理 電容分壓器簡(jiǎn)化成的含源一端口網(wǎng)絡(luò)如圖所示。內(nèi)阻抗Z1為電源短路后，自a和b兩點(diǎn)所測(cè)得的入端阻抗。其大小為： Z1 = 當(dāng)

21、接通負(fù)荷后，負(fù)荷電流將在Z1上產(chǎn)生壓降，使Uc2降低。 )(C121Cj中國(guó)電力出版社利用補(bǔ)償電抗減小測(cè)量誤差的原理 在a和b回路中加入一電感L,則內(nèi)阻抗變?yōu)椋?當(dāng)輸出電壓Uc2與負(fù)荷無關(guān)。 中國(guó)電力出版社2.電容式電壓互感器的特點(diǎn) 供110kV級(jí)及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)測(cè)量電壓之用 優(yōu) 點(diǎn)：（1）除作為電壓互感器用外，還可將其分壓電容兼做高頻載波通訊的耦合電容；（2）電容分壓式電壓互感器的沖擊絕緣強(qiáng)度比電磁式電壓互感器高；中國(guó)電力出版社2.電容式電壓互感器的特點(diǎn)（3）體積小，重量輕，成本低； （4）在高壓配電裝置中占地面積很小。 缺 點(diǎn)： 誤差特性和暫態(tài)特性比電磁式電壓互感器差，輸出容量較小

22、。中國(guó)電力出版社二.電磁式和電容式電壓互感器的接線 1. 單相電壓互感器：測(cè)量任意兩相之間的線電壓中國(guó)電力出版社2.兩只單相電壓互感器接成 不完全星形接線(VV形） 測(cè)量線電壓，不能測(cè)量相電壓。這種接線廣泛用于小接地短路電流系統(tǒng)中。 中國(guó)電力出版社 3.三只單相三繞組電壓互感器接成星形接線，且原繞組中性點(diǎn)接地 線電壓和相對(duì)地電壓都可測(cè)量。在小接地電流系統(tǒng)中，可用來監(jiān)視電網(wǎng)對(duì)地絕緣的狀況。中國(guó)電力出版社4.三相三柱式電壓互感器的接線 可用來測(cè)量線電壓。不許用來測(cè)量相對(duì)地的電壓，即不能用來監(jiān)視電網(wǎng)對(duì)地絕緣，因此它的原繞組沒有引出的中性點(diǎn)。中國(guó)電力出版社5.三相五柱式電壓互感器 測(cè)量線電壓和相電壓，

23、可用于監(jiān)視電網(wǎng)對(duì)地的絕緣狀況和實(shí)現(xiàn)單相接地的繼電保護(hù) 中國(guó)電力出版社6.電容式電壓互感器的接線 測(cè)量線電壓和相電壓，可用于監(jiān)視電網(wǎng)對(duì)地的絕緣狀況和實(shí)現(xiàn)單相接地的繼電保護(hù) 適用于110500kV的中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中。 中國(guó)電力出版社三.對(duì)電壓互感器接線的要求 1. 電壓互感器的電源側(cè)要有隔離開關(guān) 。2. 在35kV及以下電壓互感器的電源側(cè)加裝高壓熔斷器進(jìn)行短路保護(hù)。 3. 電壓互感器的負(fù)載側(cè)也應(yīng)加裝熔斷器，用來保護(hù)過負(fù)荷。 4. 60kV及以上的電壓互感器，其電源側(cè)可不裝設(shè)高壓熔斷器。 中國(guó)電力出版社三.對(duì)電壓互感器接線的要求5. 三相三柱式電壓互感器不能用來進(jìn)行交流電網(wǎng)的絕緣監(jiān)察。 6. 電

24、壓互感器副邊的保安接地點(diǎn)不許設(shè)在副邊熔斷器的后邊，必須設(shè)在副邊熔斷器的前邊。 7. 凡需在副邊連接交流電網(wǎng)絕緣監(jiān)視裝置的電壓互感器，其一次側(cè)中性點(diǎn)必須接地，否則無法進(jìn)行絕緣監(jiān)察。中國(guó)電力出版社第四節(jié) 光電式互感器 一種新型的互感器，他們利用半導(dǎo)體集成電路技術(shù)、激光技術(shù)、光纖傳輸技術(shù)開發(fā)研制出了光電式電流互感器（OCT）和光電式電壓互感器（OVT）以及組合式光電互感器（OMU）。 中國(guó)電力出版社光電式互感器的優(yōu)點(diǎn) 具有傳統(tǒng)式互感器不可比擬的優(yōu)點(diǎn)： 體積小，重量輕； 無鐵心、不存在磁飽和和鐵磁諧振問題； 暫態(tài)響應(yīng)范圍大，頻率響應(yīng)寬； 抗電磁干擾性能佳； 無油化結(jié)構(gòu)，絕緣可靠、價(jià)格低； 便于向數(shù)字化

25、、微機(jī)化發(fā)展。中國(guó)電力出版社光電式互感器的一般結(jié)構(gòu)中國(guó)電力出版社光電式互感器的一般結(jié)構(gòu) 包括一次傳感器及變換器、傳輸系統(tǒng)、二次變換器及合并單元。 二次輸出分模擬量和數(shù)字量?jī)深悺?數(shù)字輸出一般是經(jīng)合并單元將多個(gè)傳感器的采樣量合并變?yōu)閿?shù)字量輸出。 一個(gè)合并單元最多可輸入7個(gè)電流傳感器和5個(gè)電壓傳感器的采樣量。 供給測(cè)量和繼電保護(hù)的數(shù)字量一般分別輸出。 中國(guó)電力出版社光電式電流互感器的二次輸出 光電式電流互感器模擬量輸出為二次電壓，其額定值的標(biāo)準(zhǔn)值以方均根值U表示為：22.5mV、150mV、200mV、225mV、4V。 其中，額定二次電壓4V僅用于測(cè)量目的。額定負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)值以電阻表示為：2k、2

26、0k、2M。 中國(guó)電力出版社光電式電壓互感器的二次輸出 光電式電壓互感器模擬量輸出二次電壓額定值以方均根值U表示為：1.625V、3.25V、65V、100V。 輸出容量當(dāng)二次電壓小于10V時(shí)，以VA表示的標(biāo)準(zhǔn)值為0.001、0.01、0.1、0.5。當(dāng)二次電壓大于10V時(shí)，以VA表示的標(biāo)準(zhǔn)值為1、2.5、5、10、15、25、30。中國(guó)電力出版社光電式電壓互感器的數(shù)字量輸出 光電式互感器的數(shù)字量輸出：IEC60044-8規(guī)定由串行、單向、一發(fā)多收、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路送出。 發(fā)信的是合并單元，收信的可能有保護(hù)、測(cè)量?jī)x表、監(jiān)控單元及過程總線等。中國(guó)電力出版社3.4.1 光電式電流互感器（OCT） 光電式

27、電流互感器發(fā)展到本世紀(jì)末，其原理與結(jié)構(gòu)普遍集中到有源型、無源型及全光纖型三類。 中國(guó)電力出版社一、有源型光電電流互感器 高壓側(cè)電流信號(hào)通過采樣線圈將電信號(hào)傳遞給發(fā)光元件而變成光信號(hào)，再由光纖傳遞到低電位側(cè)，進(jìn)行逆變換成電信號(hào)后放大輸出。 高壓側(cè)電子器件的電源來源于光供電方式、母線電流供電方式、電池供電方式以及超聲電源供電方式。 中國(guó)電力出版社有源型光電電流互感器方框圖和原理圖中國(guó)電力出版社有源型光電電流互感器工作原理 高壓區(qū)信號(hào)的處理： 被測(cè)高壓電流信號(hào)經(jīng)過傳感頭（Rogowski線圈）變換為適當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)；再把電信號(hào)輸入調(diào)制器，用調(diào)制器的輸出去驅(qū)動(dòng)光源（發(fā)光二極管LED），以便用數(shù)字方法調(diào)制作

28、為載波的光波。在光源處實(shí)現(xiàn)電光變換，把電信號(hào)變?yōu)閿y帶信息的光信號(hào)。光信號(hào)通過傳輸媒介光纖傳到接受部分。 中國(guó)電力出版社有源型光電電流互感器工作原理 低壓區(qū)信號(hào)的處理： 在低壓區(qū)的接收部分是一個(gè)信號(hào)解調(diào)電路，它先由光電探測(cè)器（PIN光電二極管）實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，把攜帶信息的光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)。然后把光電探測(cè)器輸出的信號(hào)經(jīng)過前級(jí)放大后再進(jìn)行解調(diào)，然后一路送入D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬信號(hào)的還原，另一路直接送入計(jì)算機(jī)或數(shù)字信號(hào)處理器件進(jìn)行信號(hào)的處理和計(jì)算，并采用軟件方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行誤差矯正。 中國(guó)電力出版社有源型光電電流互感器的傳感頭 不是光學(xué)元件，而是采用空心線圈（即Rogowski線圈）。 工作原理仍基于電磁

29、感應(yīng)原理，但與常規(guī)電磁互感器不同，它的線圈骨架為一非磁性材料。中國(guó)電力出版社有源型光電電流互感器的傳感頭 它的感應(yīng)輸出為： 其中 N，S分別為小線圈匝數(shù)、截面積；L為線圈骨架周長(zhǎng)；0為真空磁導(dǎo)率； I為被測(cè)電流。 dtdlLNSdtdte0中國(guó)電力出版社有源型光電電流互感器的傳感頭 對(duì)線圈輸出進(jìn)行模擬或數(shù)字積分處理，則其輸出為： Vi直接反映了被測(cè)電流I的大小，通過測(cè)量Vi，即可測(cè)得被測(cè)電流I。 KIdtteRCV11中國(guó)電力出版社二、無源型光電電流互感器 無源型光電電流互感器的特點(diǎn)是： 整個(gè)系統(tǒng)的線性度比較好，靈敏度可以做得較高；絕緣性能好。 它的缺點(diǎn)是精度和穩(wěn)定性易受溫度、振動(dòng)的影響。 中

30、國(guó)電力出版社法拉第磁光效應(yīng)的基本原理 當(dāng)一束線偏振光通過置于磁場(chǎng)中的磁光材料時(shí)，線偏振光的偏振面就會(huì)線性地隨著平行于光線方向的磁場(chǎng)大小發(fā)生旋轉(zhuǎn)； 通過測(cè)量通流導(dǎo)體周圍線偏振光偏振面的變化，就可間接地測(cè)量出導(dǎo)體中的電流值。 中國(guó)電力出版社法拉第磁光效應(yīng)的基本原理 用算式表示為： 式中 線偏振光偏振面的旋轉(zhuǎn)角度； V磁光材料的維爾德（verdet）常數(shù)； L磁光材料中的通光路徑； H電流I在光路上產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度。HdLV中國(guó)電力出版社法拉第磁光效應(yīng)的基本原理 上式右邊的積分只跟電流I及磁光材料中的通光路徑與通流導(dǎo)體的相對(duì)位置有關(guān)，故式可表示為： 式中K為只跟磁光材料中的通光路徑和通流導(dǎo)體的相對(duì)位置

31、有關(guān)的常數(shù)，當(dāng)通光路徑為圍繞通流導(dǎo)體1周時(shí)， K=1。只要測(cè)定的大小就可測(cè)出通流導(dǎo)體中的電流。VKI中國(guó)電力出版社閉環(huán)式塊狀玻璃傳感頭原理圖 中國(guó)電力出版社改進(jìn)后的雙正交反射方案 中國(guó)電力出版社磁光式無源型光電電流互感器原理圖 中國(guó)電力出版社全光纖型光電電流互感器 全光纖型光電電流互感器為無源型，傳感頭由光纖本身制成。 優(yōu)點(diǎn)是傳感頭結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，比無源型易于制造，精度及壽命與可靠性比無源型要高。 缺點(diǎn)是光纖是保偏光纖，比普通光纖特殊，要做出有高穩(wěn)定性的光纖很困難，且造價(jià)昂貴。 中國(guó)電力出版社3.4.2 光電式電壓互感器（OVT） 一、光電式電壓互感器（OVT）的基本原理 光電式電壓互感器（OVT）的基本原理主要分為： 基于電光效應(yīng) 基于逆壓電效應(yīng) 基于分壓效應(yīng)中國(guó)電力出版社1.基于電光效應(yīng)的電壓互感器 光學(xué)的電光效應(yīng)（Pockels效應(yīng)）: 某些晶體在沒有外電場(chǎng)作用時(shí)，其各向同性，光率體為一圓柱體。在外電場(chǎng)作用下，導(dǎo)致其入射光折射率改變，這種折射率的變化將使某一方向入射晶體的偏振光產(chǎn)生的電光相位延遲，且延遲量與外加電場(chǎng)強(qiáng)度成正比。 其表達(dá)式為： n入射光的折射率；E 外加電場(chǎng)強(qiáng)度；K常數(shù)。 K