電工基上34高壓互感器

1、第2篇電力的理論及模型第三章電力系統(tǒng)主元件2§3.4高壓互感器（ High-voltage transformer）3高壓互感器概述u 把高電壓和大電流按比例轉(zhuǎn)換成低電壓【電壓互感器】和小電流【電流互感器】，提供測量和繼電保護(hù)所需的信號。u 把電力系統(tǒng)處于高電位的部分與處于低電位的測量儀表和繼電保護(hù)，保證運(yùn)行和的安全。u 互感器的二次繞組必須有一點(diǎn)接地。4u 工作原理、等值電路和變壓器完全一致，但在工作特點(diǎn)、性能要求、結(jié)構(gòu)上有較大差別。u 測量的準(zhǔn)確度是高壓互感器的一個(gè)重要性能指標(biāo)。53.4.1電磁式電壓互感器（Electromagnetic PotentialTransformer

2、）63.4.1電磁式電壓互感器一.電壓互感器的工作特點(diǎn)？n課程綱要二.電壓互感器的誤差和什么因素有關(guān)？n減小誤差的措施有哪些？三.電壓互感器的接線形式有哪些？n四.電壓互感器的使用注意事項(xiàng)？n7一. 工作特點(diǎn)并聯(lián)在電路中，副電壓表計(jì)；uu 一次電壓和額定值差別不大（一次側(cè)電源等效于電壓源）。u 近似空載下運(yùn)行，即二次側(cè)近似開路；u 電壓互感器運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)不能短路。u 容量?。⊿N<1000VA ）n 電壓互感器的變比及匝數(shù)比= U1nN1匝數(shù)比kw»kNUN2n2u U1n為電網(wǎng)額定電壓（110kV、220kV等）；u U2n統(tǒng)一定為100V或 100 /3 Vu 對某一電壓

3、等級，額定變比是固定的。9二. 電壓互感器的誤差所測得低壓側(cè)電壓的折算值高壓側(cè)實(shí)際電壓U&¢< U&21二. 電壓互感器的誤差及分析u 電壓誤差U %（比值誤差）- U1DU % = U2kN´100(%)U1u 角度誤差u （相角差）超前為正。二. 電壓互感器的誤差及分析電壓互感器的匝數(shù)補(bǔ)償：變比略大于匝數(shù)比實(shí)際結(jié)構(gòu)決定的變化U 1U&¢U&U =U ­k ¯<22w21kwN1k=Þ N ¯k¯ÞW1WN2n 減小誤差措施:減小一次線圈匝數(shù)（從構(gòu)造入手）。

4、kW E = 4.44Bm SfN 電壓互感器的誤差及分析二.lmsFF =F = N IRmRm010Rmu 縮短磁路長度u 增加磁路截面u 用導(dǎo)磁系數(shù)高的優(yōu)質(zhì)硅鋼片u 一次測量電壓在額定值附近減小誤差措施:從構(gòu)造入手。n減小誤差措施:從匹配合適的運(yùn)行參數(shù)入手。n二. 電壓互感器的誤n 減小誤差措施:從構(gòu)造入手。R1 + R2X1 + X2采用粗的導(dǎo)線加強(qiáng)繞組間的耦合限制二次負(fù)荷大小及其功率因數(shù)（減小誤差措施:從匹配合適的運(yùn)行參數(shù)入手。）nn 電壓互感器的準(zhǔn)確級u 準(zhǔn)確級定義在規(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)，誤差的最大值。例如：10kV電壓互感器的銘牌規(guī)定：功率因

5、數(shù)規(guī)定為0.8。容量80VA，0.5級容量150VA，1級容量320VA，3級u 互感器的準(zhǔn)確級不低于所供測量儀表的準(zhǔn)確級。15n 電壓互感器的準(zhǔn)確級16三. 電壓互感器的接線戶內(nèi)：35kV及以下安裝地點(diǎn)戶外：35kV及以上單相相數(shù)三相三柱式三相三相五柱式u 三相PT只有20kV以下才有。Ø 17分類三、電壓互感器的接線雙繞組:一次繞組+二次繞組繞組數(shù)三繞組：一次繞組+二次繞組+二次輔助繞組 分 類 干式:6kV及以下系統(tǒng)澆注式：3-35kV系統(tǒng)油浸式：10kV及以上系統(tǒng)充氣式：35kV以上系統(tǒng)或全封閉電器絕緣18三. 電壓互感器的接線n 1臺單相PT：u 用來測量線電壓（35kV及

6、以下電網(wǎng)）u 測量相電壓（110kV及以上中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)）19三. 電壓互感器的接線n 2臺單相PT接成V-V形：u 用來測量線電壓，不能測量相電壓。u 節(jié)省1臺PT，常用于10kV及以下電網(wǎng)。20三. 電壓互感器的接線n 3臺單相三線圈PT：u 多用于35-330kV電網(wǎng)。21三. 電壓互感器的接線n 1臺三相五柱PT：u （1）可測量線電壓和相電壓u （2）二次輔助線圈接成開口三角形，提供供絕緣監(jiān)測和零序保護(hù)信號。22三相五柱電壓互感器接線三. 電壓互感器的接線n 1臺三相三柱PT:u 只能測量線電壓，不能測量相電壓。23三相三柱電壓互感器接線三. 電壓互感器的接線u 335kV電壓互

7、感器一般經(jīng)開關(guān)和熔斷器接入高壓電網(wǎng)。u 110kV以上電壓互感器只經(jīng)過相接。開關(guān)與電網(wǎng)24 四. 運(yùn)行注意事項(xiàng) n 在中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，為了監(jiān)視相對地的絕緣情況，PT需反映相對地的過電壓， 這要求PT的一次線圈必須呈星形連接，且中性點(diǎn)必須接地。三相三柱式電壓互感器不用作絕緣監(jiān)視測量相對地的電壓【即星形接法時(shí)，中性點(diǎn)不能接地】 。不對稱短路時(shí)，會導(dǎo)致零序勵(lì)磁電流激增，使線圈過熱。F= I0 N1f=RmRm26四. 運(yùn)行注意事項(xiàng)u 1）接入電路之后，二次線圈可靠接地，以防次側(cè)的絕緣擊穿時(shí)，高壓危及人身和的安全。u 2）運(yùn)行中的電壓互感器的二次側(cè)在任何情況下都不得短路，其次側(cè)都

8、應(yīng)安裝熔斷器，并在一次側(cè)裝設(shè)開關(guān)。u 3）三相三柱式電壓互感器不量相對地的電壓。用作絕緣監(jiān)視測283.4.2.電磁式電流互感器（Electromagnetic CurrentTransformer）293.4.2電磁式電流互感器一.電流互感器的工作特點(diǎn)？n課程綱要二.電流互感器的誤差和什么因素有關(guān)？n減小誤差的措施有哪些？三.電流互感器的接線形式有哪些？n四.電流互感器的使用注意事項(xiàng)？n30一. 工作特點(diǎn)在電路中，副圈相串聯(lián)。電流線nn 一次側(cè)電流只取決于系統(tǒng)，不受互感器負(fù)載影響（一次側(cè)電源等效于電流源）。n 二次繞組近似在短路狀態(tài)下工作，不能開路運(yùn)行。n 電流互感器的變比及匝數(shù)比I1n

9、87; N2匝數(shù)比kwk=NIN2n1u I1n為高壓電網(wǎng)額定電流；u I2n統(tǒng)一定為5A或1A。u 對于一次側(cè)某一額定電流，變比是固定的。32二. 電流互感器的誤差及分析高壓側(cè)實(shí)所測電流的折算值際電流 I&¢ = -I&¢ + I& CT的誤差受勵(lì)磁電流I0影響120- I1u 電流誤差I(lǐng) %：DI % = I2kn´100I1u 相角差：33二. 電流互感器的誤差及分析電流互感器的匝數(shù)補(bǔ)償：變比略大于匝數(shù)比I1I=I ¢I­¯<kI22kW21WN2=Þ N¯¯Þ

10、;kkW2WN1u 減小誤差措施:減小二次線圈匝數(shù)（從構(gòu)造入手）。kNkW二. 電流互感器的誤差及分析q = 90° -（y + a）u CT誤差影響因素：負(fù)載功率因數(shù)35I0q（cosj)二. 電流互感器的誤差及分析E2 = 4.44 fN 2 Bm SBmllmS=R=mN2m1E2E2B=´107 » 45000m4.44 fNSN S22E = I(R + R+ ( X+ X)2)2222f2fE2¢ = 4.44 fN1Bm SBlI0 = m mN12E¢2 ´ 4.44 fN 2mSZm =2 =1Þ Zm &

11、#181; mI0l36I(R + R )2 + ( X+ X )2l I= 45000 22f2f02N NmS12Z f二. 電流互感器的誤差及分析Rmn 減小誤差措施:從構(gòu)造入手。結(jié)構(gòu)參數(shù)負(fù)載阻抗負(fù)載電流減小誤差措施:從匹配合適的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)入手。n37I(R + R )2 + ( X+ X)2I= 4500022f2fl02N NmS12準(zhǔn)確級對應(yīng)給定的負(fù)載阻抗和功率因數(shù)I0 ¯Rm ¯ N1 ­ N2 ­ R2 ¯ X 2 ¯u 結(jié)構(gòu)參數(shù)對誤差的影響分析(R + R+ ( X+ X)2)2IlmS22f2fI= 450000

12、2N N12Rm ¯ N1 ­ N2 ­ R2 ¯X 2 ¯縮短磁路長度增加磁路截面用導(dǎo)磁系數(shù)高的優(yōu)質(zhì)硅鋼片l 減小Rml 增大次線圈匝數(shù)R2采用粗的導(dǎo)線l 降低二次線圈阻抗 Z2X 2加強(qiáng)繞組間的耦合u 負(fù)載阻抗及功率因數(shù)對誤差的影響u 二次負(fù)載對誤差的影響ØØ二次負(fù)載阻抗Z2l，電流誤差、相角差都。負(fù)荷功率因數(shù)，電流誤差，相位差。39d = 3438 I0 sinq (分)iI1DI % = I0 cosq ´100I1I(R + R )2 + ( X+ X)2l I= 4500022f2f02N NmS12u

13、 一次電流I1對誤差的影響若Zm = C、Z f= CZ2¢ + Z fÞ I0I=´ I= CZ ¢ + Z01+ ZI2fm1 Zm 的變化 的變化 一次電流I1影響和40 I0¯Þ Z­Þ m ­Im1E¢2 ´ 4.44 fN 2mSZm =2 =1Þ Zm µ mI0ld = 3438 I0 sinq (分)iI1Z fDI % = I0 cosq ´100I1u 一次電流I1對誤差的影響Ø為了減少誤差，通常鐵芯B約=0.4T（a點(diǎn)，額

14、定二次負(fù)荷,一次額定電流下）DI %diI­m ¯Z¯I ¯B ¯0m1I1 ­B ­41u 電流互感器在IN1 附近運(yùn)行時(shí)誤差小。m » mmax Þ Z maxI sinqdi = 3438 0(分)I1DI % = I0 cosq ´100I1n CT的準(zhǔn)確級定義:在規(guī)定的二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，一次電流為額定值時(shí)的最大誤差。n CT的額定容量u CT在二次額定電流和額定二次阻抗下運(yùn)行時(shí)，二次線圈輸出的容量。S= I 2 Z2n2n2nu 準(zhǔn)確級不同，額定二次阻抗不同，則額定容量不同。43n

15、最大二次電流倍數(shù)u 額定負(fù)載阻抗下，電流互感器二次側(cè)可能出現(xiàn)的最大電流和二次額定電流的比值。I2 ­E2 ­I1 ­B ­EI（鐵芯飽和）B2max2maxmaxu 為保護(hù)測量儀表的安全，需要限制最大二次電流倍數(shù)。u 降低最大二次電流倍數(shù)的最有效：減小鐵芯截面。Bmax S ¯¯¯EI2max2max44m = I2 maxIN 2E = 4.44Bm SfNn CT的10%誤差倍數(shù)u 在可能出現(xiàn)的短路電流范圍內(nèi)，要求保護(hù)用CT最大誤差限制不超過-10%。u 10%誤差倍數(shù)：電流誤差達(dá)到-10%時(shí)，I1和IN1的比值。I1n

16、 =I1nu 繼電保護(hù)要求CT有較高的10%誤差倍數(shù)：增大鐵芯截面。m ¯I0 ¯I1 ­DI % ¯Z­ S ­mZ2 + Z f ¯n ­限制二次負(fù)載阻抗45E¢2 ´ 4.44 fN 2m S Zm=I= 2 10lZ fu 10%誤差曲線：10%誤差倍數(shù)與CT二次側(cè)最大負(fù)荷阻抗的曲線。n =f (Z2l max )預(yù)估I1Z2l max作用46n = I1 I1n三. 電流互感器的接線方式戶內(nèi)：35kV及以下戶外：35kV及以上裝入式 ：35kV及以上套管上安裝地點(diǎn) 類 穿墻式安裝支持式

17、分三. 電流互感器的接線方式干式 :6kV及以下系統(tǒng)絕緣澆注式：35kV及以下戶內(nèi)式 分 類 油浸式：10kV及以上戶外式單匝式 ：誤差較大一次線圈匝數(shù)多匝式：額定電流400A以下多采用48三、電流互感器的接線方式四. 運(yùn)行注意事u 1）接入電路之后，二次線圈可靠接地，以防次側(cè)的絕緣擊穿時(shí)，高壓危及人身和的安全。u 2）運(yùn)行中的電流互感器的二次側(cè)在任何情況下都不得開路。50n CT二次側(cè)開路的危害I0 ­= I1¢ » I1NI2 = 0u 1）產(chǎn)生很高的二次感應(yīng)電勢。u 2）B驟增，鐵芯飽和。鐵芯損耗激增，鐵芯和線圈過熱。u 3）在鐵芯中產(chǎn)生剩磁,使CT誤差增大 。51E2¢ = I0 Zm ­­n CT二次側(cè)開路的危害u CT一次線圈通有電流時(shí)，二次線圈不路。開u 當(dāng)CT運(yùn)行中需拆除二次回路所接儀表時(shí)，必須先用導(dǎo)線（或短路壓板）將二次線圈短接后，再拆除儀表，以防二次回路開路。523.4.3電容式電壓互感器（Capacitor Voltage Transformer）533.4.3電容式電壓互感器課程綱要n 一.工作原理？n 二.優(yōu)缺點(diǎn)？54一、工作原理由多個(gè)電容串聯(lián)而成，一端接高壓導(dǎo)線，一端接地。n實(shí)質(zhì)是一個(gè)電容分壓器。n分壓比n= U1 = C1 + C