發(fā)電廠電氣部分互感器的原理與選擇

§6.3互感器的原理與選擇互感器的作用將一次側(cè)的高電壓、大電流轉(zhuǎn)變成二次側(cè)規(guī)范的低電壓〔100V〕、小電流〔5A〕，使丈量?jī)x表規(guī)范化、小型化。將一次系統(tǒng)同二次設(shè)備〔儀表、維護(hù)〕隔開，以維護(hù)人身平安?；ジ衅鞯念愋碗娏骰ジ衅麟姶攀诫娏骰ジ衅麟妷夯ジ衅麟姶攀诫妷夯ジ衅麟娙菔诫妷夯ジ衅饕?、電磁式電流互感器電磁式電流互感器的任務(wù)原理和變壓器類似。電磁式電流互感器的特點(diǎn)是：一次繞組串聯(lián)在電路中且匝數(shù)很少，而二次繞組匝數(shù)多。二次繞組所接負(fù)載串聯(lián)且阻抗很小，類似于二次側(cè)短路的變壓器。1.任務(wù)原理一、電磁式電流互感器1.任務(wù)原理一、電磁式電流互感器由于電流互感器本身存在勵(lì)磁損耗和磁飽和等影響，使一次電流在數(shù)值上和相位上都有差別，即丈量結(jié)果有誤差。通常用電流誤差和相位誤差表示。2.誤差及影響要素電流誤差：相位誤差：一、電磁式電流互感器影響誤差的要素：2.誤差及影響要素一、電磁式電流互感器影響誤差的要素：2.誤差及影響要素一、電磁式電流互感器影響誤差的要素：2.誤差及影響要素一、電磁式電流互感器準(zhǔn)確級(jí)：根據(jù)丈量時(shí)誤差的大小而劃分的，是指在規(guī)定的二次負(fù)載范圍內(nèi)，一次電流為額定值時(shí)的最大誤差。3.準(zhǔn)確級(jí)和額定容量準(zhǔn)確級(jí)一次電流為額定電流的百分?jǐn)?shù)(%)誤差限值二次負(fù)荷變化范圍電流誤差(%)相位差(′)0.21020100~120±0.5±0.35±0.2±20±15±10(0.25~1)S2N0.51020100~120±1±0.75±0.5±60±45±3011020100~120±0.2±1.5±1±120±90±60一、電磁式電流互感器額定容量：3.準(zhǔn)確級(jí)和額定容量S2N是指在額定二次電流I2N和額定二次阻抗Z2N下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，二次繞組輸出的容量，S2N=I2N2Z2N。兩點(diǎn)闡明：由于二次電流為規(guī)范值，所以S2N常用Z2N表示。由于誤差與二次負(fù)荷有關(guān)，所以同一臺(tái)電流互感器運(yùn)用在不同準(zhǔn)確級(jí)時(shí)，會(huì)有不同的額定容量。一、電磁式電流互感器按安裝地點(diǎn)分：戶內(nèi)型戶外型按構(gòu)造分：?jiǎn)卧咽剑贺灤┦?、母線式多匝式：線圈式、“8〞字型、U字型4.分類一、電磁式電流互感器按安裝方式分：穿墻式支持式裝入式4.分類按絕緣方式分：干式：用絕緣膠絕緣，適用于低電壓澆注式：用環(huán)氧樹脂絕緣，適用于10~35kV油浸式：用油絕緣，適用于35kV以上一、電磁式電流互感器ABCAABCAAAABCAWh5.接線單相接線星形接線不完全星形接線一、電磁式電流互感器種類和型式的選擇：根據(jù)安裝地點(diǎn)〔如屋內(nèi)、屋外〕和安裝方式〔如穿墻式、支持式、裝入式等〕選擇型式。當(dāng)一次電流較小時(shí)〔在400A及以下〕時(shí)，宜優(yōu)先選用一次繞組多匝式，以提高準(zhǔn)確度；當(dāng)采用弱電控制或配電安裝間隔控制室較遠(yuǎn)時(shí)，二次額定電流應(yīng)盡量采用1A，而強(qiáng)電用5A。一次回路額定電壓和電流的選擇：UN≥UNs，I1N≥Imax。I1N應(yīng)盡能夠與最大任務(wù)電流接近。6.選擇一、電磁式電流互感器準(zhǔn)確級(jí)和額定容量的選擇：為保證丈量?jī)x表的準(zhǔn)確度，電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)不得低于所供丈量?jī)x表的準(zhǔn)確級(jí)。當(dāng)所供儀表要求不同準(zhǔn)確級(jí)時(shí)，應(yīng)按相應(yīng)最高級(jí)別來(lái)確定電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)?；ジ衅靼催x定準(zhǔn)確級(jí)所規(guī)定的額定容量S2N應(yīng)大于或等于二次側(cè)所接負(fù)荷I2N2Z2L，即S2N≥I2N2Z2L。6.選擇一、電磁式電流互感器熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：對(duì)本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進(jìn)展熱穩(wěn)定校驗(yàn)。電流互感器熱穩(wěn)定才干常以1s允許經(jīng)過(guò)的熱穩(wěn)定電流It或一次額定電流I1N的倍數(shù)Kt來(lái)表示，熱穩(wěn)定校驗(yàn)式為It2≥Qk或(KtI1N)2≥Qk。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)包括由同一相的電流相互作用產(chǎn)生的內(nèi)部電動(dòng)力校驗(yàn)，以及不同相的電流相互作用產(chǎn)生的外部電動(dòng)力校驗(yàn)。6.選擇二、電壓互感器目前電力系統(tǒng)廣泛運(yùn)用的電壓互感器主要有兩種：電磁式電容分壓式(一)電磁式電壓互感器電磁式電壓互感器的任務(wù)原理和變壓器類似。電磁式電壓互感器的特點(diǎn)是：一次繞組并聯(lián)在電路中且匝數(shù)多，而二次繞組匝數(shù)少。二次繞組所接負(fù)載均并聯(lián)且阻抗大，二次側(cè)近似于開路或空載。1.任務(wù)原理(一)電磁式電壓互感器1.任務(wù)原理(一)電磁式電壓互感器由于電壓互感器存在勵(lì)磁電流和內(nèi)阻抗，使得丈量結(jié)果的大小和相位都有誤差。通常用電壓誤差和相位誤差表示。2.誤差及影響要素電壓誤差：相位誤差：(一)電磁式電壓互感器影響誤差的要素：2.誤差及影響要素(一)電磁式電壓互感器準(zhǔn)確級(jí)：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)，電壓誤差的最大誤差。3.準(zhǔn)確級(jí)和額定容量準(zhǔn)確級(jí)誤差限值一次電壓變化范圍頻率、功率因數(shù)及二次負(fù)荷變化范圍電壓誤差(%)相位差(′)0.20.513±0.2±0.5±1.0±3.0±10±20±40不規(guī)定(0.8~1.2)UN1(0.25~1)SN2cosj2=0.8f=fN3P6P±3.0±6.0±120±240(0.05~1)UN1(一)電磁式電壓互感器額定容量：3.準(zhǔn)確級(jí)和額定容量由于誤差與二次負(fù)荷有關(guān)，所以同一臺(tái)電壓互感器對(duì)應(yīng)于不同的準(zhǔn)確級(jí)便有不同的容量。額定容量：對(duì)應(yīng)于最高準(zhǔn)確級(jí)的容量。最大容量：按照在最高任務(wù)電壓下長(zhǎng)期任務(wù)允許發(fā)熱條件所規(guī)定的容量。(一)電磁式電壓互感器按安裝地點(diǎn)分：戶內(nèi)型戶外型按相數(shù)分：?jiǎn)蜗啵?5kV及以上三相：35kV以下〔三相五柱式〕4.分類(一)電磁式電壓互感器ABC4.分類(一)電磁式電壓互感器按絕緣方式分：澆注式：用環(huán)氧樹脂絕緣，3-35kV油浸式：用油絕緣，110kV及以上按構(gòu)造分：普通式：同變壓器，3-35kV串級(jí)式：采用分級(jí)絕緣，110kV及以上4.分類按繞組數(shù)分：雙繞組三繞組(二)電容式電壓互感器本質(zhì)上是一個(gè)電容分壓器1.任務(wù)原理abC1C2當(dāng)a、b間接上負(fù)荷時(shí)，由于C1、C2有內(nèi)阻壓降，使UC2小于電容分壓值，而且負(fù)荷電流越大，誤差越大。當(dāng)a、b間開路時(shí)，按反比分壓，有~abZia’b’L(二)電容式電壓互感器本質(zhì)上是一個(gè)電容分壓器1.任務(wù)原理abC1C2a’b’LTVZ2L實(shí)踐上，由于電容器有損耗、電抗器有電阻，使內(nèi)阻不能夠?yàn)榱?，因此?fù)荷變化時(shí)，還會(huì)有誤差產(chǎn)生。減小分壓器的輸出電流，可減小誤差，故將丈量?jī)x表(Z2L)經(jīng)中間變壓器TV升壓后與分壓器銜接。(二)電容式電壓互感器2.過(guò)電壓①二次側(cè)短路引起的過(guò)電流和過(guò)電壓所以應(yīng)加放電間隙F。(二)電容式電壓互感器2.過(guò)電壓②鐵磁諧振過(guò)電壓由于電容式電壓互感器是由電容和非線性電抗所構(gòu)成，當(dāng)遭到二次側(cè)短路、斷開等沖擊瞬變作用時(shí)，由于非線性電抗的飽和，能夠激發(fā)產(chǎn)生次諧波鐵磁諧振。抑制方法是裝設(shè)阻尼電阻rd〔諧振時(shí)自動(dòng)投入〕。(二)電容式電壓互感器優(yōu)點(diǎn)：制造簡(jiǎn)單，分量輕，本錢低，電壓等級(jí)越高越明顯；分壓電容兼作載波通訊的耦合電容。缺陷：輸出容量??；誤差比電磁式大，且受頻率的影響；暫態(tài)特性不如電磁式PT好。3.特點(diǎn)(三)電壓互感器的接線110~220kV3~35kV3~20kV用一臺(tái)單相電壓互感器丈量相電壓用一臺(tái)單相電壓互感器丈量相間電壓用兩臺(tái)單相電壓互感器接成不完全星形丈量各相間電壓(三)電壓互感器的接線3~220kV110~500kV用三臺(tái)單相三繞組電壓互感器構(gòu)成YN,yn,d0接線電容式電壓互感器接線(四)電壓互感器的選擇種類和型式的選擇：1)在6~35kV屋內(nèi)配電安裝中，普通采用油浸式或澆注式電壓互感器；110~220kV配電安裝特別是母線上裝設(shè)的電壓互感器，通常采用串級(jí)式電磁式電壓互感器；當(dāng)容量和準(zhǔn)確級(jí)滿足要求時(shí)，通常多在出線上采用電容式電壓互感器。2)在500kV配電安裝中，配置有雙套主維護(hù)，并思索到后備維護(hù)、自動(dòng)安裝和丈量的要求，電壓互感器應(yīng)具有三個(gè)二次繞組，即兩個(gè)主二次繞組和一個(gè)輔助二次繞組。3)為節(jié)省投資，在20kV及以下配電安裝中，可選用三相式電壓互感器〔選用三相五柱式，而不是三相三柱式〕。4)用于接入精度要求較高的計(jì)費(fèi)電能表時(shí)，不宜采用三相式電壓互感器。根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)和運(yùn)用條件選擇種類和型式。(四)電壓互感器的選擇一次額定電壓和二次額定電壓的選擇：3~35kV電壓互感器普通經(jīng)隔分開關(guān)和熔斷器接入高壓電網(wǎng)。110kV及以上的互感器可靠性較高，電壓互感器只經(jīng)過(guò)隔分開關(guān)與電網(wǎng)銜接。電壓互感器一次繞組額定電壓U1N，應(yīng)根據(jù)互感器的接線方式來(lái)確定其相電壓或相間電壓。常用接線有：1)用一臺(tái)單相電壓互感器丈量相對(duì)地電壓或相間電壓；2)用三臺(tái)單相或三相式電壓互感器丈量相間電壓或相對(duì)地電壓；3)用兩臺(tái)單相電壓互感器接成不完全星形丈量?jī)蓚€(gè)相間電壓。電壓互感器二次繞組額定電壓通常是供額定電壓為100V的儀表和繼電器的電壓繞組運(yùn)用。顯然，單個(gè)單相式電壓互感器的二次繞組電壓為100V，而其他可獲得相間電壓的接線方式，二次繞組電壓為100/(四)電壓互感器的選擇容量和準(zhǔn)確級(jí)的選擇：根據(jù)儀表和繼電器的接線要求，選擇電壓互感器的接線方式，并盡能夠?qū)⒇?fù)荷均勻分布在各相上，然后計(jì)算各相負(fù)荷大小，按照所接儀表的準(zhǔn)確級(jí)和容量，選擇互感器的準(zhǔn)確級(jí)和額定容量。三、互感器在主接線中配置原那么互感器在主接線中的配置與丈量?jī)x表、同步點(diǎn)的選擇、維護(hù)和自動(dòng)安裝的要求以及主接線的方式有關(guān)?；ジ衅鞯呐渲冒ǎ弘妷夯ジ衅鞯呐渲?；電流互感器的配置。圖6-14為發(fā)電廠中互感器配置例如。1.電壓互感器的配置除旁路母線外，普通任務(wù)及備用母線都裝有一組電壓互感器，用于同步、丈量?jī)x表和維護(hù)安裝。旁路母線上能否裝設(shè)電壓互感器要根據(jù)出線同期方式而定。(1)母線1.電壓互感器的配置35kV及以上輸電線路，當(dāng)對(duì)端有電源時(shí)，裝有一臺(tái)單相電壓互感器，用于監(jiān)視野路有無(wú)電壓、進(jìn)展同步和設(shè)置重合閘。(2)線路1.電壓互感器的配置普通裝2~3組電壓互感器。一組供自動(dòng)調(diào)理勵(lì)磁安裝，采用三只單相、雙繞組互感器。另一組供丈量?jī)x表、同期和維護(hù)安裝運(yùn)用，采用三相五柱式或三只單相接地公用互感器。(3)發(fā)電機(jī)1.電壓互感器的配置當(dāng)互感器負(fù)荷太大時(shí)，可增設(shè)一組不完全星形銜接的互感器，專供丈量?jī)x表用。(3)發(fā)電機(jī)大、中型發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)常接有單相電壓互感器，用于100%定子接地維護(hù)。1.電壓互感器的配置變壓器低壓側(cè)有時(shí)為了滿足同期或繼電維護(hù)的要求，設(shè)有一組電壓互感器。(4)變壓器2.電流互感器的配置對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，普通按三相配置；對(duì)于中性點(diǎn)非接地系統(tǒng)，依詳細(xì)情況按二相或三相配置(1)為了滿足丈量和維護(hù)安裝的需求，在發(fā)電機(jī)、變壓器、出線、母線分段及母聯(lián)斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè)有電流互感器。2.電流互感器的配置如有兩組電流互感器，應(yīng)盡能夠設(shè)在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉維護(hù)范圍之中。(2)維護(hù)用電流互感器的裝設(shè)地點(diǎn)，應(yīng)按盡量消除主維護(hù)安裝的死區(qū)來(lái)設(shè)置。2.電流互感器的配置(3)為了防止電流互感器套管閃絡(luò)呵斥母線缺點(diǎn)，電流互感器通常布置在斷路器的出線或變壓器側(cè)，即盡能夠不在緊靠母線側(cè)裝設(shè)電流互感器。2.電流互感器的配置(4)為了減輕內(nèi)部缺點(diǎn)對(duì)發(fā)電機(jī)的損傷，用于自動(dòng)調(diào)理勵(lì)磁安裝的電流互感器應(yīng)布置在發(fā)電機(jī)定子繞組的出線側(cè)。為了