第六章互感器

互感器包括電流互感器和電壓互感器，互感器的功能是將高電壓或大電流按比例變換成標準低電壓（100V）或標準小電流（5A或10A，均指額定值），以便實現測量儀表、保護設備及自動控制設備的標準化、小型化。互感器還可用來隔開高電壓系統，以保證人身和設備的安全。

電壓互感器按原理分為電磁感應式和電容分壓式兩類。前者多用于220千伏（kV）及以下各種電壓等級；后者則一般用于110kV以上的電力系統，在330～765kV超高壓電力系統中應用互感器的接線較多。隨著電力系統容量的增大和電壓等級的提高，光電式和無線電式互感器正應用而生，將應用于電力生產中。互感器

工作原理、等值電路與一般變壓器相同。電流互感器：一次繞組串接于電網（與支路負載串聯）；

二次繞組與測量儀表或繼電器的電流線圈相串聯。電壓互感器：一次繞組并接于電網；二次繞組與測量儀表或繼電器電壓線圈并聯。互感器的作用（1）能使二次設備與一次側高壓裝置在電氣方面隔離，以保證工作人員的安全。且互感器二次側均接地，從而保證設備和人身安全。（2）測量儀表和繼電器等二次設備供電，且能夠使其標準化和小型化。（3）能夠采用低壓小截面控制電纜，實現遠距離的測量和控制。（4）當一次電路發生短路時，能夠保護測量儀表和繼電器的電流線圈免受大電流的損害。接線靈活，調試、維護方便。附加第二節電流互感器一、電流互感器的工作原理

電流互感器將大電流變為小電流(5A或1A)，作為測量儀表和繼電器的交流電源及電流信號。電力系統中廣泛采用的是電磁式電流互感器，用TA表示（舊符號為CT或LH）。電流互感器也是按電磁感應原理工作的。它的構造與普通變壓器相似，主要由鐵心、一次繞阻和二次繞阻等幾個主要部分組成。二次回路始終閉合，正常工作狀態接近短路。電流互感器一、二次額定電流之比，稱為電流互感器的額定

變（流）比Ki，可表示為：

電流互感器的二次額定電流有5A和1A兩種，一般強電系統用5A，弱電系統用1A，當配電裝置距離控制室較遠時亦可考慮用1A。目前電流互感器的一次額定電流等級有：5,10,15,20,30,40,50,75,100,150,200,300,400,600,800,1000,200,1500,2000,3000,4000,5000,6000,8000,10000,15000,20000,25000A。2.電流互感器的特點①一次側繞組串聯在一次側電路中，匝數很少，阻抗很小，故一次側電流是被測電路的負荷電流，與二次側電流無關。②二次側繞組與測量儀表的電流線圈串聯，匝數是一次繞組的很多倍。③測量儀表和保護裝置的的電流線圈阻抗很小，正常運行時，電流互感器接近于短路狀態運行。④電流互感器運行時不允許二次側繞組開路。否則會在開路的兩端產生高電壓，危及人身安全或使電流互感器發熱損壞。二、電流互感器的誤差及影響誤差的因素（1）誤差1）電流誤差：

以電流互感器測出的電流KiI2和實際電流I1之差，對實際電流I1的百分比表示。2）角誤差δi：

以旋轉1800的二次側電流相量與一次側電流相量的夾角δi表示。并規定旋轉后二次側電流相量超過一次側電流相量時，δi為正，反之為負。只對功率型測量儀表和繼電器及反應相位的保護裝置有影響。（3）影響誤差的因素1）誤差與一次磁勢I1N1成反比，對于額定一次電流小的互感器，通常采用增加一次繞組匝數的方法來增加一次磁勢。

2）一次側電流I1。I1在額定值附近，ΔI％和δi均小，過大過小都會增大誤差。3）鐵芯質量和結構尺寸對誤差的影響。減小磁路長度，增大鐵芯截面，選用導磁率μ高的電工鋼，可以減小誤差。4）二次側負荷阻抗及功率因數對誤差的影響。當一次側電流不變，增加二次側負荷阻抗會增大電流和角誤差。當功角增加時，電流誤差增大而角誤差減小；當功角減小時，電流誤差減小而角誤差增大。必須把二次側負荷的阻抗及功率因數限制在相應的范圍之內。

三、準確度級和額定容量1.準確級根據測量誤差的大小，分為不同的準確度級。測量用CT的標準準確度級有0.1、0.2、0.5、1、3、5級，對特殊要求的還有0.2S、0.5S級。不同準確度級的電流互感器使用于不同的范圍。

0.1～0.2級：實驗室內的精密測量。

0.5～1.0級：發、電站的盤式儀表，但是發電機、調相機、變壓器、廠用電和引出線的計費用電度表，須用0.5級的電流互感器。

3級～5級：用于一般的測量和某些繼電保護裝置。2.額定容量

是指在額定二次電流和額定二次負荷阻抗下運行時，二次繞組輸出的容量。因為準確度級與二次負荷阻抗有關，所以，同一臺CT使用在不同的準確度級時二次側就有不同的額定負荷。如：LMZ1－10－300/5－0.5型電流互感器，在0.5級工作時，額定阻抗為1.6Ω；在1級工作時，額定阻抗為2.4Ω。CT的額定容量是指對應于最高準確度級的容量。LMZ1－10－300/5－0.5L－表示電流互感器，M－母線式，（F－貫穿復匝式）Z－澆注式，10－額定電壓，300－一次側額定電流，5－二次側額定電流。（一）電流互感器的極性極性極性接錯：功率和電度表計不能正確測量、某些保護繼電器會發生誤動作。一次繞組首、尾兩端標志有L1、L2字樣，分別與二次繞組的K1、K2端子同極性。方向：若一次電流由L1流向L2，則相同相位的二次電流由繞組K1端流出至外接回路，再從K2端流入繞組。四、電流互感器的接線

電流互感器同極性端的判別：用1.5V干電池接一次繞組，用一高內阻、大量程的直流電壓表接二次繞組。當開關閉合時發現電壓表的指針向正方向旋轉，則一次繞組與二次繞組是同極性的，當指針反轉，則一二次繞組不是同極性的。

常用的電流互感器極性都按減極性原則標注，即當系統一次電流從極性端流入時，電流互感器的二次電流從極性端流出。（二）電流互感器的接線方式單相接線：電流表通過的電流為一相的電流，通常用在三相負荷平衡的電路中，供測量電流或接過負荷保護裝置之用。三相星形接線:三只電流互感器分別反映三相電流和各種類型的短路故障電流。用于110kV及以上的三相電路和低壓三相四線制電路的測量，以及某些繼電保護回路。16不完全星形接線:公共線中流過的電流為兩相電流之和，所以這種接線又叫兩相電流和接線，由可知，二次側公共線中的電流，恰為未接互感器的v相的二次電流，因此這種接線可接三只電流表，分別測量三相電流，所以無論負荷平衡與否，其廣泛應用于三相三線制中性點不接地系統中，供測量或保護用。在電流互感器的所有接線中，其二次繞組應該有一個接地點，以免一、二次繞組之間的絕緣擊穿使二次側也帶上高電壓，危機人身和設備的安全。

用于35KV及以下小電流接地系統的三相測量回路，以及除差動保護外的保護回路。五、電流互感器的結構和類型

1.結構單匝式結構貫穿式：一次繞組為單根銅管或銅桿；

母線式：以母線穿過互感器作為一次繞組。優點：結構簡單、尺寸小、價格低，其內部電動力不大，熱穩定也容易借選擇原電路的導體截面來保證。多匝式結構線圈式、“8”字型和“U”字型。“8”字型：電場不均勻，故只用于35～110kV電壓級。缺點：一次電流較小時，一次安匝與勵磁安匝相差不大，故誤差較大，故額定電流在400A以下采用多匝式。對于110kV及以上的電流互感器，為了適應一次電流的變化和減少產品規格，常將一次繞組分成幾組，通過切換來改變繞組的串、并聯，以獲得2~3種互感比。LMZJ--0.5型AT利用穿過其鐵心的一次電路作為一次繞組（相當于1匝）。用于500V及以下的配電裝置。LQJ-10型AT0.5級和3級兩個鐵心和兩個二次繞組，0.5級用于測量，3級用于保護。以上兩種AT者都是環氧樹指或不飽和樹脂澆注絕緣，尺寸小、性能好、安全可靠，故廣泛應用。220kV“U”字型繞組AT結構：一次繞組呈“U”型，主絕緣全部包在一次繞組上，絕緣共分10層，層間有電容屏(金屬箔)，外屏接地，形成圓筒式電容串結構。優點：電場分布均勻和便于實現機械化包扎絕緣。用途：在110kV及以上的高壓電流互感器中得到廣泛的應用。硅橡膠復合套管SF6氣體絕緣AT以SF6氣體作為絕緣。性能可靠，維護簡單，而且易向更高電壓等級發展。232.

類型①按安裝地點可分為戶內式和戶外式。20kV以下制成戶內式；35kV及以上多制成戶外式。②按安裝方式可分為穿墻式、支持式和裝入式。穿墻式裝在墻壁或金屬結構的孔中，可節約穿墻套管；支持式則安裝在平面或支柱上；裝人式是套在35kV及以上變壓器或多油斷路器油箱內的套管上，故也稱為套管式。③按絕緣可分為干式、澆注式、油浸式等。干式用絕緣膠浸漬，適用于低壓戶內的電流互感器；澆注式利用環氧樹脂作絕緣，多用于35kV及以下的電流互感器;油浸式多為戶外型。

④按一次繞組匝數可分為單匝和多匝式。

⑤新型電流互感器按高、低壓部分的耦合方式，可分為無線電電磁波耦合、電容耦合和光電耦合式，其中光電式電流互感器性能更佳。新型電流互感器的特點是高低壓間沒有直接的電磁聯系，使在同一回路中，往往需要數量很多的電流互感器，為了節約材料和投資，高壓電流互感器常由多個設有磁聯系的獨立鐵芯和二次繞組與共用的一次繞組組成同一電流比、多二次繞組的電流互感器。3.電流互感器的型號4.電流互感器的結構1）按裝置地點分：戶外式戶內式2）按安裝方式分：裝入式（套管式）穿墻式支持式3）按一次繞組匝數分：（1）單匝式貫穿式母線式（2）復匝式4）按絕緣分：干式澆注式油浸式氣體式崗位技能1：電流互感器運行前的檢查項目檢查套管，看有無裂紋、破損現象；檢查充油電流互感器，其外觀應清潔，油量充足，無滲漏油現象；檢查引線和線卡子及二次回路各連接部分，應接觸良好，不得松弛；檢查外殼及一、二次側接地情況，應接地正確、良好，接地線應堅固可靠；按電氣試驗規程，進行全面試驗并應合格。32檢查瓷套管是否清潔，有無缺損、裂紋和放電現象，聲音是否正常；檢查充油電流互感器油位是否正常，有無滲漏現象；檢查各接頭有無過熱及打火現象，螺栓有無松動，有無異常氣味；檢查二次繞組有無開路，接地線是否良好，有無松動和斷裂現象；檢查電流表的三相指示是否在允許范圍之內，電流互感器有無過負荷運行。崗位技能2：電流互感器的巡視檢查項目第三節電壓互感器功能：（1）降低電壓值（2）隔離二次與一次一次、二次繞組之間只有磁聯系；二次系統的對地電位與一次系統無關；正常時處于低壓狀態（小于100V），方便維護、檢修與調試。一次系統高電壓二次系統的標準低壓（100V）TV一、電壓互感器的工作原理（與變壓器相似）（1）一次繞組與被側電路并聯；（2）二次繞組與測量儀表和保護裝置的電壓線圈并聯；（3）二次側負荷比較恒定，正常情況近于開路狀態；（4）電壓互感器二次側不允許短路。圖5-20電壓互感器1—鐵心2—一次繞組3—二次繞組二、電壓互感器的誤差及影響誤差的因素（1）誤差1）電壓誤差：以電壓互感器測出的電壓KuU2和實際電壓U1之差，對實際電壓U1的百分比表示。2）相位誤差δuδu為旋轉1800的二次側電壓相量與一次測電壓相量之間的夾角。（2）影響誤差的因素1）結構方面：一、二次繞組的阻抗和勵磁電流增大時，誤差相應增大，反之減小；2）運行方面：二次側負荷電流增大時，誤差也增大，二次側負荷功率因數過大或過小，除影響電壓誤差外，還會影響相位誤差。（3）減小誤差的方法1）結構方面，采用磁導率高的冷軋鋼片，使磁阻減小；減小繞組的電阻和漏磁；2）運行方面，應根據準確度的要求，把二次側負荷及其功率因數以及一次側電壓的變動，限制在相應的范圍之內。三、電壓互感器的準確度級和額定容量（1）準確級P100（2）額定容量對應于最高準確度級時的容量。

當負載超過準確度級所規定的容量時，準確度級就會下降。

同一臺TV，不同準確級，??2N不同；

選用TV時應根據所要求的準確度級，確定負載容量??2，并應使??2＜??2N。

根據高工作電壓下的長期允許發熱條件，對TV還規定了最大容量。但是，一般都不會使負載達到此最大容量。按安裝地點：屋內式、屋外式。屋內式：35kV及以下；屋外式：多110kV及以上。按相數：單相式、三相式。單相式：任何電壓等級；三相式：20kV及以下。按繞組數：雙繞組、三繞組。雙繞組：35kV及以下；三繞組：任何電壓等級。按絕緣：干式、澆注式、油浸式、SF6氣體絕緣式干式：用絕緣膠浸漬，多用于屋內低壓；澆注式：用于3～35kV的屋內式；油浸式：多用于110kV及以上的屋外式;SF6氣體絕緣式：110kV及以上。四、電壓互感器的類型、型號和結構

1.類型按裝置地點分：戶內式戶外式2）按相數分：單相式三相式按絕緣分：干式油浸式氣體式澆注式42

例如JSJW-10表示為10kV的三相三繞組五芯柱油浸式電壓互感器。三繞組的第三繞組接成開口三角形，主要供給監視電網絕緣和接地保護裝置。只限于制成10kV及以下電壓等級。2.型號JDZ-6型3.結構（1）澆注絕緣電壓互感器均做成單相戶內式。廣泛應用于3~20kV戶內配電裝置。（2）油浸式電壓互感器絕緣性能高，使用電壓范圍廣闊，品種很多。10~35kV：電壓電流組合型油浸式互感器。35kV及以下：普通油浸式電壓互感器。110kV及以上：串激式電壓互感器。

JDJ-10型JSJ-10型JDCF-110型（3）SF6氣體絕緣式電壓互感器以SF6作為絕緣。維護簡單，具有更高的可靠性，而且更易適合更高的電壓等級。

JDQXF-110

TYD-110五、電容式電壓互感器與電磁式相比，具有結構簡單、體積小、重量輕、占地少、成本低的優點，電壓愈高效果愈顯著。運行維護方便，其分壓電容還可兼作載波通訊的耦合電容。廣泛用于110~500kV中性點直接接地系統。缺點：輸出容量較小，影響誤差的因素較多，誤差特性較差。1.一臺單相電壓互感器的接線只能測量某兩相之間的線電壓，用于連接電壓表、頻率表及電壓繼電器等。為安全起見，二次繞組有一端（通常取X端)接地。六、電壓互感器的接線2.兩臺單相電壓互感器接成V—V形（不完全星形接線）廣泛應用于中性點不接地系統或經消弧線圈接地的系統，可以用來測量三個線電壓。優點：接線簡單、經濟，不會產生內過電壓。缺點：只能得到線電壓或相對于系統中性點的相電壓，不能測量相對地電壓，不能起絕緣監察作用和做接地保護用。為安全起見，通常取二次繞組V端接地。3.三臺單相電壓互感器的Y0—Y0形（完全星形接線）能滿足儀表和繼電保護裝置取用相電壓和線電壓的要求。絕緣監視電壓表應按線電壓選擇量程，否則在發生單相接地時，電壓表可能損壞。4.一臺三相五柱式電壓互感器接成Y0—Y0—△形接線（萬能接線）在10kV中性點不接地系統中應用廣泛，能測量線電壓、相電壓、零序電壓。發生單相接地故障時，電壓繼電器動作，發出接地預告信號5.三臺單相三繞組電壓互感器接成Y0—Y0—△形接線（萬能接線）

用于35KV及以上電網，可測量線電壓、相對地電壓、零序電壓。

區別電壓互感器（PT）變壓器作用電壓互感器是一種電壓變換裝置。它將高電壓變換為低電壓，以便用低壓量值反映高壓量值的變化。因此，通過電壓互感器可以直接用普通電氣儀表進行電壓測量。變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件。可起升壓、降壓作用（遠距離輸電，為了降低損耗，可將電壓升