第二章 互感器、变换器和基本继电器概述

四、TA的极性、测量误差及影响因素 1、TA的极性及向量图
I 1 W1 I 2 W2 I m W1
当忽略电流互感器励磁电流后，铁芯中合成磁动势 为一次和二次绕组的安匝数之差，即




W1 I1 I 1 W1 I 2 W2 0 I 2 I1 W2 Ki

2、TA的等值电路及向量合成关系图
互感器
电压互感器
二、互感器与系统的连接
电 TA将一次侧的大电流变换成二次侧的标准小 流 电流（5或1A），其一次绕组串联于被测电路内， 互 二次绕组与二次测量仪表和继电器的电流线圈相 感 器 串联。 电 压 互 感 器
TV将一次侧的高电压变换成二次侧的标准低 电压（100或100/ 3 V），其一次绕组与被测电 网相并联，二次绕组与二次测量仪表和继电器的 电压线圈相并联。
— 互感器一次、二次绕组的额定电流；
根据磁势平衡原理，如果忽略了励磁电流时，则有：
Ki I N1 / I N 2 I1 / I 2 N2 / N1 K N
I1 、 I2
N1 、 N2
— 工作电流；
— 一次、二次绕组匝数； K N — 匝数比。
可见，由测量出的二次电流I2乘以变比Ki 即可测得一 次实际电流I1。
原因：一次绕组串联于被测电路中，匝数很少，阻抗小， 对一次负载电流影响很小。
2、正常运行时，二次绕组近似于短路工作状态 原因：二次负载是测量仪表和继电器的电流线圈，阻抗 很小，因此接近于短路运行。
3、运行中的电流互感器二次回路不得开路。否则会在 开路的两端出现高电压危及人身安全，或是互感器发热 损坏。 原因：开路会在开路的两端出现高电压危及人身安全， 或是互感器发热损坏。
经济方面
安全方面
§2.2 电流互感器（TA）
一、TA的工作原理 与普通变压器一样，TA工作的基础原理为电磁感应 原理。一次侧通过电流时，在铁芯中产生交变磁通，此 磁通穿过二次绕组，感应电动势，在二次回路中产生电 流。
其中：
Ki —
IN 2 I N1 、
Ki I N 1 / I N 2
额定电流比；
②二次负载的影响。如果一次电流不变，则二次负载阻 抗和功率因数直接影响误差的大小。当二次负载增大时， 二次电流减小，对一次电流去磁作用减弱，则比差
与角误差都会增加；当功率因数变化时也会不同程度影 响比差与角差的大小。因此，要保证TA的测量误差不超 过规定值，应将其二次负载与功率因数限制在相应范围 内。 继电保护规程规定，用于保护的电流互感器，电流 误差在最恶劣的条件下不能超过-10%；角度误差在最恶 劣的条件下不超过 7 。 5、几个相关概念 ①一次电流倍数m—实际流过电流互感器的一次电流I1 与一次绕组额定电流I1N之比，即
二、TA的结构原理 TA基本组成部分为：绕组、铁芯、绝缘物和外壳。 由于在同一回路中，为满足测量和继电保护的要求，常 需要很多电流互感器，为节省投资，一台电流互感器常 安装有相互间没有磁联系的独立铁芯环和二次绕组，并 公用一次绕组。这样可以形成变比不同、准确度级不同
的多台TA。基本结构如下图：
三、TA的工作特点 1、一次电流的大小取决于一次负载电流，与二次电流 大小无关。
第二章
知 识 目 标
互感器、变换器和基本继电器
1、了解互感器的作用 2、知道TV、TA的作用及分类 3、了解TV、TA的工作原理与准确 度级 4、知道TV、TA的主要接线方式 1、能分析互感器的误差 2、会接TV、TA的接线 3、会判断互感器极性
能 力 目 标
§2.1 互感器综述 一 、互感器 互感器是一次系统和二次系统之间的联络元件，将 一次系统侧的高电压、大电流转换为二次侧标准的低电 压和小电流，向二次电路提供交流电源，以正确反映一 次系统的正常运行和故障情况。 电流互感器
问题：为什么TA二次侧不能开路？ 答：电流互感器正常运行时，二次电流在铁芯中 产生的二次电动势对一次电动势起去磁作用。因此励 磁电动势及合成磁通都很小，一般不超过几十伏。 二次回路开路后，二次电流变为零，失去去磁的 一次电动势全部用于励磁。合成磁通增大很多倍，使 铁芯磁路高度饱和，磁通的由原来的低幅正弦波变成 高幅值的交流平顶波。二次电动势的大小取决于磁通 的变化率，当磁通过零时，变化率最大，此时将在开 路两端感应出交流高幅值的尖顶冲击波电压，达几千 伏甚至上万伏，危及人身安全。 另外，由于磁路饱和时，铁芯中的磁滞涡流损耗 急剧上升，会引起铁芯过热，甚至烧坏电流互感器。
I1 m I1N
②10%误差曲线 设Ki为电流互感器的变比，其一次侧电流与二次电
有I2＝I1／Ki的关系，在 Ki为常数（电源互感器I2 不饱和）时，就是一条直 线，如图中曲线1所示。 当电流互感器铁芯开始饱 和后， I1与I2 就不再保持 线性关系，而是如图中的 曲线2所示，呈铁芯的磁 化曲线状。 继电保护要求电流互感器的一次电流I1等于最大短 路电流时，其变比误差小于或等于10％。 因此，我们可以在图中找到一个电流值 I1· max ，自 I1· max 作垂线与曲线1、2分别相交于B、A两点，且BA＝
三、互感器的作用 技术方面 可以将高电压变成低电压，大电流变成小 电流，便于测量；也易实现自动化和远动 化。 使测量仪表和继电器标准化、小型化，结 构轻巧，价低。可用低电压、小截面的控 制电缆，屏内布线简单、安装调试方便， 造价低。 使测量仪表和继电器与一次高压隔离，且 互感器二次接地保证了设备和人身安全。 一次系统发生短路时，能够保护测量仪表 和继电器免受大电流的伤害，保证了设备 安全。
3、TA的 100% I1
② 角度误差：

Z 2 Z L sin( m )
' Zm
57.3
4、误差的影响因素
①一次电流的影响。当一次侧电流较额定电流小得多时， 不足以建立激磁，则误差较大；当一次电流增大至额定 电流附近时，TA运行在设计的工作状态，误差最小；当 一次电流超过额定电流后，磁路饱和，误差很大。为此， 使用TA时，应使一次额定电流与一次电路电流相配套。