第5章电气量的测量slx优秀课件
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3、电流互感器二次侧绕组不允许开路
三、电流互感器的接线方式及注意事项 1、电流互感器的极性 2、电流互感器的接线方式
(a)一相式接线
(b)两相V型接线
3、电流互感器使用注意点
(c)三相星形接线
5.2.2 电压互感器
一、电压互感器的工作原理与工作特性
(一)工作原理
电压互感器(TV)是将高电压变成低电压的设备，分为电 磁式电压互感器和电容式电压互感器两种，电磁式电压 互感器原理与变压器相同。
第5章电气量的测量 slx
5.0 序
电量和电参数的测量是电气测量的基础。
本章主要介绍电压、电流，功率和电能等电参数的测 试方法。
本章重点： 交流电压的测量方法，高电压测量的方Fra Baidu bibliotek，交流
5.1 概 述
电压和电流是反映电路和设备工作状态的重要特征量 ，是电量测量的主要对象。
电测量中，许多电量的测量可以转化为电压测量 a.表征电信号能量的三个基本参数：电压、电流、功率 其中：电流、功率电压，再进行测量 b.电路工作状态： 饱和与截止，线性度、失真度电压表征
注：对于直流高压，采用电阻分压器测量
(二) 间接测量
一般不必采用间接法，只是在某些特殊情况下，为了 操作方便或其他原因才用间接法测量。 内阻比较大的电源，欲测其空载电压，一般采用间 接测量的方式。采用图示接法。
V-V 接线可用来测量线电压，不可测量相电压，广泛 应用于35kV以下的电网中；三相三柱电压互感器 接 线只可用来测量线电压，不可测量相对地电压。
5.3 电压测量
一、电压测量的特点 1 频率范围广：零频（直流）～109Hz 低频：1MHz以下；高频（射频)：1MHz以上。
2 测量范围宽 微弱信号：心电医学信号、地震波等，纳伏级(10-9V)
二、电流互感器运行工况对误差的影响
1、一次侧电流I1的影响
电流互感器的一次侧电流I1对铁心导磁率µ有很大 影响，铁心的磁场强度H和磁感应强度B之间为非 线性关系。I1减小，导磁率减小，误差增大，当I1 倍于其额定值时，铁心开始饱和，值下降，误差 增加。 2、二次侧负载阻抗对误差的影响 实际上，当I1不变时， I1随二次侧负载阻抗的增大 而减小，因而使励磁电流I1增大，误差也随之增大。
(二)工作特性
(1)与测量电路并联 (2)一次侧电压不受电压互感器二次侧负载的影响 (3)二次侧绕组近似工作在开路状态 (4)二次侧绕组不允许短路
一、电压互感器接线
在三相电力系统中，通常需要测量的电压有线电压、 相对地电压和发生单相接地故障时的零序电压。
a) V-V 接线
b) 三相三柱电压互感器 接线
交流电压的测量
间接测量
中电压测量 高电压测量 中电压测量 高电压测量
(特殊场合)
高电压可以进行降压处理，而低电压及微小电压的测量常 常采用测量放大器放大，将其变化为中电压进行测量。直 流电压的测量，相对的说，要简单一些。
三、 直流电压的测量 (一) 直接测量
测量电压是测电路中两点间的电位差。 为了尽可能减小电压表负载效应的影响，电压表的内 阻或内阻抗 ( 亦称电压表的输入阻抗 ) 应尽可能大。测量时 ，应将电压表并联在被测对象的两端。
直流电流表
10-4~102A
直读式的电测量指示仪表测量误差为2.5%~0.1%。
使用这一类的测量电压和电流，已能满足一般工程和实 验的需要。
5.2 仪用互感器
在电气工程测量中，经常需要测量高电压(如 110kV)和大电流(如1000A)，由于仪表的量限不能无限 制的扩大，使得我们不能用一般仪表直接去测量。这 时就需要使用一种能按比例变换被测交流电压或电流 的仪器，称为互感器。其中变换交流电压的称为电压 互感器，变换交流电流的称为电流互感器。
组N1串联接入一次电路，二次绕组与负载串联。工作 时，二次回路始终是闭合的，由于二次绕组所接的负 载阻抗很小，正常工作状态接近短路，并且电流互感 器一次电流的大小与二次回路阻抗无关。其原理图如 下：
电流互感器接线图
(二)工作特性
(1)一次电流的大小决定于一次侧负载，与二次侧负载 无关；二次侧电流在理想情况下仅取决于一次侧电流 (2)正常运行时，二次侧绕组近似短路工作状态 (3)二次回路不允许开路 (4)一次电流变化范围很大 (5)一次绕组匝数N1很少，二次侧匝数N2较多
测量时，注意极性，电压表的正端钮要接在电路中电位较 高的一端。
1) 磁电系电压表测量 磁电式电压表可测几十毫伏至几千伏的电压。
2) 数字电压表、数字万用表测量 其准确度比磁电系电压表高，输入电阻也比磁电系电压 表高，约为10M。
3) 直流电位差计测量
直流电位差计是利用补偿原理进行测量的，测量时不从 电路取出电流，也无电流注入被测电路，因而，主要用 于电压的精确测量。
互感器既是电力系统中一次系统与二次系统间的 联络元件，同时也是隔离元件。他们将一次侧的高电 压、大电流变成二次侧标准的低电压和小电流，分别 用以向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈等供 电，供测量、监视、控制及继电保护使用。
5.2.1 电流互感器
一、电流互感器的工作原理与工作特性
(一)工作原理 电流互感器的工作原理与变压器类似，其一次绕
10-1至10-9
6 测量速度的要求差异很大 静态测量：直流 (慢变化信号),几次/秒； 动态测量：高速瞬变信号，数亿次/秒(几百MHz)
精度与速度存在矛盾，应根据需要而定。
7 抗干扰性能 工业现场测试中，存在较大的干扰。
二、电压测量方法的分类
直流电压的测量
电压测量
直接测量 (常用的方法)
超高压信号：电力系统中，数百千伏。 3 电压波形的多样化
各种波形：纯正弦波、失真的正弦波，方波，三角 波，梯形波；随机噪声。
4 阻抗匹配 在多级系统中，输出级阻抗对下一输入级有影响
直流测量中，输入阻抗与被测信号源等效内阻形成分 压，使测量结果偏小。 交流测量中，输入阻抗的不匹配引起信号反射。 5 测量精度的要求差异很大
非电测量中，物理量电压信号，再进行测量 如：温度、压力、振动、(加)速度
测量电压的最常用的方法是用电压表进行直接测量。
用于测量电压的直读 式测量指示仪表
测量电流的最常用的方法是用电流表进行直接测量。
电压表 交流电压表
测量范围
10-3~105V
电流表 交流电流表
测量范围
10-7~102A
直流电压表
10-3~105V
三、电流互感器的接线方式及注意事项 1、电流互感器的极性 2、电流互感器的接线方式
(a)一相式接线
(b)两相V型接线
3、电流互感器使用注意点
(c)三相星形接线
5.2.2 电压互感器
一、电压互感器的工作原理与工作特性
(一)工作原理
电压互感器(TV)是将高电压变成低电压的设备，分为电 磁式电压互感器和电容式电压互感器两种，电磁式电压 互感器原理与变压器相同。
第5章电气量的测量 slx
5.0 序
电量和电参数的测量是电气测量的基础。
本章主要介绍电压、电流，功率和电能等电参数的测 试方法。
本章重点： 交流电压的测量方法，高电压测量的方Fra Baidu bibliotek，交流
5.1 概 述
电压和电流是反映电路和设备工作状态的重要特征量 ，是电量测量的主要对象。
电测量中，许多电量的测量可以转化为电压测量 a.表征电信号能量的三个基本参数：电压、电流、功率 其中：电流、功率电压，再进行测量 b.电路工作状态： 饱和与截止，线性度、失真度电压表征
注：对于直流高压，采用电阻分压器测量
(二) 间接测量
一般不必采用间接法，只是在某些特殊情况下，为了 操作方便或其他原因才用间接法测量。 内阻比较大的电源，欲测其空载电压，一般采用间 接测量的方式。采用图示接法。
V-V 接线可用来测量线电压，不可测量相电压，广泛 应用于35kV以下的电网中；三相三柱电压互感器 接 线只可用来测量线电压，不可测量相对地电压。
5.3 电压测量
一、电压测量的特点 1 频率范围广：零频（直流）～109Hz 低频：1MHz以下；高频（射频)：1MHz以上。
2 测量范围宽 微弱信号：心电医学信号、地震波等，纳伏级(10-9V)
二、电流互感器运行工况对误差的影响
1、一次侧电流I1的影响
电流互感器的一次侧电流I1对铁心导磁率µ有很大 影响，铁心的磁场强度H和磁感应强度B之间为非 线性关系。I1减小，导磁率减小，误差增大，当I1 倍于其额定值时，铁心开始饱和，值下降，误差 增加。 2、二次侧负载阻抗对误差的影响 实际上，当I1不变时， I1随二次侧负载阻抗的增大 而减小，因而使励磁电流I1增大，误差也随之增大。
(二)工作特性
(1)与测量电路并联 (2)一次侧电压不受电压互感器二次侧负载的影响 (3)二次侧绕组近似工作在开路状态 (4)二次侧绕组不允许短路
一、电压互感器接线
在三相电力系统中，通常需要测量的电压有线电压、 相对地电压和发生单相接地故障时的零序电压。
a) V-V 接线
b) 三相三柱电压互感器 接线
交流电压的测量
间接测量
中电压测量 高电压测量 中电压测量 高电压测量
(特殊场合)
高电压可以进行降压处理，而低电压及微小电压的测量常 常采用测量放大器放大，将其变化为中电压进行测量。直 流电压的测量，相对的说，要简单一些。
三、 直流电压的测量 (一) 直接测量
测量电压是测电路中两点间的电位差。 为了尽可能减小电压表负载效应的影响，电压表的内 阻或内阻抗 ( 亦称电压表的输入阻抗 ) 应尽可能大。测量时 ，应将电压表并联在被测对象的两端。
直流电流表
10-4~102A
直读式的电测量指示仪表测量误差为2.5%~0.1%。
使用这一类的测量电压和电流，已能满足一般工程和实 验的需要。
5.2 仪用互感器
在电气工程测量中，经常需要测量高电压(如 110kV)和大电流(如1000A)，由于仪表的量限不能无限 制的扩大，使得我们不能用一般仪表直接去测量。这 时就需要使用一种能按比例变换被测交流电压或电流 的仪器，称为互感器。其中变换交流电压的称为电压 互感器，变换交流电流的称为电流互感器。
组N1串联接入一次电路，二次绕组与负载串联。工作 时，二次回路始终是闭合的，由于二次绕组所接的负 载阻抗很小，正常工作状态接近短路，并且电流互感 器一次电流的大小与二次回路阻抗无关。其原理图如 下：
电流互感器接线图
(二)工作特性
(1)一次电流的大小决定于一次侧负载，与二次侧负载 无关；二次侧电流在理想情况下仅取决于一次侧电流 (2)正常运行时，二次侧绕组近似短路工作状态 (3)二次回路不允许开路 (4)一次电流变化范围很大 (5)一次绕组匝数N1很少，二次侧匝数N2较多
测量时，注意极性，电压表的正端钮要接在电路中电位较 高的一端。
1) 磁电系电压表测量 磁电式电压表可测几十毫伏至几千伏的电压。
2) 数字电压表、数字万用表测量 其准确度比磁电系电压表高，输入电阻也比磁电系电压 表高，约为10M。
3) 直流电位差计测量
直流电位差计是利用补偿原理进行测量的，测量时不从 电路取出电流，也无电流注入被测电路，因而，主要用 于电压的精确测量。
互感器既是电力系统中一次系统与二次系统间的 联络元件，同时也是隔离元件。他们将一次侧的高电 压、大电流变成二次侧标准的低电压和小电流，分别 用以向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈等供 电，供测量、监视、控制及继电保护使用。
5.2.1 电流互感器
一、电流互感器的工作原理与工作特性
(一)工作原理 电流互感器的工作原理与变压器类似，其一次绕
10-1至10-9
6 测量速度的要求差异很大 静态测量：直流 (慢变化信号),几次/秒； 动态测量：高速瞬变信号，数亿次/秒(几百MHz)
精度与速度存在矛盾，应根据需要而定。
7 抗干扰性能 工业现场测试中，存在较大的干扰。
二、电压测量方法的分类
直流电压的测量
电压测量
直接测量 (常用的方法)
超高压信号：电力系统中，数百千伏。 3 电压波形的多样化
各种波形：纯正弦波、失真的正弦波，方波，三角 波，梯形波；随机噪声。
4 阻抗匹配 在多级系统中，输出级阻抗对下一输入级有影响
直流测量中，输入阻抗与被测信号源等效内阻形成分 压，使测量结果偏小。 交流测量中，输入阻抗的不匹配引起信号反射。 5 测量精度的要求差异很大
非电测量中，物理量电压信号，再进行测量 如：温度、压力、振动、(加)速度
测量电压的最常用的方法是用电压表进行直接测量。
用于测量电压的直读 式测量指示仪表
测量电流的最常用的方法是用电流表进行直接测量。
电压表 交流电压表
测量范围
10-3~105V
电流表 交流电流表
测量范围
10-7~102A
直流电压表
10-3~105V