二次回路讲解——电压、电流

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• 电压互感器一、二次线圈额定电压之比，称为电压互感器 的额定变比，即
Kn=U1n/U2n
• 其中，一次线圈额定电压U1n是电网的额定电压（10、35、 110、220、500KV等），二次电压则统一定为100(或100/ 3 )V，所以Kn也标准化。 • 电压互感器的分类 1.按照结构分 三相式分为：三柱式和三相五柱式 单相电流互感器 2.按照安装位置不同 母线PT：测量母线电压 线路PT：测量线路电压 3.按照原理分类：电磁式电压互感器和电容式电压互感器
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• 继电保护用电流互感器的准确度级要求一般没有测量 的高，但由于要求其在故障大电流时有较好的传变特 性，所以在相对误差下有一个短路电流倍数的要求。 一般用 ε PM 表示，如 5P10 ，其含义是在 10 倍互感器额 定电流下的短路电流时，其误差满足5％的要求。式中 ε 是准确度等级，M是保证准确度的允许最大短路电流 倍数。在标准GBl208—1997中，规定5P、10P两个准确 度级。
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• 常用电流互感器二次回路接线方式 • 在变电所中，常用的电流互感器二次回路接线方式有 单相接线、两相星形（或不完全星形）接线、三相星 形（或全星形）接线、三角形接线、和电流接线等， 它们根据需要应用于不同场合。现将各种接线的特点 及应用场合介绍如下： • 1)单相式接线，这种接线只有一只电流互感器组成， 接线简单。它可以用于小电流接地系统零序电流的测 量，也可以用于三相对称电流中电流的测量或过负荷 保护等。
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i (5)三个单相电压互感器接成星形接线方式

U

·
A
· U · · U
a
。 n 。
a
U

·
B
b
· · · U ·

c
b
U
C
c n
一次绕组接成星形,互感器接于相－地之间,因此,测量的是相对地电压,而 并非各相与中性点之间电压，一次绕组接地属于工作接地。 电压互感器的一次绕组阻抗极高，即使是在中性点直接接地或经消弧线圈 接地的系统中，虽然电压互感器一次绕组中性点接地，但并不表示该系统中 性点接地。
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1.3 电压互感器的二次回路接线
• 电压互感器一般按以下原则配置。 1）对于主接线为单母线、单母线分段、双母线等，在母 线上安装三相式电压互感器；当其出线上有电源，需 要重合闸鉴同期或无压，需要同期并列时，应在线路 侧安装单相或两相电压互感器； 2 ）对于 3/2 主接线，常常在线路或变压器侧安装三相电 压互感器，而在母线上安装单相互感器以供同期并联 和重合闸鉴无压、鉴同期使用； 3）内桥接线的电压互感器可以安装在线路侧，也可以安 装在母线上，一般不同时安装。安装地点的不同对保 护功能有所影响；
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• 3) 两相星形接线，这种接线有两相电流互感器组成， 与三相星形接线相比，它缺少一只电流互感器（一般 为B相），所以又叫不完全星形接线。它一般用于小电 流接地系统的测量和保护回路，由于该系统没有零序 电流，另外一相电流可以通过计算得出，所以该接线 可以测量三相电流、有功功率、无功功率、电能等。 反应各类相间故障，但不能完全反应接地故障。
N1U1 N1N1
N1N2
N1U2
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• 电压互感器额定的二次绕组及剩余电压绕组容量输出 标准值是1O、15、25、30、50、75、100、150、200、 250 、 300 、 400 、 500VA 。对于三相式电压互感器，其 额定输出容量是指每相的额定输出。当电压互感器二 次承受负载功率因素为0.8（滞后），负载容量不大于 额定容量时，互感器能保证幅值与相位的精度。 • 电压互感器电压的变比误差和相位误差的限值大小取 决于电压互感器的准确度级。 GBl207 － 1997 规定如下。 • 1 ）对于测量用电压互感器的标准准确度级有：0.1 、 0.2、0.5、1.0、3.0五个等级。 • 2）继电保护用电压互感器的标准准确度级有3P和6P两 个等级。
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(4)单相电压互感器的接线方式
1.两个单相电压互感器接成V-V形接线方式 A B C
·
·
100V
a b
·
· c
两个电压互感器分别接于线电压UAB和UBC上，一次绕组不能接地，二次绕组为安 全，一端接地，这种接线方式适用于中性点非直接接地或经消弧线圈接地系统。 1) 只用两个单相电压互感器可以得到对称的三个线电压； 2）不能测量相电压； 3）一次绕组接入系统线电压，二次绕组电压为100V。当继电保护装置和测量表计 只需用线电压时，可采用这种接线方式。
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1.2 电流互感器的基本参数
• 一次额定电压的选择主要是满足相应电网电压的要求 ，其绝缘水平能够承受电网电压长期运行，并承受可 能出现的雷电过电压、操作过电压及异常运行方式下 的电压，如小接地电流方式下的单相接地（电压上升 3 倍）。 • 由于电流互感器的二次额定电流一般为标准的5A 与 1A ，电流互感器的变比基本有一次电流额定电流的大小 决定，所以在选择一次电流额定电流时要核算正常运 行测量仪表要运行在误差最小范围，继电保护用次级 又要满足10％误差要求。
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1.3 保护用电流互感器的暂态特性
• 普通保护级(P级)电流互感器是按稳态条件设计的，暂 态性能较弱，但一般能够满足220kV以下系统的暂态性 能要求。所有目前220kV及以下电力系统保护用电流互 感器，在大多数情况下选用普通保护级(P级)电流互感 器，即能满足稳态也能满足暂态运行要求。在目前 500kV线路保护中，一般选用TPY级暂态电流互感器。
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• 电流互感器特点：是一个特殊型式变换器，它的二次 电流正比于一次电流。因其二次回路的负载阻抗很小 ，一般仅几个欧姆，故二次工作电压也很低，当二次 回路阻抗大时二次工作电压 U=IZ 也变大，当二次回路 开路时，U将上升到危险的幅值，它不但影响电流传变 的准确度，而且可能损坏二次回路的绝缘，烧毁电流 互感器铁芯。所以电压互感器的二次回路不能开路。 • 正确使用电流互感器的意义：正确地选择和配置电流 互感器型号、参数，将继电保护、自动装置和测量仪 表等接入合适地次级，严格按技术规程与保护原理连 接电流互感器二次回路，对继电保护等设备的正常运 行，确保电网安全意义重大。
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1.5 电流互感器二次回路的接地保护
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1.6 电流互感器二次回路开路的防范
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1.7电流互感器二次回路开路防范措施
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二、电压互感器及二次回路 1.1 概述
• 电压互感器的作用：与电流互感器相同，电压互感器 是隔离高电压，供继电保护、自动装置和测量仪表获 取一次电压信息的传感器。 • 电压互感器的特点：是一种特殊型式的变换器，与不 同电流互感器的是，它二次电压正比与一次电压。电 压互感器的二次负载阻抗一般较大，其二次电流I=U/Z， 在二次电压一定的情况下，阻抗越小则电流越大，当 电压互感器二次回路短路时，二次回路的阻抗接近为0， 二次电流I将变得非常大，如果没有保护措施，将会烧 坏电压互感器。所以电压互感器的二次回路不能短路。
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二次回路讲解—电压、电流
华润新能源控股有限公司 继电保护组
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电压、电流
一、电流互感器及二次回路 二、电压互感器及二次回路 三、号头编号 四、六角图
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一、电流互感器及二次回路 1.1 概述
• 电流互感器的作用：电力系统的一次电压很高，电流 很大，且运行的额定参数千差万别，用以对一次系统 进行测量、控制的仪器仪表及保护装置无法直接接入 一次系统，一次系统的大电流需要使用电流互感器进 行隔离，使二次的继电保护、自动装置和测量仪表能 够安全准确地获取电气一次回路电流信息。
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• 正确使用电压互感器的意义：正确地选择和配置电压 互感器型号、参数，严格按技术规程与保护原理连接 电压互感器二次回路，对降低计量误差，确保继电保 护等设备的正常运行，确保电网的安全运行具有重要 意义。
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1.2 电压互感器的基本参数
• 电压互感器的主要结构和工作原理类似于变压器。如 图所示，电压互感器的一次线圈匝数N1很多，并接于 被测高压电网上，二次线圈匝数N2较少，二次负荷比 较恒定，接于高阻抗的测量仪表和继电器电压线圈， 正常运行时，电压互感器接近于空载状态。U1
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电压互感器的保护措施
6电压互感器一次侧熔断器的作用：
（1）保护电压互感器本身，当电压互感器本身故障时，熔断器迅速熔断，防止事故扩大 ； （2）防止高压电网受电压互感器本身及其引线的影响。
110kV及以上系统，电压互感器一次侧不装熔断器
（1）主要原因是考虑到系统灭弧问题较大，熔断器的断流容量亦很难满足要求，熔断器 制造困难； （2）这一类互感器采用单相串级式，绝缘强度高，发生事故的可能性比较小；
（3）110kV及以上系统，中性点一般采用直接接地，接地故障时，瞬时跳闸，不会过电
压运行。 电压互感器的二次侧： （1）装设熔断器或低压断路器，当电压互感器二次侧及回路发生故障时，能够快速熔 断或切断，保证电压互感器不遭受损坏及不造成保护误动。 （2）计量、测量二次绕组装设熔断器。 （3）保护用二次绕组装设快速低压断路器。
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2) 三相星形接线又叫全星形接线。这种接线由三只互感 器按星形连接而成，相当于三只互感器公用零线。这 种接线中的零线在系统正常运行时没有电流通过（ 3I0=0），但该零线不能省略，否则在系统发生不对称 接地故障产生3I0电流时，该电流没有通路，不但影响 保护正确动作，其性质还相当于电流互感器二次开路 ，会产生很高的开路电压。三相星形接线一般应用于 大接地电流系统的测量和保护回路接线，它能反应任 何一相、任何形式的电流变化。
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• 电流互感器的变比也是一个重要参数。当一次额定电 流与二次额定电流确定后，其变比即确定。电流互感 器的额定变比等于一次额定电流比二次额定电流。 • 电流互感器的额定输出容量是指在满足额定一次电流 、额定变比条件下，在保证所标称的准确度级时，二 次回路能够承受的最大负载值，其单位一般用伏安表 示。根据 GBl208—1997规定，额定输出容量的标准值 有5、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100VA • 为了保证计量、测量的准确性，保证保护装置动作可 靠、正确，电流互感器必须达到一定的准确度。在国 家标准GBl208—1997中，规定测量用电流互感器的准 确度等级分为0.1、0.2、0.5、1、3、5等六个标准， 这是一个相对误差标准。
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1.4 电流互感器二次回路的接线
• 在选择各类测量测量、计量及保护装置接入位置时， 要考虑以下因素： • 选用合适的准确度级。如下图中，计量对准确度要求 最高，接0.2级，测量回路要求相对较低接0.5级。保 护装置对准确度要求不高，但要求能承受很大的短路 电流倍数，所以选用5P20的保护级。
• 4)三角形接线。这种接线将三相电流互感器二次线圈 按极性头尾相接，像三角形，极性一定不能搞错。这 种接线主要用于保护二次回路的转角或滤除短路电流 中的零序分量。
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• 电流互感器的极性表示方法 • 在电流互感器的接线中，要特别注意其二次线圈的极 性，特别是方向保护与差动保护等回路。当电流互感 器二次极性错误时，将会造成计量、测量错误，方向 继电器指向错误，差动保护中有差流等，造成保护装 置的误动或拒动。 • 常采用减极性表示法：当定义一次的首端为L1，末端 为L2，二次的首端为K1，末端为K2。当定义L1 与K1为 同极性时，如L1有交流电流流入，则K1有同相位的交 流电流流出。