电流互感器和电压互感器

图4－43是户内高压LQJ－10型电流互感器的外形图。它有两个铁心和两个二次绕组，分别为0．5级和3级、 0．5级用于测量，3级用于继电保护。
图4－44是户内低压LMZJI－0 5型（500～800／SA）的外形图。它不含一次绕组，穿过其铁心的母线就是其 一次绕组（相当于1匝）。它用于500V及以下的配电装置中。
或者加大二次接线的截面。电流互感器 二次接线的铜芯截面不得小于1.5mm2，铝 芯截面木得小于2.5 mm2（通常采用钢芯 线）。
• 关于电流互感器短路稳定度的校验，现在有的 新产品如LZZB6－10等直接给出了动稳定电流 峰值和1s热稳定电流有效值，因此其动稳定度 可按式（3－51）校验，其热稳定度可按式3－ 62）校验。但电流互感器的大多数产品是给出 动稳定倍数和热稳定倍数。
I0 N1
• 突然增大几十倍，因而会产生如下严重后果：
• ①铁心由于磁通剧增而过热，并产生剩磁，降 低铁心准确度级。
• ②由于电流互感器二次绕组匝数远比一次绕组 多，所以可感应出危险的高电压，危及人身和 设备安全。
• 因此电流互感器在工作时二次侧不允许开路。 在安装时，其二次接线要求牢靠，且不允许接 入熔断器和开关。
2．电流互感器的二次侧有一端必须接地
• 互感器二次侧一端接地，是为了防止其 一、二次绕组间绝缘击穿时，一次侧的 高电压窜入二次侧，危及人身和设备的 安全。
3．电流互感器在连接时，要注意其端子的极性
• 按照规定，我国互感器和变压器的绕组 端子，均采用“减极性”标号法。
• 所谓“减极性”标号法，就是互感器按 图4－46所示接线时，一次绕组接上电压， 二次绕组感应出电压。
第六节电流互感器和电压互感器
一、概述 二、电流互感器 三、电压互感器
第六节电流互感器和电压互感器
一、概述 电流互感器（current transformer，简称CT，
字 符 号 为 TA ） 又 称 仪 用 变 流 器 。 电 压 互 感 器 （voltage transformer，或potential transformer，简 称PT，文字符号为TV）又称仪用变压器。它们 合称为互感器（transformer）。从基本结构和工 作原理来说，互感器就是一种特殊变压器。
• 如果已知互感器的一次电流倍数 K1 ，就 可以相应的10％倍数曲线上查得对应的 允许二次负荷阻抗图4－45某型电流互感 器的10％倍数曲线 Z2a1 。因此电流互感器 满足保护条件的10％误差要求的条件为
•
Z2a1 Z2
（4－13）
• 假如电流互感器不满足式（4－10） 或式（4－13）的要求，则应改选较大变 流比或具有较大的 S2N 或 Z2a1 的互感器，
次绕组则与仪表、继电器等的电流线圈相串联，形成一个闭
合回路。由于这些电流线圈的阻抗很小，因此电流互感器工
作时二次回路接近于短路状态。二次绕组的额定电流一般为
SA。
电流互感器的一次电流与其二次电流之间有下列
关系：
（4－9）
I1
N 2
N1 I 2
Ki I2
式中，N1、N2。为电流互感器一次和二次绕组匝数；
（二）电流互感器Βιβλιοθήκη 类型和型号图4－41两相V形结线电流互感器的 一、二次侧电流相量图
电流互感器的类型很多。按一 次绕组的匝数分，有单匝式（包 括母线式、芯柱式、套管式）和 多匝式（包括线圈式、线环式、 串级式）。按一次电压分，有高压 和低压两大类。按用途分，有测量 用和保护用两大类。按准确度级分， 测量用电流互感器有0．1、0．2、0．5、l、3、5等级，保护用 电流互感器有5P和10P两级。
S2
I22N
Z2
I
2 2N
(
Zi RWL RXc )
或 S2 Si I22N (RWL RXC )
• 对于保护用电流互感器来说，通常采用 10P准确度级， 其复合误差限值为10％。由式（4－12）可以看出，在 互感器准确度级一定即允许的二次负荷值一定的条件 下，其二次负荷阻抗是与其二次电流或一次电流的平 方成反比的。因此一次电流越大，则允许的二次阻抗 越小；反之，一次电流越小，则允许的二次阻抗越大。 互感器的生产厂家一般按出厂试验绘制电流互感器误 差为10％时的一次电流倍数K1（即 I1 / I 2N ）与最大允许 的二次负荷阻抗Z 2a1 的关系曲线（简称10％倍数曲线）， 如图4－45所示。
互感器的功能主要是：
（l）用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝 缘这既可避免主电路的高电压直接引入仪表、继 电器等二次设备，又可防止仪表、继电器等二次 设备的故障影响主电路，提高一、二次电路的安 全性和可靠性，并有利于人身安全。
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流互感器
二、电流互感器
• （－）基本结构原理和结线方案 • （二）电流互感器的类型和型号 • （三）电流互感器的选择和校验 • （四）电流互感器使用注意事项
（线。3）由两图相4－电4流2的差相结量线图（可见知图，4－二4次0。侧）公这共种线结上线电也流称为为Ia两相I交c 叉，结
其量值为相电流的 3 倍。这种结线适于中性点不接地的三相三线
制电路中（如 6～10kV高压电路中）供作过电流继电保护之用，也
称为两相一继电器结线。
（4）三相星形结线（见图4－40d）这种结线中的三个电流线圈， 正好反应各相的电流，广泛用在负荷一般不平衡的三相四线制系统 如 TN系统中，也用在负荷可能不平衡的三相三线制系统中，作三 相电流、电能测量及过电流继电保护之用。
高压电流互感器多制成不同准确度级的两个铁心和两个二次绕组， 分别接测量仪表和继电器，以满足测量和保护的不同要求。
电气测量对电流互感器的准确度要求较高，且要求在短路时仪表受 的冲击小，因此测量用电流互感器的铁心在一次电路短路时应易于饱和， 以限制二次电流的增长倍数。而继电保护用电流互感器的铁心则在一次 电流短路时不应饱和，使二次电流能与一次短路电流成比例地增长，以 适应保护灵敏度的要求。
知，其一次电流I1，产生的磁动势 I2N2，绝大部分 被二次电流I2产生的磁动势 I1N1 所抵消，所以总 的磁动势很小，励磁电流I0 （即空载电流）只有一
次电流I1的百分之几。
• 但是当二次侧开路时，I2 0 ，这时迫使， I0 N1 I即1N1 ，使I0突然增大为I1 ，
而II10是一I1 次电路的负荷电流，只受一次电 路的负荷的影响，而与互感器二次负荷 的变化无关。由于I0突然增大几十倍，即 励磁磁动势 ；
• 在安装和使用电流互感器时，一定要注
意端子的极性，否则其二次仪表、继电
器中流过的电流就不是预想的甚至可能 引起事故。例如图4－40b中C相电流互感 器的K1、K2如果接反，则公共线中的电 流就不是相电流，而是相电流的 3 倍， 可能使电流表烧坏。
三、电压互感器
• （－）基本结构原理和结线方案 • （二）电压互感器的类型和型号 • （三）电压互感器的选择 • （四）电压互感器的使用注意事项
Ki为电流互感器的变流比，一般表示为额定的一次
和二次电流之比，即 Ki I1N / I 2N ，例如 100A／5A。
电流互感器在三相电路中有如图440所示的四种
常见的结线方案。图4－39电流互感器
电流互感器的结线方案
a）一相式b）两相V形c）两相电流差d）三相星形
（1）一相式结线（见图）电流线圈通过的电流，反应一次 电路相应相的电流，通常用于负荷平衡的三相电路如低压动 力线路中，供测量电流或接过负荷保护装置之用。
• （1）一个单相电压互感器的结线（见图 4－48a）供仪表、继电器接于一个线电 压。
• （2）两个单相电压互感器接成V／V形 （见图4－48b）供仪表、继电器接于三 相三线制电路的各个线电压，它广泛应 用在工厂变配电所的6～ 10kV高压配电 装置中。
• （3）三个单相电压互感器接成Y0／Y0 形（见图 4－48C）供电给要求线电压的 仪表、继电器，并供电给接相电压的绝
互感器
以上两种电流互感器都是环氧树脂或不饱 和树脂浇注绝缘的，较之老式的油浸式和干式 电流互感器的尺寸小，性能好，安全可靠，因 此现在生产的高低压成套配电装置中大都采用 这类新型电流互感器。
电流互感器全型号的表示和含义如下：
（三）电流互感器的选择和校验
电流互感器应按装设地点的条件及额定电压、一次电流、 二次电流（一般为5A）、准确度等级条件进行选择，并校验其 短路动稳定度和热稳定度。必须注意：电流互感器的准确度级 与其二次负荷容量有关。互感器二次负荷又不得大于其准确度 级所限定的额定二次负荷 S。N，即互感器满足准确度级要求 的条件为
• 动稳定倍数 Kes imax /( 2I1N ) ，因此其动稳定度 校验条件为
•
Kes ( 2I1N ) ish
（4－14）
• 热稳定倍数 Kt It / I1N ，因此其热稳定度校验条
件为 •
Kt I1N
2t
I
t (3)
ima
•或 •
Kt I1N
I (3)
tima t
• 一般电流互感器的热稳定试验时间t—IS，因 此上式可改写为
缘监视电压表。由于小接地电流系统在
一次侧发生单相接地时，另两相电压要
升高到线电压，所以绝缘监视电压表不
能接入按相电压选择的电压表，而要接
线电压选择，否则在发生单相接地时， 电压表可能被烧毁。
•
Kt I1N
I
(3)
tima
（四）电流互感器使用注意事项
• 1．电流互感器在工作时其二次侧不得开 路.
• 2．电流互感器的二次侧有一端必须接地 3．电流互感器在连接时，要注意其端子 的极性.
1．电流互感器在工作时其二次侧不得
开路
• 电流互感器在正常工作时，由于其二次负荷很小， 因此接近于短路状态。根据磁动势平衡方程 式 I1N1 I2 N2 I0 N1，（电流方向参看图4-39）可
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三、电压互感器
• （－）基本结构原理和结线方案 • 电压互感器的基本结构原理图如图4－47所示。
它的结构特点是：一次绕组匝数很多，而二次 绕组匝数很少，相当于降压变压器。工作时， 一次绕组并联在一次电路中，而二次绕组并联 仪表、继电器的电压线圈。由于这些电压线圈 的阻抗很大，所以电压互感器工作时二次绕组 接近于空载状态。二次绕组的额定电压一般为 100V。
• 电压互感器的一次电压；与其二次电压。 之间有下列关系：
U1 (N1 / N 2 )U 2 KuU 2
•
式中，N1、N
为电压互感器一次和二次绕
2
组匝数；K u为电压互感器的变压比，一般
表示为其额定一、 二次电压比，即
Ku U1N /U 2N
• 例如 10000V／100V。
电压互感器在三相电路中有如图4-48 所示的四种常见的结线方案
• 这时将一对同名端短接，则在另一对同 名端测出的电压U U1 U2 用“减极性” 法所确定的“同名端”，实际上就是 “同极性端”，即在同一瞬间，两个同 名端同为高电位或同为低电位。
• 按规定，电流互感器的一次绕组端子标 以L1、L2，二次绕组端子标以K1、K2， L1与K1为同名端，L2与K2为同名端。如 果一次电流I；从L1流向L2，则二次电流 应从K2流向K1，如图4－39所示。
2）两相V形结线这种结线也称为两相不完全星形结线。在继
电保护装置中，这种结线称为两相两继电器给线或两相的相
电流结线。在中性点不接地的三相三线制电路中，广泛用于
测量三相电流、电能及作过电流继电保护。由图4－41的相量 图可知，两相V形结线的公共线上电流为 Ia Ic Ib ，反应 的是未接电流互感器那一相的相电流。
S2N S2
• 电流互感器的二次负荷由二次回路的阻
抗
Z 2
决定，而
Z 2
应包括二次回路中所有
串联的仪表、继电器电流线圈的阻抗
Zi
连接导线的阻抗
Z WL
和所有接头的接
触电阻 Rxc 等。由于 Zi
和Z WL
中的感抗远
比其电阻小，因此可认：
Z2 Zi ZWL RXC
电流互感器的二次负荷按下式 计算：
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电压互感器
二、电流互感器
• （－）基本结构原理和结线方案
•
电流互感器的基本结构原理图如图4－39所示。它的结
构特点是：一次绕组匝数很少，有的型式电流互感器还没有
一次绕组，利用穿过其铁心的一次电路作为一次绕组（相当
于匝数为1），且一次绕组导体相当粗；而二次绕组匝数很
多，导体较细。工作时，一次绕组串接在一次电路中，而二