互感器PPT

电力工程系
任务五 互感器的 认识
主要内容 互感器的作用 电压互感器 （TV） 电流互感器 (TA) 新型互感器
（四）电压互感器（TV） 1. TV的工作特点
（1）TV的工作原理
TV的工作原理与普通变压器相同，结构原理和 接线也相似，但二次电压低、容量小（几十VA或几 百VA）且大多数情况下负荷衡定。 TV一次绕组和二次绕组的额定电压值比称为TV 的额定电压比，用KU表示，如果不考虑激磁损耗，即 为一二次绕组的匝数比。即
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（1）TA的准确度级（续）
我国GB1208-1997《电流互感器》规定测量用 的TA的测量精度有：0.1、0.2、0.5、1、3、5六个 准确度级 。
0.1、0.2级用于实验室精密测量和供电容量超 过一定值（月供电量超过100万KWh）的线路或用户 0.5级用于收费电能表
S2 N I Z 2 N
2 2N
由于二次电流已经标准化（5A或1A）,所以上 式中额定容量S2N可以用二次负载阻抗Z2N代替，称 为二次额定阻抗。互感器制造厂商提供电流互感 器的二次额定欧姆数，供使用者在设计计算时参 考。
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③运行中TV二次侧不允许短路。当二次侧短路 时，将产生很大的短路电流损坏TV。为保护二次绕 组，在二次侧出口处安装FU或快速自动空气开关，用 于短路或过载保护。
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 互感器 电压互感器
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1. 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。
Ki I N1 / I N 2
其中： K i — 额定电流比； I I N 1 、N 2 — 互感器一次、二次绕组的额定 电流之比。
0.5—1级用于盘式仪表和技术上用的电能表
3级、5级的TA用于一般测量和保护
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（2）TA的额定容量
TA的额定容量S2N在额定二次电流I2N和在某一准 确级的额定二次阻抗Z2N下，二次绕组的输出容量。
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（2）TA的接线
TA常用的接线方式有三种：单相式连接、星形 连接、不完全星形连接。 ① 单相式连接
U V W A L1 K1 K2 L2
由于只能测量一相的电 流以监视三相的运行，故通 常用于三相对称的电路中。
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（2）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。
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。
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根据磁势平衡原理，如果忽略了励磁电流时，则有：
K i I N 1 / I N 2 I1 / I 2 N 2 / N1 K N
其中：
— 工作电流； N 、 — 一次、二次绕组匝数； N
装入式（也叫套管式，可节 省套 管缘子而套装在变压器导 体引出线穿出外壳的油箱上）
2、按绝缘分
干式： （绝缘胶浸渍，
用于低压屋内配电装置）
浇注式（环氧树脂，用于
3—35KV) 油浸式和串级式（用变压 器油作绝缘， 用于10— 220KV TA中）
4、按工作原理分 电磁式
电容式
光电式 无线电式
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（二）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。
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U
V
W A A A
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② 星形连接 可测量三相电流，故用 于可能出现三相不对称的电 路中，以监视三相电路运行 的情况。 ③ 不完全星形连接 只用两台TA，测量两相 的电流，通过公共导线可测 量第三相的电流。用于发电 厂、变电所6—10KV馈线回 路测量和监视三相系统运行 情况。
I1 、2 I
1 2
K N — 匝数比。
可见，由测量出的二次电流 K i 乘以变比 I 2 即可 测得一次实际电流 I1 。
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2.
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。
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① 电流误差（比差）：
K i I 2 I1 I % 100 I1 I 2 N 2 I1 N1 I % 100 I1 N1
② 角误差：
I 0 N1 I % Sin( ) 100 I1 N1 I 0 N1 i Cos( ) 344 0 I1 N1
（一）互感器与系统的连接
电 流 互 感 器
TA将一次侧的大电流变换成二次侧的标 准小电流（5或1A），其一次绕组串联于被 测电路内，二次绕组与二次测量仪表和继电 器的电流线圈相串联。
电 压 互 感 器
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TV将一次侧的高电压变换成二次 侧的标准低电压（100或100/ V）， 3 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。
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。
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TA二次侧为什么不能开路？
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。
2
I2
U2
i
I2N2
c b
I1 I 0 K i I 2
相量图
由上式可以看出，由于TA本身的励磁损耗和磁饱 和的影响，测量出来的二次电流和实际的一次电流在 大小和相位上都不可能完全相等。使得测量结果有一 定的误差。用电流误差（比差）和角误差表示。
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5、按一次绕组匝数分
单匝式
多匝式
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电容式（电容器作绝缘，
用于110KV及其以上的电压 等级TA中）
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2. 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：
U 1N N1 U 1 KU KN U 2N N 2 U 2
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（2）TV的工作特点
①一次侧电压决定于电网电压，不受二次负 载影响。 ②正常运行时，TV二次侧近似工作在开路状态， 相当于空载运行的变压器。TV的二次负载是仪表、 继电器的电压线圈，匝数多、电抗大，电流小。
任务5
互感器的认知
知 识 目 标
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
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5. 电流互感器的接线
（1）电流互感器的极性
TA的极性用减极性原则注明，一次绕组用L1、 L2，二次绕组用K1、K2注明，L1、K1为同名端，L2、 K2为同名端。当一次电流从L1流入时，同时二次电 流从K1流出。 电气装置在安装接线时，同名端子不可接 错，否则会造成功率型测量仪表和继电保护工 作紊乱。
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3. TA的测量误差及影响因素
（1）测量误差
TA的等值电路如下图所示：
R1
X1
R2
X2
I1 U1
I0
R0
E2 X0
I2
U2
Zm
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右图中 I 2 为折算到一次 侧的二次电流。由磁动势平衡 原理：

I 1 N1 I 2 N 2 I 0 N1
可以得出：
+ a
I 0 N1
I 0 N1
I1 N1

o
E2
U V W
Wh
IU I
W
A
IV
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6. 电流互感器的类型和结构
（1）TA的类型 1、按安装地点分
户内式（20KV及以下） 户外式（35KV及以上）
wk.baidu.com
3、按安装方式：
支持式（平面和支柱上）
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4. TA的准确度级和额定容量
（1）TA的准确度级
TA的测量误差可用其准确度级来表示，根据其 测量误差的不同划分出不同的准确度级。准确度级 实质在规定的二次负荷变化范围内，一次电流为额 定值时的最大电流误差。
经济方面
安全方面
电力工程系
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。
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（三）电流互感器（TA）
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。