互感器在电力系统中起到什么作用?

2024-10-24 13:28:04 254
互感器的作用及特点
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互感器又称仪用变压器,是电流互感器和电压互感器的统称。互感器利用电磁感应原理,将高电压变成低电压、大电流变成小电流,是一种特殊的变压器。



一、互感器的作用

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电流互感器将高压系统中的电流或低压系统中的大电流,变成低压的标准的小电流(5A或1A);

电压互感器将系统的高电压变成标准的低电压(100V或100/√3V)。

  1. 配合电气仪表,测量线路和设备的电流、电压、电能;

  2. 配合继电保护及自动装置,对系统和设备进行过电流、过电压、过负荷和单相接地等保护;

  3. 使二次设备和工作人员与一次高压之间进行电气隔离,且二次侧有一点接地,保证了设备和人身的安全;

  4. 使电流和电压变换成统一的标准值,以利于仪表和继电器的标准化;

  5. 使二次设备用低电压、小电流连接控制,以便于集中控制;

  6. 使二次回路不受一次系统的限制,从而使接线简单化。



二、互感器的特点

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电流互感器

1)一次一次绕组串联在被测电路中,匝数很少,一般为一匝或几匝。一次电流完全取决于被测电路的负荷电流,而与二次负载无关。二次绕组匝数多,二次侧额定电流为5A或1A。

2)二次侧所串接的测量仪表和继电器的电流线圈阻抗很小,正常运行时接近于短路状态,因此一、二次感应电动势和端电压都很低,不超过十几伏。

3)运行中二次侧绝不允许开路。若二次开路,铁芯内的磁通将剧增,引起铁芯严重饱和,磁通波形畸变为平顶波;由于副绕组匝数多,感应电动势与磁通变化率成正比,因此,磁通过零时副绕组将产生很高的尖顶波电动势,峰值可达数千伏甚至万伏,这对工作人员和二次回路中的设备都有很高的危险;同时由于铁芯磁感应强度和铁损剧增,将使铁芯过热而损坏绝缘。

4)为防止电流互感器二次侧开路,规定二次侧不得装设熔断器,在运行中若需拆除仪表和继电器时,必须先用导线或短路压板将二次回路短接,以防止开路。

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电压互感器

1)从结构上讲是一种小容量、高变比的降压变压器,但它不输送电能,仅作为测量和保护用的标准电源。

2)二次回路的负载为阻抗恒定且很大的测量表计和继电保护及自动装置的电压线圈,二次工作电流小,相当于变压器的空载运行状态,消耗功率很小,二次电压基本上等于二次电动势,只取决于恒定的一次电压,所以测量电压具有一定的准确级。

3)二次绕组不能短路。由于电压互感器的正常负载是阻抗很大的仪表或继电器电压线圈,而发生短路后,二次回路阻抗仅仅是互感器二次绕组的阻抗,因此在二次回路中会产生很大的短路电流,影响测量表计的指示,造成继电保护误动,甚至烧毁互感器。

4)二次绕组及零序电压绕组的一端必须接地,否则在线路发生故障时,在二次绕组和零序电压绕组上将感应出高电压,危及仪表、继电器和人身安全。





三、互感器的型号含义
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型号
电流互感器


电流互感器可以按用途、结构型式、绝缘型式及一次绕组的型式来分类,如下图所示,电压流互感器的型号通常用横列拼音字母及数字表示。

第一个字母L表示电流互感器;第二个字母表示一次绕组型式或安装方式;第三个字母表示绝缘、结构形式;第四个字母表示结构形式或用途。


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型号
电压互感器


电压互感器按其结构形式,可分为单相、三相、双绕组、三绕组以及户外装置、户内装置等。如下图所示,电压互感器的型号通常用横列拼音字母及数字表示。

第一个字母J表示电压互感器;第二个字母表示相数;第三个字母表示绝缘形式;第四个字母表示结构形式。




四、互感器的工作原理

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电流互感器

电流互感器是按电磁感应原理工作的,一次绕组匝数很少,串联在被测线路里。二次绕组匝数较多,与测量仪表和继电器的电流线圈串联。运行中一次绕组内的电流取决于线路的负载电流,与二次负载无关。由于接在二次绕组内的测量仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小,所以电流互感器在正常运行时,接近于短路状态,相当于一个短路运行的变压器。

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电压互感器

电压互感器是利用电磁感应原理工作的,一次绕组匝数较多,二次绕组匝数较少,使用时一次绕组与被测量电路并联,二次绕组与测量仪表或继电器等电压线圈并联。由于测量仪表、继电器等电压线圈的阻抗很大,因此,电压互感器在正常运行中相当于一个空载运行的降压变压器,其二次电压基本上等于二次电动势值,且取决于恒定的一次电压值,所以电压互感器在准确度所允许的负载范围内,能够精确地测量一次电压。



五、互感器的主要参数

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电流互感器

1)变流比

电流互感器的变流比是指一次绕组与二次绕组额定电流之比。由于电流互感器二次绕组的额定电流都规定为5A或1A,所以变流比的大小取决于一次额定电流的大小。

2)误差和准确级次

(1)电流互感器的测量误差分为两种:一种是变比误差,简称比差;另一种是相角误差,简称角差。

(2)电流互感器的准确级次是以最大比差和角差来区分的,准确级次在数值上就是比差限值的百分数。

3)电流互感器的容量

电流互感器的容量是指其允许接入的二次负载功率S e (VA),由于S e =I^2^2eZ fz 。其中Zfz为二次负载阻抗,I2e为二次线圈额定电流(均为5A),因此通常用额定二次负载阻抗(Ω)来表示。

4)保护用电流互感器的10%倍数

所谓10%倍数就是指一次电流倍数增加到n倍(一般规定6~15倍)时,电流误差达到10%,此时的一次电流倍数n称为10%倍数。10%倍数越大表示互感器的过电流性能越好。

5)热稳定及动稳定倍数

电流互感器的热稳定及动稳定倍数,是表示互感器承受短路电流热作用和机械力作用的能力。

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电压互感器

1)变压比

电压互感器通常在铭牌上标出一次绕组和二次绕组的额定电压,变压比是指一次与二次绕组额定电压之比K=U 1e /U 2e 。

2)误差和准确级次

(1)电压互感器的测量误差分为两种:一种是变比误差,另一种是角误差。

(2)电压互感器的准确级是以最大比差和角差来区分的。由于电压互感器的误差与二次负载的大小有关,所以同一电压互感器对应于不同的二次负载容量,在铭牌上标注几种不同的准确级次,而电压互感器铭牌上所标定的最高的准确级次,称为标准准确级次。

3)电压互感器的容量

电压互感器的容量是指二次绕组允许接入的负荷功率,分为额定容量和最大容量两种,以VA值表示。

(1)额定容量

由于电压互感器的误差是随二次负载功率的大小而变化的,容量增大,准确度降低,所以铭牌上每一个给定容量是和一定的准确级次相对应的,通常所说的额定容量是指对应于最高准确级次的容量。

(2)最大容量

最大容量是允许发热条件规定的极限容量,除特殊情况及瞬时负荷需用外,一般正常运行情况下,二次负荷不应达到这个容量。

4)接线组别

电压互感器的接线组别,是指一次绕组与二次绕组线电压间的相位关系。10kV系统常用的单相电压互感器,接线组别为I,IO;三相电压互感器接线组别为Y,yn0或YN,yn0。






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