互感器
来源: | 作者:bdxuehui | 发布时间: 2020-12-15 | 1230 次浏览 | 分享到:

 

描述

互感器(instrument transformer)又称为仪用变压器,是电流互感器和电压互感器的统称。能将高电压变成低电压、大电流变成小电流,用于量测或保护系统。其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压(100V)或标准小电流(5A1A,均指额定值),以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时互感器还可用来隔开高电压系统,以保证人身和设备的安全。

工作原理:

在供电用电的线路中,电流相差从几安到几万安,电压相差从几伏到几百万伏。线路中电流电压都比较高,如直接测量是非常危险的。为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流电压,使用互感器起到变流变压和电气隔离的作用。 显示仪表大部分是指针式的电流电压表,所以电流互感器的二次电流大多数是安培级的(如5等)。随着时代发展,电量测量大多已经达到数字化,而计算机的采样的信号一般为毫安级(0-5V4-20mA等)。微型电流互感器二次电流为毫安级,主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。微型电流互感器称之为仪用电流互感器。(仪用电流互感器有一层含义是在实验室使用的多电流比精密电流互感器,一般用于扩大仪表量程

电流互感器原理线路图微型电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作,变压器变换的是电压而微型电流互感器变换的是电流罢了。绕组N1接被测电流,称为一次绕组(或原边绕组、初级绕组);绕组N2接测量仪表,称为二次绕组(或副边绕组、次级绕组)。

微型电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比,叫实际电流比K。微型电流互感器在额定工作电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比,用Kn表示。Kn=I1n/I2n

 

用途

电力系统为了传输电能,往往采用交流电压、大电流回路把电力送往用户,无法用仪表进行直接测量。互感器的作用,就是将交流电压和大电流按比例降到可以用仪表直接测量的数值,便于仪表直接测量,同时为继电保护和自动装置提供电源。电力系统用互感器是将电网高电压、大电流的信息传递到低电压、小电流二次侧的计量、测量仪表及继电保护、自动装置的一种特殊变压器,是一次系统和二次系统的联络元件,其一次绕组接入电网,二次绕组分别与测量仪表、保护装置等互相连接。互感器与测量仪表和计量装置配合,可以测量一次系统的电压、电流和电能;与继电保护和自动装置配合,可以构成对电网各种故障的电气保护和自动控制。互感器性能的好坏,直接影响到电力系统测量、计量的准确性和继电器保护装置动作的可靠性。

电流互感器的主要参数包括:

额定容量

  额定二次电流通过二次额定负荷时所消耗的视在功率。额定容量可以用视在功率V.A表示,也可以用二次额定负荷阻抗Ω表示。

  一次额定电流

  允许通过电流互感器一次绕组的用电负荷电流。用于电力系统的电流互感器一次额定电流为525000A,用于试验设备的精密电流互感器为 0.150000A。电流互感器可在一次额定电流下长期运行,负荷电流超过额定电流值时叫做过负荷,电流互感器长期过负荷运行,会烧坏绕组或减少使用寿命。

  二次额定电流

  允许通过电流互感器二次绕组的一次感应电流。

  额定电流比(变比)

  一次额定电流与二次额定电流之比。

  额定电压

  一次绕组长期对地能够承受的最大电压(有效值以kV为单位),应不低于所接线路的额定相电压。电流互感器的额定电压分为0.5361035110220330500kV等几种电压等级。

  10%倍数

  在指定的二次负荷和任意功率因数下,电流互感器的电流误差为-10%时,一次电流对其额定值的倍数。10%倍数是与继电保护有关的技术指标。

  准确度等级

  表示互感器本身误差(比差和角差)的等级。(http://www.pw0.cn电工之家)目前电流互感器的准确度等级分为0.0011多种级别,与原来相比准确度提高很大。用于发电厂、变电站、用电单位配电控制盘上的电气仪表一般采用0.5级或0.2;用于设备、线路的继电保护一般不低于1;用于电能计量时,视被测负荷容量或用电量多少依据规程要求来选择(见第一讲)

  比差

  互感器的误差包括比差和角差两部分。比值误差简称比差,一般用符号f表示,它等于实际的二次电流与折算到二次侧的一次电流的差值,与折算到二次侧的一次电流的比值,以百分数表示。

  角差

  相角误差简称角差,一般用符号δ表示,它是旋转180°后的二次电流向量与一次电流向量之间的相位差。规定二次电流向量超前于一次电流向量δ为正值,反之为负值,用分(’)为计算单位。

电压互感器主要参数包括:

1、电压互感器的额定电压

    电压互感器额定一次电压指所接一次电网电压,根据一次绕组接线方式的不同。其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、操作过电压及可能出现的异常运行方式下的电压,如小电流接地系统方式下的单相接地。

 

    电压互感器二次额定电压值生产规定为100100/3V100/3V,以实现仪表和继电器标准化。根据系统运行故障分析进行制作,规定110kV及以上中性点直接接地系统,基本绕组额定二次电压值为100/3V,剩余电压绕组的额定电压值为100V;中性点不接地系统,基本绕组额定二次电压值为100/3v,剩余电压绕组的额定电压值为100/3V

    电压互感器的变比也是一个重要参数,当一次额定电压与二次额定电压确定后,其变比即确定。

2、电压互感器的误差

    对于电磁式电压互感器,由于励磁电流、绕组的电阻及电抗的存在,当电流流过一次及二次绕组时要产生电压降和电压偏移,使电压互感器产生电压比值误差和相位误差。

    对于电容式电压互感器,由于电容分压器的分压误差以及电流流过中间变压器、补偿电抗器产生的压降,也会使电压互感器产生比值误差和相角误差。

    电压互感器的相位误差是指一次电压与二次电压相量的相位之差。相量方向是以理想电压互感器的相位差为零来确定。当二次电压超前一次电压相量时,相位差为正值。

3、电压互感器的准确等级

    电压互感器的准确等级是以其电压误差和相角误差值来表征的。互感器相关国家标准定义的准确等级是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内,当二次负荷功率因数为0.8(滞后)时的电误差最大限值。国家规定电压互感器的准确等级分为4级,即0.20.513级。0.2级用于实验室的精密测量;0.51级一般用于发配电设备的测量和保护;计量根据客户的不同.采用0.20.5级;3级则用于非精密测量。用于保护的准确等级有3P6PP表示保护)。

4、电压互感器的额定容量

    电压互感器二次绕组及剩余电压绕组的额定容量输出标准值是101525305075100150200250300400500VA。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。

电压互感器准确等级和容量有密切关系,同一台电压互感器对应不同的准确等级可以有不同的容量。若使用时二次负荷超过了该准确等级对应的容量范围,则实际准确等级将达不到铭牌上规定的准确等级。在实际安装中要求保证额定容量能满足一台电压互感器带双母线所有线路二次侧负荷的能力,即选用测量仪表或继电保护等线圈所消耗的功率(或额定功率)之和小于电压互感器的额定容量。