《电能计量基础及新技术(第二版) 第2章 电能计量用互感器.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电能计量基础及新技术(第二版) 第2章 电能计量用互感器.ppt（42页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 电能计量用互感器电能计量用互感器第第2章章电流电流互感互感器器电电压互压互感器感器光光电互电互感器感器第一节第一节 电流互感器电流互感器电流互感器电流互感器四、接线方式与四、接线方式与退磁退磁三、工作原理三、工作原理与误差与误差二、技术二、技术参数参数六、注意六、注意事项事项五、选择五、选择一、种类、一、种类、结构与型号结构与型号一、种类、结构与型号一、种类、结构与型号1 1、分类、分类按外形（低压按外形（低压TATA）：羊角式和穿心式；）：羊角式和穿心式；一、种类、结构与型号一、种类、结构与型号按电压等级：低压式和高压式；按电压等级：低压式和高压式；按一次线圈的匝数：单匝式和多匝式；按一次
2、线圈的匝数：单匝式和多匝式；按安装方法：支持式和穿墙式；按安装方法：支持式和穿墙式；按安装地点：户内式和户外式；按安装地点：户内式和户外式；按铁芯多少：单铁芯和多铁芯；按铁芯多少：单铁芯和多铁芯；按绝缘方式：干式（用空气绝缘并冷却）、按绝缘方式：干式（用空气绝缘并冷却）、油浸式、瓷绝缘、环氧树脂浇注绝缘。油浸式、瓷绝缘、环氧树脂浇注绝缘。一、种类、结构与型号一、种类、结构与型号2 2、结构示意图、结构示意图一、种类、结构与型号一、种类、结构与型号3 3、型号、型号TATA的型号一般表示为：的型号一般表示为：其中第一个字母固定为L，表示电流互感器；L额定电流额定电流准确度等级准确度等级额定电压额
3、定电压第第二二个个字字母母A穿穿墙墙式式B支持式支持式D贯贯穿式穿式单单匝匝F贯贯穿式复匝穿式复匝M 贯贯穿式母穿式母线线型型R装入式装入式Q线线圈式圈式C瓷箱式瓷箱式Z支柱式支柱式Y低低压压型型 J接地保接地保护护第第 三三个个字字母母Z浇浇注注绝缘绝缘C瓷瓷绝缘绝缘W户户外装置外装置B过过流保流保护护G改改进进型型D差差动动保保护护S速速饱饱和和J树树脂脂浇浇注注Q加加强强型型K塑料外壳塑料外壳二、电流互感器的技术参数二、电流互感器的技术参数准确度等级额定电流额定电压二次额定负荷1234额定容量 15保证准确度等级的情况下，二次所接电流线圈、测量仪表总阻抗的额定值I2e通过额定二次负荷Z2
4、e所需要的视在功率S2e。有2.5VA、5VA、10VA、15VA和20VA等规格。一次额定电流：50、75、100、150、1000、10000、15000、25000A等。二次额定电流I2e一般为5A，用于330KV及以上电网时I2e为1A0.1级及以上的为标准互感器用于实验室和标准仪器中；0.2、0.5级用于现场电能计量；1.0级及以下用于监测电流、功率、功率因数和继电保护装置中电流互感器的准确度等级有：0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、10.0 级指一次线圈与地(或与二次回路)之间的绝缘电压。三、电流互感器的工作原理与比差、角差三、电流互感器的工作原
5、理与比差、角差1 1、电流互感器的工作原理、电流互感器的工作原理一次绕组与被测电路串联，二次绕组与电能表的电流线一次绕组与被测电路串联，二次绕组与电能表的电流线圈串联。电能表的电流线圈内阻很小，所以电流互感器圈串联。电能表的电流线圈内阻很小，所以电流互感器相当于二次短路运行的变压器。相当于二次短路运行的变压器。三、电流互感器的工作原理与比差、角差三、电流互感器的工作原理与比差、角差根据变压器的工作原理有：根据变压器的工作原理有：理想情况下理想情况下 ，则有，则有 有效值的关系：有效值的关系：即：即：额定变比额定变比：三、电流互感器的工作原理与比差、角差三、电流互感器的工作原理与比差、角差2 2
6、、电流互感器的比差、角差、电流互感器的比差、角差电流互感器在实际运行中会产生变比误差，简称比差；电流互感器在实际运行中会产生变比误差，简称比差；还有相位角误差，简称角差。还有相位角误差，简称角差。由于由于 ，因此会引起电流互感器的比差，因此会引起电流互感器的比差 和角差和角差 。角差。角差 一般为正，比差一般为正，比差 一般为负一般为负。出厂前的电流互感器二次匝数N2要适当减少0.5匝2匝，以补偿负的比差三、电流互感器的工作原理与比差、角差三、电流互感器的工作原理与比差、角差电流互感器的比差电流互感器的比差 、角差、角差 和一次实际电流和一次实际电流 的的有效值关系分别为有效值关系分别为一次实
7、际电流小于一次额定电流的一次实际电流小于一次额定电流的3030时，比差很大，时，比差很大，一般称为一般称为“大马拉小车大马拉小车”一次实际电流越接近一次实际电流越接近额定电流，电流互感额定电流，电流互感器的比差、角差越小。器的比差、角差越小。“大马大马”指的是一次额定指的是一次额定电流很大的互感器，电流很大的互感器，“小小车车”指的是小负荷电流，指的是小负荷电流，此时比差一般为负，少计此时比差一般为负，少计电量，给供电公司带来损电量，给供电公司带来损失。失。电流互感器的误差特性电流互感器的误差特性 四、电流互感器的接线方式四、电流互感器的接线方式电能计量装置技术管理规程电能计量装置技术管理规程
8、中要求中要求“对三相三线制接对三相三线制接线的电能计量装置，其线的电能计量装置，其2 2台电流互感器二次绕组与电能表台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用四线连接。对三相四线制连接的电能计量装置，之间宜采用四线连接。对三相四线制连接的电能计量装置，其其3 3台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用六线连接台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用六线连接”。电流互感器的退磁电流互感器的退磁 为保证电流互感器的准确度，要对电为保证电流互感器的准确度，要对电流互感器进行周期校验和现场试验。试验流互感器进行周期校验和现场试验。试验过程中可能采用过直流电源，或在大电流过程中可能采用过直流电源，或在大电流下工
9、作时突然切断电源，或二次绕组偶然下工作时突然切断电源，或二次绕组偶然开路，都会使电流互感器铁芯线圈中产生开路，都会使电流互感器铁芯线圈中产生剩磁，即一次线圈断电的情况下，铁芯仍剩磁，即一次线圈断电的情况下，铁芯仍有磁性。这种磁性会影响电流互感器的误有磁性。这种磁性会影响电流互感器的误差特性，因此投入使用前或误差检定前首差特性，因此投入使用前或误差检定前首先须对电流互感器进行退磁，即用特殊的先须对电流互感器进行退磁，即用特殊的方法消除剩磁。方法消除剩磁。五、电流互感器的选择五、电流互感器的选择电流互感器应选择符合国家标准、经有关部门鉴定为质量电流互感器应选择符合国家标准、经有关部门鉴定为质量优良
10、，准许进入电力系统的产品。优良，准许进入电力系统的产品。正确选择额定电压和海拔高度。正确选择额定电压和海拔高度。正确选择电流互感器的一次额定电流。正确选择电流互感器的一次额定电流。正确选择电流互感器的二次额定功率。正确选择电流互感器的二次额定功率。二次实际容量S2与二次额定容量S2e 之间满足：应保证正常运行中的一次实际负荷电流达到额定值的60%左右，至少应不小于30%六、使用电流互感器（六、使用电流互感器（TA）注意事项）注意事项1 1、电流互感器运行中二次不允许开路。、电流互感器运行中二次不允许开路。2 2、电流互感器必须按减极性连接。、电流互感器必须按减极性连接。3 3、高压电流互感器二
11、次、高压电流互感器二次K K2 2端要可靠接地，防止一次侧端要可靠接地，防止一次侧的高压窜入二次侧。的高压窜入二次侧。4 4、低压负荷电流为、低压负荷电流为50A50A以上时，应采用电流互感器接入以上时，应采用电流互感器接入方式。方式。5为防止窃电可将电流互感器二次的为防止窃电可将电流互感器二次的K1、K2端用一端用一小盒罩住，并加上铅封。小盒罩住，并加上铅封。6户外安装的高压电流互感器，当互感器至电能表距户外安装的高压电流互感器，当互感器至电能表距离较长时，宜采用二次额定电流为离较长时，宜采用二次额定电流为1A的电流互感器，的电流互感器，以适应二次连线电阻较大的实际情况。以适应二次连线电阻较
12、大的实际情况。若开路，二次线圈两端会出现瞬时高压，危及人身及设备安全；且一次电流全部用于激磁将导致磁饱和，铁芯和线圈将因过热而损坏。第二节第二节 电压互感器电压互感器电压互感器电压互感器四、接线方式四、接线方式三、工作原理三、工作原理与误差与误差二、技术二、技术参数参数六、注意六、注意事项事项五、选择五、选择一、种类、一、种类、结构与型号结构与型号一、电压互感器的种类、结构与型号一、电压互感器的种类、结构与型号1 1、铁芯式电压互感器的分类、铁芯式电压互感器的分类按相数：单相、三相；按相数：单相、三相；按安装地点：户内式和户外式。按安装地点：户内式和户外式。户外式互感器的表面都带有伞裙，用以防
13、户外式互感器的表面都带有伞裙，用以防雨和增加绝缘性能；雨和增加绝缘性能；按绝缘方法：干式、浇注式、油浸式、瓷按绝缘方法：干式、浇注式、油浸式、瓷箱式。箱式。2 2、结构示意图、结构示意图 a）外形图 （b）取出部分一、电压互感器的种类、结构与型号一、电压互感器的种类、结构与型号一、电压互感器的种类、结构与型号一、电压互感器的种类、结构与型号3 3、型号、型号TVTV的型号一般表示为：的型号一般表示为：额定电压额定电压第第一一个个字字母母J电压互感器电压互感器HJ仪用电压互感器仪用电压互感器第第二二个个字字母母D单相单相S三相三相C串级结构串级结构第第三三个个字字母母J油浸式油浸式G干式干式C瓷
14、箱式瓷箱式Z浇注绝缘浇注绝缘第第四四个个字字母母F胶封型胶封型J接地保护接地保护W五柱三绕组五柱三绕组B三柱带补偿绕组三柱带补偿绕组二、电压互感器的技术参数二、电压互感器的技术参数准确度等级额定电压额定电压电压互感器的准确度等电压互感器的准确度等级可分为：级可分为：0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、5.0 级级准确度等级准确度等级指加在三相电压指加在三相电压互感器一次绕组上互感器一次绕组上的额定线电压，应的额定线电压，应与供电线路的线电与供电线路的线电压相适应。压相适应。指在功率因数为指在功率因数为0.8（滞后）（滞后）时，二次绕组输出的额定视时，二次绕组输
15、出的额定视在功率，其标准值为在功率，其标准值为10、15、25、30、50、75、100、150、200、250、300、400、500VA。0.2、0.5级的用级的用于现场电能计量于现场电能计量二次绕组的额定电压，当Vv接线时为100V；当Yy接线时为100/V。额定容量额定容量三、电压互感器的工作原理三、电压互感器的工作原理电压互感器的工作原理与电力变压器相似，同样是由电压互感器的工作原理与电力变压器相似，同样是由相互绝缘的一、二次绕组绕在公共的闭合铁芯上组成相互绝缘的一、二次绕组绕在公共的闭合铁芯上组成的：的：电压互感器的一次绕组与被测负载并联，电压互感器的一次绕组与被测负载并联，二次绕
16、组与测量仪表的电压线圈并联。与二次绕组与测量仪表的电压线圈并联。与电力变压器的主要区别其一是两者容量不电力变压器的主要区别其一是两者容量不同，其二是电压互感器的二次负荷同，其二是电压互感器的二次负荷电电能表电压线圈的输入阻抗很大，因此电压能表电压线圈的输入阻抗很大，因此电压互感器相当于开路运行的变压器。互感器相当于开路运行的变压器。四、电压互感器的误差四、电压互感器的误差电压互感器的误差主要来源于激磁电流和二次电流在一、电压互感器的误差主要来源于激磁电流和二次电流在一、二次绕组的铜电阻和漏抗中的压降。比差：二次绕组的铜电阻和漏抗中的压降。比差：其中：其中：U U1 1实际一次电压有效值；实际一
17、次电压有效值；U U2 2实际二次电压有效值；实际二次电压有效值；一般为负值，因此出厂前的电压互感器，N2的匝数要适当增多几匝，以补偿实际电压互感器由于激磁电流和二次电流在一、二次绕组的铜电阻和漏抗中的压降引起的负的比差。KU额定变比；额定变比；实际变比实际变比；电压互感器二次连线电阻压降引起负误差电压互感器二次连线电阻压降引起负误差 电压互感器二次连接导线上有电阻，当二电压互感器二次连接导线上有电阻，当二次电流通过二次连线时，在该二次连线的次电流通过二次连线时，在该二次连线的电阻上会产生压降，使加在电能表两端的电阻上会产生压降，使加在电能表两端的电压电压 小于电压互感器二次绕组出线端小于电压
18、互感器二次绕组出线端的端电压的端电压 ，从而产生负误差，少计电量。，从而产生负误差，少计电量。以单相电压互感器为例：二次连线以单相电压互感器为例：二次连线电阻上的压降必定引起负误差。电阻上的压降必定引起负误差。电压互感器二次连线电阻压降图示电压互感器二次连线电阻压降图示限制电压互感器二次回路电压降的规定限制电压互感器二次回路电压降的规定 DL/T 4882000电能计量装电能计量装置技术管理规程置技术管理规程规定规定“I、II类用类用于贸易结算的电能计量装置中的电压互感于贸易结算的电能计量装置中的电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的压的0.2；其
19、它电能计量装置中电压互；其它电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的电压的0.5”。图图212 JSJW-10型三相五柱式电压互感器型三相五柱式电压互感器 (a)外观图外观图 (b)原理接线原理接线图图213 铁芯油浸串级式电压互感器（以铁芯油浸串级式电压互感器（以110KV的为例）的为例）（a）内部结构图）内部结构图 （b）接线原理图）接线原理图电容分压式电压互感器电容分压式电压互感器 五、电压互感器的接线方式五、电压互感器的接线方式1 1电压互感器的电压互感器的VvVv接线接线两台相互绝缘接于相与相之间的单相电压互感器连接如图两台相
20、互绝缘接于相与相之间的单相电压互感器连接如图所示：所示：Vv接线广泛用于中性点绝缘系统或经消弧线圈接地的35kV及以下的高压三相系统，特别是10kV三相系统五、电压互感器的接线方式五、电压互感器的接线方式2 2电压互感器的电压互感器的YynYyn接线接线这种接法采用一台三芯五柱式三相电压互感器，这种接法采用一台三芯五柱式三相电压互感器，YynYyn接接线如图所示：线如图所示：多用于对地绝缘的高压三相系统，二次侧中性线引出并接地五、电压互感器的接线方式五、电压互感器的接线方式3 3电压互感器的电压互感器的YNynYNyn接线接线这种接线互感器绕组是按相电压设计的，所以既可获这种接线互感器绕组是按
21、相电压设计的，所以既可获取线电压，又可获取相电压。取线电压，又可获取相电压。YNyn接线用于110kV及以上电压等级的中性点直接接地系统，常采用三台单相电压互感器构成三相电压互感器组六、六、选择使用电压互感器注意事项选择使用电压互感器注意事项 1 1、电压互感器应选用符合国家标准，并经有关、电压互感器应选用符合国家标准，并经有关部门鉴定为质量优良，准许进入电力系统的产部门鉴定为质量优良，准许进入电力系统的产品品2 2、要正确选择电压互感器的额定电压，选择时、要正确选择电压互感器的额定电压，选择时该额定电压该额定电压 应大于接入的被测电压应大于接入的被测电压 的的0.90.9倍，小于倍，小于1.
22、11.1倍。倍。即即六、六、选择使用电压互感器注意事项选择使用电压互感器注意事项3 3、按要求的相序接线，防止接错极性，否则将引起某相的、按要求的相序接线，防止接错极性，否则将引起某相的线电压升高线电压升高 倍或降低倍或降低 倍，引起错误计量。倍，引起错误计量。4 4、二次侧要可靠接地，以防一次侧的高压窜入二次侧造成危、二次侧要可靠接地，以防一次侧的高压窜入二次侧造成危害，保证人身及电能表的安全。害，保证人身及电能表的安全。5 5、二次侧严禁短路，否则造成烧断一次侧熔断器，计量停止。、二次侧严禁短路，否则造成烧断一次侧熔断器，计量停止。六、六、选择使用电压互感器注意事项选择使用电压互感器注意事
23、项5、正确选择电压互感器的额定二次容量。选择 的原则是：或者或者或者组合互感器组合互感器 第三节第三节 其他互感器介绍其他互感器介绍 具电流互感器和电压互感器组成的一个整体，装在计量具电流互感器和电压互感器组成的一个整体，装在计量箱内，一次高压侧接高压回路，二次低压侧接入试验接线盒，箱内，一次高压侧接高压回路，二次低压侧接入试验接线盒，有油浸式和环氧树脂浇注式，前者在户外使用，后者在户内有油浸式和环氧树脂浇注式，前者在户外使用，后者在户内使用，电压等级一般有使用，电压等级一般有35kV、10kV两种两种。电子式电流互感器电子式电流互感器图图219 利用利用Rogowski线圈测量电流的原理图。
24、线圈测量电流的原理图。（a）Rogowski线圈结构线圈结构 （b）电子式电流互感器原理框图）电子式电流互感器原理框图电子式电流互感器利用一次母线穿过空心线圈（电子式电流互感器利用一次母线穿过空心线圈（Rogowski）对被测一次电流信号进行采样，空芯线圈输出的感应电压与对被测一次电流信号进行采样，空芯线圈输出的感应电压与一次电流的变化律成正比，这个信号再经过一次电流的变化律成正比，这个信号再经过AD转换装置转转换装置转换为数字信号，并进行运算，换算出与一次电流成正比的量。换为数字信号，并进行运算，换算出与一次电流成正比的量。电子式电流互感器为了降低对绝缘的电子式电流互感器为了降低对绝缘的要求
25、，高压端到低压端的信号传输利用光要求，高压端到低压端的信号传输利用光纤来承担。利用光纤作为高压端和低压端纤来承担。利用光纤作为高压端和低压端的信号传输媒质，具有绝缘简单、造价低、的信号传输媒质，具有绝缘简单、造价低、技术成熟等优点，而且不易受干扰，传输技术成熟等优点，而且不易受干扰，传输距离远。距离远。Rogowski线圈是一种特殊结构线圈是一种特殊结构的空心线圈，相当于电流传感器，测量准的空心线圈，相当于电流传感器，测量准确度高、测量范围大、通频带宽、无剩磁、确度高、测量范围大、通频带宽、无剩磁、制造成本低。制造成本低。电子式电流互感器电子式电流互感器 光互感器是高新技术在互感器设计中的应用
26、，它分为两类：光互感器是高新技术在互感器设计中的应用，它分为两类：一类是光电压互感器一类是光电压互感器OPT(Optical Potential OPT(Optical Potential Transformer)Transformer)，原理是波克尔斯，原理是波克尔斯(PockelsPockels)电光效应。电光效应。电压电压电场电场被测母线的电场在影响传感头。被测母线的电场在影响传感头。另一类为光电流互感器另一类为光电流互感器OCT(Optical Current Transformer)OCT(Optical Current Transformer)，原理是法拉第，原理是法拉第(Fara
27、day)(Faraday)磁光效应。磁光效应。电流电流磁场磁场被测母线的磁场在影响传感头。被测母线的磁场在影响传感头。光互感器光互感器光互感器具有以下明显优势：光互感器具有以下明显优势：体积小、质量轻；体积小、质量轻；抗干扰能力强，具有良好的绝缘性能，可降低互感器在保证其绝抗干扰能力强，具有良好的绝缘性能，可降低互感器在保证其绝缘性能上的投资；缘性能上的投资；不会产生磁饱和现象，可以完整地传递交、直流信号，能同时满不会产生磁饱和现象，可以完整地传递交、直流信号，能同时满足计量和继电保护的需要，避免多个足计量和继电保护的需要，避免多个TA的重复投资，实现信息共的重复投资，实现信息共享；享；测量准确度、灵敏度高，动态范围大，其额定电流可由几十安至测量准确度、灵敏度高，动态范围大，其额定电流可由几十安至几千安，过电流范围可达几十万安；几千安，过电流范围可达几十万安；具有良好的频率特性，响应速度快，可测出高压线路的谐波电流，具有良好的频率特性，响应速度快，可测出高压线路的谐波电流，进行电流暂态、高频大电流的测量，捕获故障时瞬变过程中的电进行电流暂态、高频大电流的测量，捕获故障时瞬变过程中的电流波形；流波形；可与光纤通信系统相结合，构成可靠地检测、传输一体化的数据可与光纤通信系统相结合，构成可靠地检测、传输一体化的数据采集系统。采集系统。具有很高的性能价格比。具有很高的性能价格比。