第一章

互感器及其二次回路機(jī)械與電氣工程系王銘第1章互感器及其二次回路互感器包括電壓互感器（TV/PT)和電流互感器(TA/CT)

作用接入方式變換作用電氣隔離作用高電壓、大電流變換為標(biāo)準(zhǔn)的低電壓、小電流。如100V，5A，1A將二次設(shè)備與一次設(shè)備隔離，保證設(shè)備人身安全電壓互感器

并聯(lián)形式電流互感器

串聯(lián)形式第一節(jié)電壓互感器

電壓互感器是一種小型的變壓器，其一次繞組并接于電力系統(tǒng)一次回路中，其二次繞組與儀表、繼電保護(hù)或自動(dòng)裝置的電壓線圈并聯(lián)。 常用的電壓互感器有三種：三相五柱式、三相三柱式和電容式電壓互感器。一、常用電壓互感器第一節(jié)電壓互感器（一）三相五柱式電壓互感器

U1V1W1U2W2V2第一節(jié)電壓互感器三相五柱式電壓互感器輔助二次繞組連接成開(kāi)口三角形的目的是為了構(gòu)成零序電壓濾過(guò)器，使mn端子上的電壓與一次系統(tǒng)三倍零序電壓成正比，即特點(diǎn)：一次繞組接成星形，中性點(diǎn)N1直接接地。主二次繞組接成星形，其引出端對(duì)外供電。輔助二次繞組連接成開(kāi)口三角形接線，形成零序電壓濾過(guò)器。三相五柱式電壓互感器由于既能檢測(cè)一次系統(tǒng)的相電壓、線電壓，又能檢測(cè)零序電壓，因此廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)中。第一節(jié)電壓互感器（二）三相三柱式電壓互感器三相三柱式電壓互感器沒(méi)有零序磁通的通路，因此中性點(diǎn)N1不允許接地，否則，當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，由于出現(xiàn)零序電流，致使互感器過(guò)熱，甚至燒壞。35kV以下主要應(yīng)用在35kV及以下小電流接地的電力系統(tǒng)中。第一節(jié)電壓互感器（三）電容式電壓互感器應(yīng)用在110kV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，用于檢測(cè)相電壓。U1U2二、電壓互感器的特點(diǎn)1.電壓互感器二次繞組的額定電壓當(dāng)一次繞組電壓等于額定值U1N時(shí)，二次主繞組額定相電壓為

V,線電壓為100V。對(duì)三相五柱式電壓互感器輔助二次繞組（開(kāi)口三角側(cè)）額定相電壓：用于35kV及以下中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)100/3V；用于110kV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)為100V。第一節(jié)電壓互感器確定原則：當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生單相(A相）金屬性接地時(shí)，要求開(kāi)口三角形繞組兩端的電壓為100V。

第一節(jié)電壓互感器35kV：相電壓100/3V110kV：相電壓100V主二次額定線電壓100V，額定相電壓一次額定值相電壓為:U1N2.電壓互感器的變比第一節(jié)電壓互感器

電壓互感器的變比等于一、二次繞組匝數(shù)比，也等于一、二次額定相電壓之比。（2）110kV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng),變比為對(duì)三相五柱式TV,其變比有兩種情況：(1)35kV及以下中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng),變比為3.電壓互感器正常運(yùn)行時(shí)近似空載狀態(tài)并接在電壓互感器二次繞組上的二次負(fù)載，是測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的電壓線圈，導(dǎo)線較細(xì)，阻抗較大，負(fù)載電流很小。所以電壓互感器正常運(yùn)行時(shí)近似于空載運(yùn)行。第一節(jié)電壓互感器從互感器角度從負(fù)載角度4.電壓互感器二次側(cè)不允許短路由于電壓互感器內(nèi)阻抗很小，若二次回路短路時(shí)，會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)的過(guò)電流，將損壞二次設(shè)備和危及人身安全。三、電壓互感器的極性及接線方式（一）電壓互感器的極性

電壓互感器的極性端采用減極性法標(biāo)注；同名端表示在某一瞬間，兩端子同時(shí)達(dá)到最高或最低電位；電壓互感器帶上負(fù)載后，一、二次電流方向是“頭進(jìn)頭出”。第一節(jié)電壓互感器第一節(jié)電壓互感器（二）電壓互感器的接線方式35kV：相電壓100/3V110kV：相電壓100V第一節(jié)電壓互感器一次系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，開(kāi)口三角形電壓與故障點(diǎn)的位置、故障類(lèi)型及電壓互感器的變比有關(guān)。下面分兩種情況介紹一次系統(tǒng)發(fā)生單相（L1）相金屬性接地時(shí)Umn的大小。第一節(jié)電壓互感器（1）35kV及以下中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)故障相對(duì)地電壓為零；非故障相對(duì)地電壓升高為線電壓；有效值為：第一節(jié)電壓互感器（2）110kV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)故障相對(duì)地電壓為零；非故障相對(duì)地電壓的大小和相位保持不變。有效值為：第一節(jié)電壓互感器由以上的分析可知：

當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生單相(L1相）金屬性接地時(shí)，兩種情況下開(kāi)口三角形繞組兩端的電壓均為100V。

一、對(duì)電壓互感器二次回路的要求（1）電壓互感器的接線方式應(yīng)滿足測(cè)量?jī)x表、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置檢測(cè)回路的具體要求。（2）應(yīng)裝設(shè)短路保護(hù)。（3）應(yīng)有一個(gè)可靠的接地點(diǎn)。（4）應(yīng)有防止從二次回路向一次回路反饋電壓的措施。（5）對(duì)雙母線上的電壓互感器，應(yīng)有可靠的二次切換回路。第二節(jié)電壓互感器二次回路U1U2二、電壓互感器二次回路的短路保護(hù)電壓互感器內(nèi)阻很小，當(dāng)其二次回路發(fā)生短路故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流，將損壞二次繞組，危及二次設(shè)備及人身安全，所以電壓互感器不允許短路，且必須在二次側(cè)裝設(shè)短路保護(hù)設(shè)備。

第二節(jié)電壓互感器二次回路設(shè)置短路保護(hù)的原因：二、電壓互感器二次回路的短路保護(hù)短路保護(hù)設(shè)備熔斷器自動(dòng)開(kāi)關(guān)一般用于35kV及以下電網(wǎng)一般用于110kV及以上電網(wǎng)第二節(jié)電壓互感器二次回路設(shè)置短路保護(hù)的方法：設(shè)置接地的目的防止一次繞組與二次繞組間的絕緣損壞后，一次側(cè)高電壓竄入二次側(cè)，危及人身和設(shè)備安全，須設(shè)置安全接地點(diǎn)。接地方式的種類(lèi)V相接地:一般用于35kV及以下電網(wǎng)中性點(diǎn)接地:一般用于110kV及以上電網(wǎng)三、電壓互感器二次回路的安全接地第二節(jié)電壓互感器二次回路短路保護(hù)設(shè)備配置接地保護(hù)設(shè)備配置隔離開(kāi)關(guān)輔助觸點(diǎn)35KV110KV輔助二次繞組回路中不裝設(shè)熔斷器。原因：正常運(yùn)行時(shí)不起作用；而若熔斷器熔斷未被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一次系統(tǒng)接地故障時(shí)反而會(huì)使接地繼電器拒絕動(dòng)作。1、安全接地：V相接地，設(shè)在FU2之后。2、擊穿保險(xiǎn)器F的作用。3、電壓互感器隔離開(kāi)關(guān)輔助常開(kāi)接點(diǎn)QS1的作用。隔離開(kāi)關(guān)輔助觸點(diǎn)應(yīng)用于35KV及以下接地繼電器信號(hào)繼電器母線電壓小母線預(yù)告音響信號(hào)小母線應(yīng)用于35KV及以下三、110kV及以上系統(tǒng)電壓互感器的二次回路SM：LW2-5.5/F4-X觸點(diǎn)盒型式55觸點(diǎn)號(hào)1-22-31-45-66-75-8位置UV←—·——·—VW↑·——·——WU→——·——·1、短路保護(hù)：自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)2、安全接地：N點(diǎn)接地應(yīng)用于110KV及以上3、電壓互感器停運(yùn)時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)輔助觸點(diǎn)同時(shí)斷開(kāi)。原因：為防止短路保護(hù)動(dòng)作或電壓互感器二次回路斷線時(shí)，引起距離保護(hù)誤動(dòng)，需裝設(shè)電壓回路斷線信號(hào)裝置。

四、電壓互感器二次回路斷線信號(hào)裝置(后續(xù)課程)第二節(jié)電壓互感器二次回路第二節(jié)電壓互感器二次回路四、電壓互感器二次回路斷線信號(hào)裝置第二節(jié)電壓互感器二次回路正常運(yùn)行時(shí)：

N‘與N等電位，輔助二次繞組回路電壓也為零，斷線信號(hào)繼電器K不動(dòng)作。一相或兩相斷線時(shí)：N'與N間出現(xiàn)零序電壓，輔助二次繞組回路電壓仍為零，K動(dòng)作。一次系統(tǒng)接地故障時(shí)：N'與N間出現(xiàn)零序電壓，輔助二次繞組回路也出現(xiàn)零序電壓，K不動(dòng)作。三相斷線時(shí)：由于有C的存在，N'與N間出現(xiàn)電壓，輔助二次繞組回路電壓仍為零，K動(dòng)作。

三、110kV及以上系統(tǒng)電壓互感器的二次回路1、短路保護(hù)：自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)2、安全接地：N點(diǎn)接地3、QS1輔助接點(diǎn)的設(shè)置4、輔助二次繞組小母線的作用5、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SM的作用應(yīng)用于110KV及以上雙母線上電氣元件的二次電壓的切換第二節(jié)電壓互感器二次回路五、電壓互感器二次電壓切換電路原則隨同一次回路進(jìn)行切換方式利用隔離開(kāi)關(guān)輔助觸點(diǎn)和中間繼電器實(shí)現(xiàn)出線在Ⅰ母，QS1閉合，K1閉合，保護(hù)及測(cè)量?jī)x表接在Ⅰ組小母線出線在

Ⅱ母，QS2閉合，K2閉合，保護(hù)及測(cè)量?jī)x表接在Ⅱ組小母線Ⅰ母檢修

電流互感器是一種小型的變流器，它能夠?qū)⒁淮位芈返拇箅娏髯優(yōu)槎位芈返男‰娏鞑⒁?guī)范為標(biāo)準(zhǔn)值，其一次繞組串接于電力系統(tǒng)的一次回路中，二次繞組與儀表、繼電保護(hù)或自動(dòng)裝置的電流線圈相串聯(lián)。第三節(jié)電流互感器(TA/CT)一、電流互感器的結(jié)構(gòu)單匝單鐵芯、多匝單鐵芯、多匝雙鐵芯電流互感器。第三節(jié)電流互感器(TA/CT)零序電流互感器正常運(yùn)行（或?qū)ΨQ(chēng)短路）時(shí)：當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生單相接地（或不對(duì)稱(chēng)故障）時(shí)：ìK第三節(jié)電流互感器(TA/CT)二、電流互感器的特點(diǎn)1.電流互感器二次繞組的額定電流當(dāng)一次繞組流過(guò)額定電流時(shí)，二次繞組的額定相電流為5A、1A或0.5A。2.電流互感器正常運(yùn)行時(shí)接近短路狀態(tài)串接在電流互感器二次繞組上的負(fù)載，是測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的電流線圈，導(dǎo)線較粗，阻抗較小，則二次繞組的端電壓較低，相當(dāng)于短路狀態(tài)。第三節(jié)電流互感器(TA/CT)從負(fù)載角度二、電流互感器的特點(diǎn)3.電流互感器二次側(cè)不允許開(kāi)路電流互感器正常運(yùn)行時(shí)，二次電流有去磁作用，使合成磁動(dòng)勢(shì)很()。當(dāng)二次側(cè)開(kāi)路時(shí)，二次電流的去磁作用立即消失，一次電流完全變成了激磁電流，使合成磁動(dòng)勢(shì)突然增大。這時(shí)，在二次側(cè)感應(yīng)出數(shù)百伏至數(shù)千伏的高電壓，危及二次設(shè)備及人身安全。所以，運(yùn)行中的電流互感器嚴(yán)禁二次回路開(kāi)路。第三節(jié)電流互感器(TA/CT)從互感器角度二、電流互感器的特點(diǎn)4.電流互感器的變比

電流互感器的變比等于一、二次額定相電流之比，并與一、二次繞組匝數(shù)成反比。第三節(jié)電流互感器(TA/CT)相電流三、電流互感器的極性及接線方式（一）電流互感器的極性第三節(jié)電流互感器(TA/CT)

電流互感器極性端標(biāo)注的方法和符號(hào)如圖1-13，即“頭進(jìn)頭出”。按圖中標(biāo)注電流正方向時(shí)，在忽略電流互感器相位差的情況下，一次電流與二次電流相位相同。如圖（b）。

H1H2K1K2K(a)(b)圖1-13電流互感器的極性標(biāo)注(a)極性標(biāo)注（b）電流相量圖第三節(jié)電流互感器(TA/CT)三、電流互感器的極性及接線方式（二）電流互感器的接線方式

單相接線兩相電流差接線三相星形接線兩相V形(不完全星形）接線三相三角形接線三相零序接線特點(diǎn)：接線系數(shù)kco等于1；能反映各種類(lèi)型短路故障?？捎糜跍y(cè)量回路和保護(hù)回路。第三節(jié)電流互感器(TA/CT)三、電流互感器的極性及接線方式（二）電流互感器的接線方式1.三相星形接線方式

負(fù)載電流二次繞組電流Koc=特點(diǎn)：接線系數(shù)等于1；三相電流對(duì)稱(chēng)時(shí)，在N′與N的連接線中流過(guò)-ìV

；不能完整反映單相接地故障；可用于測(cè)量回路和保護(hù)回路。第三節(jié)電流互感器(TA/CT)（二）電流互感器的接線方式

2.兩相V形(不完全星形）接線方式ìv第三節(jié)電流互感器(TA/CT)（二）電流互感器的接線方式

3.三相三角形接線方式

正常運(yùn)行時(shí)，流過(guò)每相負(fù)載的電流是兩相電流的相量差，即特點(diǎn)：流過(guò)每相負(fù)載的電流等于相電流的倍，因此接線系數(shù)等于；能反映各種類(lèi)型短路故障；主要用于保護(hù)回路。

第三節(jié)電流互感器(TA/CT)3.三相三角形接線方式4.三相零序接線方式正常運(yùn)行（或?qū)ΨQ(chēng)短路）時(shí)，二次負(fù)載電流為當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(shí)，二次負(fù)載電流為第三節(jié)電流互感器(TA/CT)主要用于繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置回路，測(cè)量?jī)x表回路一般不用。四、電流互感器的誤差、準(zhǔn)確度等級(jí)及10%誤差曲線1.誤差電流互感器的誤差包括相角誤差(°)和電流誤差(%)。2.準(zhǔn)確度等級(jí)電流互感器的準(zhǔn)確度等級(jí)是指在規(guī)定的二次負(fù)載范圍內(nèi)，一次電流為額定值時(shí)，電流誤差的最大值，用百分?jǐn)?shù)“%”表示。第三節(jié)電流互感器(TA/CT)第三節(jié)電流互感器(TA/CT)2.準(zhǔn)確度等級(jí)準(zhǔn)確度等級(jí)分為0.2，0.5，1，3，10（10P或10P10或l0P20）等五級(jí)。

0.2