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互感器的介紹

更新時(shí)間：2012-07-27    瀏覽量：3730

 

 
互感器：：電流互感器和電壓互感器的統(tǒng)稱。將高電壓變成低電壓、大電流變成小電流，用于量測(cè)或保護(hù)系統(tǒng)。
工作原理
互感器原理圖
都有。為便于二次儀表測(cè)量需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流，另外線路上的電壓都比較高如直接測(cè)量是非常危險(xiǎn)的。電流互感器就起到變流和電氣隔離作用。顯示儀表大部分是指針式的電流電壓表，所以電流互感器的二次電流大多數(shù)是安培級(jí)的（如5等）。隨著時(shí)代發(fā)展，電量測(cè)量大多已經(jīng)達(dá)到數(shù)字化，而計(jì)算機(jī)的采樣的信號(hào)一般為毫安級(jí)（0-5V、4-20mA等）。微型電流互感器二次電流為毫安級(jí)，主要起大互感器與采樣之間的橋梁作用。微型電流互感器稱之為“儀用電流互感器。（“儀用電流互感器”有一層含義是在實(shí)驗(yàn)室使用的多電流比精密電流互感器，一般用于擴(kuò)大儀表量程。） ”
　　微型電流互感器一次繞組電流I1與二次繞組I2的電流比，叫實(shí)際電流比K。微型電流互感器在額定工作電流下工作時(shí)的電流比叫電流互感器額定電流比，用Kn表示。Kn=I1n/I2n
結(jié)構(gòu)原理
　　普通電流互感器結(jié)構(gòu)原理：電流互感器的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，由相互絕緣的一次繞組、二次繞組、鐵心以及構(gòu)架、殼體、接線端子等組成。其工作原理與變壓器基本相同，一次繞組的匝數(shù)（N1）較少，直接串聯(lián)于電源線路中，一次負(fù)荷電流（）通過(guò)一次繞組時(shí)，產(chǎn)生的交變磁通感應(yīng)產(chǎn)生按比例減小的二次電流（）；二次繞組的匝數(shù)（N2）較多，與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負(fù)荷（Z）串聯(lián)形成閉合回路，由于一次繞組與二次繞組有相等的安培匝數(shù)，I1N1=I2N2，電流互感器額定電流比電流互感器實(shí)際運(yùn)行中負(fù)荷阻抗很小，二次繞組接近于短路狀態(tài)，相當(dāng)于一個(gè)短路運(yùn)行的變壓器。
　　多抽頭電流互感器。這種型號(hào)的電流互感器，一次繞組不變，在繞制二次繞組時(shí)，增加幾個(gè)抽頭，以獲得多個(gè)不同變比。它具有一個(gè)鐵心和一個(gè)匝數(shù)固定的一次繞組，其二次繞組用絕緣銅線繞在套裝于鐵心上的絕緣筒上，將不同變比的二次繞組抽頭引出，接在接線端子座上，每個(gè)抽頭設(shè)置各自的接線端子，這樣就形成了多個(gè)變比，此種電流互感器的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)負(fù)荷電流變比，調(diào)換二次接線端子的接線來(lái)改變變比，而不需要更換電流互感器，給使用提供了方便。
　　不同變比電流互感器。這種型號(hào)的電流互感器具有同一個(gè)鐵心和一次繞組，而二次繞組則分為兩個(gè)匝數(shù)不同、各自獨(dú)立的繞組，以滿足同一負(fù)荷電流情況下不同變比、不同度等級(jí)的需要，例如在同一負(fù)荷情況下，為了電能計(jì)量，要求變比較小一些（以滿足負(fù)荷電流在一次額定值的2/3左右），度等級(jí)高一些（如1K1.1K2為200/5.0.2級(jí)）；而用電設(shè)備的繼電保護(hù)，考慮到故障電流的保護(hù)系數(shù)較大，則要求變比較大一些，度等級(jí)可以稍低一點(diǎn)（如2K1.2K2為300/5.1級(jí)）。
　　一次繞組可調(diào)，二次多繞組電流互感器。這種電流互感器的特點(diǎn)是變比量程多，而且可以變更，多見于高壓電流互感器。其一次繞組分為兩段，分別穿過(guò)互感器的鐵心，二次繞組分為兩個(gè)帶抽頭的、不同度等級(jí)的獨(dú)立繞組。一次繞組與裝置在互感器外側(cè)的連接片連接，通過(guò)變更連接片的位置，使一次繞組形成串聯(lián)或并聯(lián)接線，從而改變一次繞組的匝數(shù)，以獲得不同的變比。帶抽頭的二次繞組自身分為兩個(gè)不同變比和不同度等級(jí)的繞組，隨著一次繞組連接片位置的變更，一次繞組匝數(shù)相應(yīng)改變，其變比也隨之改變，這樣就形成了多量程的變比。帶抽頭的二次獨(dú)立繞組的不同變比和不同度等級(jí)，可以分別應(yīng)用于電能計(jì)量、指示儀表、變送器、繼電保護(hù)等，以滿足各自不同的使用要求。
　　組合式電流電壓互感器。組合式互感器由電流互感器和電壓互感器組合而成，多安裝于高壓計(jì)量箱、柜，用作計(jì)量電能或用作用電設(shè)備繼電保護(hù)裝置的電源。組合式電流電壓互感器是將兩臺(tái)或三臺(tái)電流互感器的一次、二次繞組及鐵心和電壓互感器的一、二次繞組及鐵心，固定在鋼體構(gòu)架上，浸入裝有變壓器油的箱體內(nèi)，其一、二次繞組出線均引出，接在箱體外的高、低壓瓷瓶上，形成絕緣、封閉的整體。一次側(cè)與供電線路連接，二次側(cè)與計(jì)量裝置或繼電保護(hù)裝置連接。根據(jù)不同的需要，組合式電流電壓互感器分為V/V接線和Y/Y接線兩種，以計(jì)量三相負(fù)荷平衡或不平衡時(shí)的電能。
主要作用
微型互感器
表直接測(cè)量的數(shù)值，便于儀表直接測(cè)量，同時(shí)為繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置提供電源。電力系統(tǒng)用互感器是將電網(wǎng)高電壓、大電流的信息傳遞到低電壓、小電流二次側(cè)的計(jì)量、測(cè)量?jī)x表及繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置的一種特殊變壓器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)元件，其一次繞組接入電網(wǎng)，二次繞組分別與測(cè)量?jī)x表、保護(hù)裝置等互相連接?；ジ衅髋c測(cè)量?jī)x表和計(jì)量裝置配合，可以測(cè)量一次系統(tǒng)的電壓、電流和電能；與繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置配合，可以構(gòu)成對(duì)電網(wǎng)各種故障的電氣保護(hù)和自動(dòng)控制。互感器性能的好壞，直接影響到電力系統(tǒng)測(cè)量、計(jì)量的性和繼電器保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性。
　　互感器分為電壓互感器和電流互感器兩大類，其主要作用有：將一次系統(tǒng)的電壓、電流信息地傳遞到二次側(cè)相關(guān)設(shè)備；將一次系統(tǒng)的高電壓、大電流變換為二次側(cè)的低電壓（標(biāo)準(zhǔn)值）、小電流（標(biāo)準(zhǔn)值），使測(cè)量、計(jì)量?jī)x表和繼電器等裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并降低了對(duì)二次設(shè)備的絕緣要求；將二次側(cè)設(shè)備以及二次系統(tǒng)與一次系統(tǒng)高壓設(shè)備在電氣方面很好地隔離，從而了二次設(shè)備和人身的安全。
基本特點(diǎn)
示意圖
*取決于被測(cè)電路的負(fù)荷電流．而與二次電流無(wú)關(guān)；（2）電流互感器二次線圈所接儀表和繼電器的電流線圈阻抗都很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態(tài)下運(yùn)行。
　　電流互感器一、二次額定電流之比，稱為電流互感器的額定互感比：kn=I1n/I2n
　　因?yàn)橐淮尉€圈額定電流I1n己標(biāo)準(zhǔn)化，二次線圈額定電流I2n統(tǒng)一為5（1或0.5）安，所以電流互感器額定互感比亦已標(biāo)準(zhǔn)化。kn還可以近似地表示為互感器一、二次線圈的匝數(shù)比，即kn≈kN=N1/N2式中N1.N2為一、二線圈的匝數(shù)。
發(fā)展歷程
　　互感器zui早出現(xiàn)于19世紀(jì)末。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，互感器的電壓等
互感器
　　隨著很多新材料的不斷應(yīng)用，互感器也出現(xiàn)了很多新的種類，電磁式互感器得到了比較充分的發(fā)展，其中鐵心式電流互感器以干式、油浸式和氣體絕緣式多種結(jié)構(gòu)適應(yīng)了電力建設(shè)的發(fā)展需求。然而隨著電力傳輸容量的不斷增長(zhǎng)，電網(wǎng)電壓等級(jí)的不斷提高及保護(hù)要求的不斷完善，一般的鐵心式電流互感器結(jié)構(gòu)已逐漸暴露出與之不相適應(yīng)的弱點(diǎn)，其固有的體積大、磁飽和、鐵磁諧振、動(dòng)態(tài)范圍小，使用頻帶窄等弱點(diǎn)，難以滿難以滿足新一代電力系統(tǒng)自動(dòng)化、電力數(shù)字網(wǎng)等的發(fā)展需要。
　　隨著光電子技術(shù)的迅速發(fā)展，許多科技發(fā)達(dá)國(guó)家已把目光轉(zhuǎn)向利用光學(xué)傳感技術(shù)和電子學(xué)方法來(lái)發(fā)展新型的電子式電流互感器，簡(jiǎn)稱光電電流互感器。電工協(xié)會(huì)已發(fā)布電子式電流互感器的標(biāo)準(zhǔn)。電子式互感器的含義，除了包括光電式的互感器，還包括其它各種利用電子測(cè)試原理的電壓、電流傳感器。
編輯本段互感器基本分類
電壓互感器
　　測(cè)量用電流互感器主要與測(cè)量?jī)x表配合，在線路正常工作狀態(tài)下，用來(lái)測(cè)量電流、電壓、功率等。測(cè)量用微型電流互感器主要要求： 1.絕緣可靠，2.足夠高的測(cè)量精度，3.當(dāng)被測(cè)線路發(fā)生故障出現(xiàn)的大電流時(shí)互感器應(yīng)在適當(dāng)?shù)牧砍虄?nèi)飽和（如500%的額定電流）以保護(hù)測(cè)量?jī)x表。保護(hù)用電流互感器保護(hù)用電流互感器主要與繼電裝置配合，在線路發(fā)生短路過(guò)載等故障時(shí)，向繼電裝置提供信號(hào)切斷故障電路，以保護(hù)供電系統(tǒng)的安全。保護(hù)用微型電流互感器的工作條件與測(cè)量用互感器*不同，保護(hù)用互感器只是在比正常電流大幾倍幾十倍的電流時(shí)才開始有效的工作。
電流互感器
　　利用變壓器原、副邊電流成比例的特點(diǎn)制成。其工作原理、等值電路也與一般變壓器相同，只是其原邊繞組串聯(lián)在被測(cè)電路中，且匝數(shù)很少；副邊繞組接電流表、繼電器電流線圈等低阻抗負(fù)載，近似短路。原邊電流（即被測(cè)電流）和副邊電流取決于被測(cè)線路的負(fù)載，而與電流互感器的副邊負(fù)載無(wú)關(guān)。由于副邊接近于短路，所以原、副邊電壓U1和都很小，勵(lì)磁電流也很小。 電流互感器運(yùn)行時(shí)，副邊不允許開路。因?yàn)橐坏╅_路，原邊電流均成為勵(lì)磁電流，使磁通和副邊電壓大大超過(guò)正常值而危及人身和設(shè)備安全。因此，電流互感器副邊回路中不許接熔斷器，也不允許在運(yùn)行時(shí)未經(jīng)旁路就拆下電流表、繼電器等設(shè)備。電流互感器的接線方式按其所接負(fù)載的運(yùn)行要求確定。zui常用的接線方式為單相，三相星形和不*星形。 I0
組合互感器
　　組合互感器是將電壓互感器、電流互感器組合到一起的互感器。組合互感器可將高電壓變化為低電壓，將大電流變化為低電流，從而起到對(duì)電能計(jì)量的目的。
鉗形互感器
　　鉗形電流互感器是一款精密電流互感器（直流傳感器），是專門為電力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量計(jì)量使用特點(diǎn)設(shè)計(jì)的。該系列互感器選用高導(dǎo)磁材料制成，精度高。線性優(yōu)?？垢蓴_能力強(qiáng)等。使用時(shí)可以直接夾住母線或母排上無(wú)須截線停電其使用十分方便。Q8O系列鉗形電流互感器已多次被鐵道部門使用檢測(cè)目前D字開頭列車上高頻電流信號(hào)。交流電流變換器，它可配合多種測(cè)量?jī)x器，電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)儀、多功能電能表、示波器、數(shù)字萬(wàn)用表、雙鉗式接地電阻測(cè)試儀、雙鉗式相位伏安表等，　可在電力不斷電狀態(tài)下，對(duì)多種電參量進(jìn)行測(cè)量和比對(duì)。
零序互感器
　　零序電流保護(hù)的基本原理是基于基爾霍夫電流定律：流入電路中任一節(jié)點(diǎn)的復(fù)電流的代數(shù)和等于零。在線路與電氣設(shè)備正常的情況下，各相電流的矢量和等于零，因此，零序電流互感器的二次側(cè)繞組無(wú)信號(hào)輸出，執(zhí)行元件不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)的各相電流的矢量和不為零，故障電流使零序電流互感器的環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生磁通，零序電流互感器的二次側(cè)感應(yīng)電壓使執(zhí)行元件動(dòng)作，帶動(dòng)脫扣裝置，切換供電網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到接地故障保護(hù)的目的。 作用：當(dāng)電路中發(fā)生觸電或漏電故障時(shí)，保護(hù)動(dòng)作，切斷電源。使用：可在三相線路上各裝一個(gè)電流互感器，或讓三相導(dǎo)線一起穿過(guò)一零序電流互感器，也可在中性線上安裝一個(gè)零序電流互感器，利用其來(lái)檢測(cè)三相的電流矢量和。零序電流互感器采用ABS工程塑料外殼、全樹脂澆注成密封，有效避免了互感器在使用過(guò)程中的銹蝕。絕緣性能好，外形美觀。具有靈敏度高、線性度好運(yùn)行可靠，安裝方便等特點(diǎn)。其性能優(yōu)于一般的零序電流互感器，使用范圍廣泛，不僅適用于電磁型繼電保護(hù)，還能適用于電子和微機(jī)保護(hù)裝置。 N
編輯本段誤差測(cè)量
直流法
　　1.K1為同極性即互感器為減極性。如指針擺動(dòng)與上述相反為加極性。
交流法
　　補(bǔ)償量如下：
　　Δf=Nx/（N2-Nx）×100%
　　匝數(shù)補(bǔ)償
直流法測(cè)電流互感器極性
　　只對(duì)比差起到補(bǔ)償作用，補(bǔ)償量與二次負(fù)荷和電流大小無(wú)
互感器
關(guān)。補(bǔ)償匝數(shù)一般只有幾匝，匝數(shù)補(bǔ)償應(yīng)計(jì)算電流低端二次阻抗zui大時(shí)，和電流二次阻抗zui小時(shí)誤差。對(duì)于高精度的微型電流互感器匝數(shù)補(bǔ)償那怕只補(bǔ)償1匝，就會(huì)補(bǔ)償過(guò)量。這時(shí)可以采用半匝或分?jǐn)?shù)匝補(bǔ)償。但是電流互感器的匝數(shù)是以通過(guò)鐵芯窗口的封閉回路計(jì)算的，電流互感器的匝數(shù)是一匝一匝計(jì)算的，不存在半匝的情況。采用半匝或分?jǐn)?shù)匝補(bǔ)償必須采用輔助手段如：雙繞組、雙鐵芯等。輔助鐵芯補(bǔ)償對(duì)比差、
交流法測(cè)電流互感器極性
　　角差都起到補(bǔ)償作用，但輔助鐵芯補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ谱鞴に嚤容^復(fù)雜。電容補(bǔ)償，直接在二次繞組兩端并聯(lián)電容就可以。其對(duì)比差起正補(bǔ)償作用，補(bǔ)償大小與二次負(fù)荷Z=RiX中X分量成正比，與補(bǔ)償電容大小成正比；對(duì)角差都起到負(fù)補(bǔ)償，補(bǔ)償大小與二次負(fù)荷Z=RiX中R分量成正比，與補(bǔ)償電容大小成正比。電容補(bǔ)償是一種比較理想的補(bǔ)償方法。在微型精密電流互感器中，一般二次繞組直接接運(yùn)放的電流/電壓變換，其二次阻抗基本為0，此時(shí)電容補(bǔ)償?shù)淖饔镁捅容^小。一般可以在電流/電壓變換階段增加移相電路可以解決角差問(wèn)題。用戶可以根據(jù)電流互感器出廠時(shí)所帶的該互感器的檢驗(yàn)報(bào)告中檢驗(yàn)誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整計(jì)算移相電路。
編輯本段相關(guān)介紹
注意事項(xiàng)
　　電壓互感器（PT）和電流互感器（CT）是電力系統(tǒng)重要的電氣設(shè)備，它
電子元件
　　避免其極性接反就是要找到互感器輸入和輸出的“同名端”，具體的方法就是“點(diǎn)極性”。這里以電流互感器為例說(shuō)明如何點(diǎn)極性。具體方法是將指針式萬(wàn)用表接在互感器二次輸出繞組上，萬(wàn)用表打在直流電壓檔；然后將一節(jié)干電池的負(fù)極固定在電流互感器的一次輸出導(dǎo)線上；再用干電池的正極去“點(diǎn)”電流互感器的一次輸入導(dǎo)線，這樣在互感器一次回路就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)+（正）脈沖電流；同時(shí)觀察指針萬(wàn)用表的表針向哪個(gè)方向“偏移”，若萬(wàn)用表的表針從0由左向右偏移，j即表針“正啟”，說(shuō)明你接入的“電流互感器一次輸入端”與“指針式萬(wàn)用表正接線柱連接的電流互感器二次某輸出端”是同名端，而這種接線就稱為“正極性”或“減極性”；若萬(wàn)用表的表針從0由右向左偏移，即表針“反啟”，說(shuō)明你接入的“電流互感器一次輸入端”與“指針式萬(wàn)用表正接線柱連接的電流互感器二次某輸出端”不是同名端，而這種接線就稱為“反極性”或“加極性”。
類型區(qū)別
　　zui重要區(qū)別是在正常運(yùn)行時(shí)其工作狀態(tài)的不同，主要表現(xiàn)在以下幾
互感器設(shè)備
　　2）電壓互感器是用來(lái)測(cè)量電網(wǎng)高電壓的特殊變壓器，它能將高電壓按規(guī)定比例轉(zhuǎn)換為較低的電壓后，再連接到儀表上去測(cè)量。電壓互感器，原邊電壓無(wú)論是多少伏，而副邊電壓一般均規(guī)定為100伏，以供給電壓表、功率表及千瓦小時(shí)表和繼電器的電壓線圈所需要的電壓。
　　3）電流互感器二次可以短路，但是不得開路；電壓互感器二次可以開路，但是不得短路．把大電流按規(guī)定比例轉(zhuǎn)換為小電流的電氣設(shè)備，稱為電流互感器。電流互感器副邊的電流一般規(guī)定為5安或1安，以供給電流表、功率表、千瓦小時(shí)表和繼電器的電流線圈電流。
　　4）對(duì)于二次側(cè)的負(fù)荷來(lái)說(shuō)，電壓互感器的一次內(nèi)阻抗較小甚至可以忽略不計(jì)，大可以認(rèn)為電壓互感器是一個(gè)電壓源；而電流互感器的一次卻內(nèi)阻很大,以至可以認(rèn)為是一個(gè)內(nèi)阻無(wú)窮大的電流源。
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