“十二五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材電能計量（第二版）祝小紅周敏主編中國電力出版社3-1電磁式電壓互感器3-2電容式電壓互感器3-3電磁式電流互感器3-4電子式互感器第三章測量用互感器1.互感器的作用互感器在電能計量裝置中的作用主要有以下三個方面:(1)擴大電能表的量程。(2)減少儀表的制造規(guī)格。(3)隔離高電壓、大電流,保證測量儀表與測試人員的安全。

第三章測量用互感器2.互感器的分類第三章測量用互感器根據(jù)工作原理可分為：電磁式、電容式、光電式按照功能可分為：電流互感器、電壓互感器根據(jù)用途可分為計量用、測量用、保護用互感器此外，根據(jù)使用地點不同、互感器絕緣結(jié)構(gòu)、測量對象、互感器二次繞組的不同也可以對互感器進行分類§3-1

電磁式電壓互感器常用的電壓互感器有電磁式和電容式兩種。在計量裝置中,目前使用最多的是電磁式電壓互感器?，F(xiàn)以電磁式電壓互感器為例說明其結(jié)構(gòu)、原理及使用?！?-1

電磁式電壓互感器一、電壓互感器的結(jié)構(gòu)及原理電壓互感器結(jié)構(gòu)單相電壓互感器的結(jié)構(gòu)單相電壓互感器的符號電壓互感器（TV）鐵芯一、二次繞組接線端子絕緣支撐物§3-1

電磁式電壓互感器一、電壓互感器的結(jié)構(gòu)及原理2.電壓互感器的工作原理理想情況下不約分表示10kV/100V110kV/100V220kV/100V電磁感應(yīng)原理§3-1

電磁式電壓互感器二、電壓互感器的銘牌參數(shù)電壓互感器型號的含義我國采用漢語拼音字母組成電壓互感器的型號,表示其主要結(jié)構(gòu)型式、絕緣類別和用途。電壓互感器型號含義如圖：§3-1

電磁式電壓互感器二、電壓互感器的銘牌參數(shù)電壓互感器型號的含義JDZJ—10型電壓互感器外形圖1—一次接線端;2—高壓絕緣套管;3—一、二次繞組,絕緣樹脂繞注;4—鐵芯(殼式);5—二次接線端子JDJ—10型單相電壓互感器(a)外形圖;(b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1—鐵芯;2—一次繞組;3—一次繞組引出端;4—二次繞組引出端;5—套管絕緣子;6—外殼例如：常見應(yīng)用廣泛的JDZJ—10型電壓互感器、JDJ—10型單相油浸式電壓互感器§3-1

電磁式電壓互感器二、電壓互感器的銘牌參數(shù)2.電壓互感器的主要參數(shù)(1)繞組的額定電壓(2)額定變比(3)額定二次負載(4)準確度等級額定一次電壓是可以長期加在一次繞組上的電壓

額定二次電壓是電壓互感器二次回路輸出的額定電壓值

額定一次、二次電壓之比，也等于一、二次繞組匝數(shù)比

電壓互感器的負載是指二次回路所接的測量儀表、連接導線、繼電保護裝置及回路接點總功率損耗的總和

常用測量用互感器有0.1、0.2、0.5、1級

§3-1

電磁式電壓互感器三、電壓互感器的誤差

比差(變比誤差)電壓互感器的比差為折算到一次回路的二次電壓與實際一次電壓的差值的百分比值,可表示為分子、分母同除以U2,可得高電壓U1TV

阻抗壓降低電壓U2阻抗壓降導致比差比差額定電壓比與實際電壓比之間的差異程度單位（％）；一般情況下較小，且為負值（小于1％）§3-1

電磁式電壓互感器三、電壓互感器的誤差2.角差(相位差)TV

高電壓低電壓阻抗壓降阻抗壓降導致角差我們把旋轉(zhuǎn)180°后的二次電壓相量(-U·'2)與一次側(cè)電壓相量(U·1)之相位差(δU)稱為電壓互感器的相位差,簡稱角差,單位用“分”表示。規(guī)定當-U·'2超前U·1時為正值,如圖所示,反之則為負值。在一般情況下,都相對較小(δU<2°)?！?-1

電磁式電壓互感器三、電壓互感器的誤差3.電壓互感器誤差與工作條件的關(guān)系工作條件一次電壓：空載比差和角差隨著電壓的增大先減小后增大

二次負載：隨著負載電流的增加，比差負誤差增大，角差正誤差增大二次導線壓降：與二次負載大小、性質(zhì)及接線方式有關(guān)此外，負荷功率因數(shù)及工作頻率也會對電壓互感器的誤差產(chǎn)生影響?！?-1

電磁式電壓互感器三、電壓互感器的誤差3.電壓互感器誤差與工作條件的關(guān)系1).一次電壓：電壓互感器一次側(cè)電壓增大,鐵芯磁通密度增加,磁導率和損耗角均增大,當電壓進一步增大,鐵芯將趨向飽和,磁化曲線趨向平坦,磁導率下降?！?-1

電磁式電壓互感器三、電壓互感器的誤差3.電壓互感器誤差與工作條件的關(guān)系2).二次負載：二次負載對比差、角差產(chǎn)生影響是二次電流在繞組中產(chǎn)生的電壓降所致。因此,限制繞組導線的電流密度,減小繞組的漏磁,以降低漏抗是提高電壓互感器準確度的有效措施之一。§3-1

電磁式電壓互感器三、電壓互感器的誤差3.電壓互感器誤差與工作條件的關(guān)系3).二次導線壓降：1)單相電壓互感器二次導線壓降及其誤差?！?-1

電磁式電壓互感器三、電壓互感器的誤差3.電壓互感器誤差與工作條件的關(guān)系3).二次導線壓降：2)負荷V形接法時二次導線壓降及其誤差?！?-1

電磁式電壓互感器四、電壓互感器的正確使用1.電壓互感器的接線方式(a)一臺單相電壓互感器的接線,可測量線電壓或相對地電壓?！?-1

電磁式電壓互感器四、電壓互感器的正確使用1.電壓互感器的接線方式(b)兩臺單相電壓互感器（TV）的V，v接線方式缺點：僅測量二次線電壓100V一次、二次線電壓均構(gòu)成V形V,v接法廣泛用于中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的35kV以下的高壓三相系統(tǒng)，特別是10kV三相系統(tǒng)?！?-1

電磁式電壓互感器四、電壓互感器的正確使用1.電壓互感器的接線方式(c)一臺三相三鐵芯柱式電壓互感器Y,yn接線方式缺點：當二次負載不平衡時，可能引起較大的誤差；為了防止高壓側(cè)單相接地故障，高壓側(cè)中性點不允許接地，故不能測量對地電壓Y，yn接法多用于小電流接地的高壓三相系統(tǒng)，一般將二次側(cè)中性線引出，接成Y，yno接法§3-1

電磁式電壓互感器四、電壓互感器的正確使用1.電壓互感器的接線方式(d)一臺三相五鐵芯柱式電壓互感器YN,yn接線方式二次側(cè)開口三角輔助繞組可供監(jiān)視絕緣一、二次側(cè)均有中性線引出，可供測量線電壓、相電壓和保護用三相五鐵芯柱式電壓互感器YN,yn接線方式多用于小電流接地系統(tǒng)?！?-1

電磁式電壓互感器四、電壓互感器的正確使用1.電壓互感器的接線方式(e)三臺單相電壓互感器構(gòu)成YN,yn接線方式一、二次側(cè)均有中性線引出，可供測量線電壓、相電壓和保護用二次側(cè)開口三角輔助繞組可供監(jiān)視絕緣三臺單相電壓互感器構(gòu)成的YN,yn接線方式多用于大電流接地系統(tǒng)，廣泛用于110kV及其以上系統(tǒng)?！?-1

電磁式電壓互感器四、電壓互感器的正確使用2.電壓互感器(TV)的選擇額定電壓接線方式額定二次負載準確度等級小電流接地三相三線系統(tǒng)一般采用V,v接法，大電流接地三相四線系統(tǒng)一般采用三只單相電壓互感器的YN,yn接法對Ⅰ、Ⅱ類電能計量裝置，應(yīng)選用0.2級的電壓互感器；對Ⅲ、Ⅳ類電能計量裝置應(yīng)選用0.5級的電壓互感器二次導線截面Ⅰ、Ⅱ類用于貿(mào)易結(jié)算的電能計量裝置中電壓互感器二次回路導線壓降應(yīng)不大于其額定二次電壓的0.2％；其他電能計量裝置中應(yīng)不大于其額定二次電壓的0.5％。

§3-2

電容式電壓互感器采用具有容性阻抗的電容式電壓互感器(TVC),可消除諧振的根源?！?-2

電容式電壓互感器一、電容式電壓互感器的特點110kV及以上高壓系統(tǒng)TVC測電壓、功率載波通信誤差調(diào)整方便、靈活絕緣可靠性高，耦合電容器耐雷電沖擊能力強

運行中不需要定期檢修，維護工作量小絕緣易監(jiān)測，成本低誤差穩(wěn)定性較差，易受溫度、電網(wǎng)頻率的影響§3-2

電容式電壓互感器二、電容式電壓互感器的原理(1)電容分壓器C1、C2串聯(lián)電容分壓C1—主電容；C2—分壓電容主電容、分壓電容串聯(lián)接于高壓相線與地之間分壓比§3-2

電容式電壓互感器二、電容式電壓互感器的原理(2)補償電抗器L補償電抗器用于補償分壓電容容抗、減小綜合電抗,提高準確度。補償電抗器可接在電容分壓器和中間變壓器之間,也可布置在中間變壓器的接地端。在對補償電容器的參數(shù)進行選擇時,應(yīng)使其工作點接近串聯(lián)諧振點,并適當過補償。一般情況下,補償后剩余電抗應(yīng)低于±5%的電容分壓器容抗。§3-2

電容式電壓互感器二、電容式電壓互感器的原理(3)中間變壓器TV中間變壓器將中間電壓UC2變換為標準的二次電壓。二次繞組通常有兩個或3個,其中1個或兩個為二次相電壓繞組,1個為剩余電壓繞組,電壓分別為100/3V和100V。§3-2

電容式電壓互感器二、電容式電壓互感器的原理(4)鐵磁諧振與暫態(tài)響應(yīng)中間變壓器將中間電壓UC2變換為標準的二次電壓。二次繞組通常有兩個或3個,其中1個或兩個為二次相電壓繞組,1個為剩余電壓繞組,電壓分別為100/3V和100V?！?-2

電容式電壓互感器二、電容式電壓互感器的原理（5）電容分壓式電壓互感器原理接線圖C1—主電容；C2—分壓電容；CK—補償電容；L—補償電抗器；rd—阻尼電阻；TV—電壓互感器；P1—發(fā)電間隙100V或57.7V電壓測量儀表繼電保護分壓中間TV§3-2

電容式電壓互感器二、電容式電壓互感器的原理電容式電壓互感器與電磁式電壓互感器的不同點在于以下幾個方面:§3-2

電容式電壓互感器三、影響電容式電壓互感器誤差的因素影響因素分壓電容：額定中間電壓：電網(wǎng)頻率：電容量增大，則容抗減小，誤差也相應(yīng)減小

互感器的準確度等級越高，其影響相對較大

提高中間電壓，誤差減??；分壓比正比于中間電壓環(huán)境溫度：溫度變化量為負值,附加誤差為負值。反之,為正值§3-2

電容式電壓互感器四、減小電容式電壓互感器誤差的措施采取措施增大勵磁阻抗：降低工作磁通密度

：減小TV導線截面、匝數(shù)

：適當提高分壓電壓，一般為10～30kV

磁通密度降低，勵磁阻抗增大

盡量諧振：應(yīng)盡量使補償電抗器、中間變壓器與電容器諧振

此外，增大負載阻抗，減小負荷電流，也可達到減小負載誤差的目的§3-3

電磁式電流互感器第三節(jié)電流互感器§3-3

電磁式電流互感器一、電流互感器的結(jié)構(gòu)及原理1、電流互感器（TA）的結(jié)構(gòu)TA鐵芯一、二次繞組接線端子絕緣支撐物電流互感器符號圖輔助繞組、鐵芯§3-3

電磁式電流互感器一、電流互感器的結(jié)構(gòu)及原理2.電流互感器的原理變壓器電磁感應(yīng)原理∴理想情況下工作原理電流互感器額定變比100A/5A150A/5A200A/5A不約分表示電磁式電壓互感器電流互感器§3-3

電磁式電流互感器二、電流互感器的銘牌參數(shù)1.電流互感器的型號含義∴理想情況下在電流互感器的銘牌上,應(yīng)標有電壓等級、一次和二次電流、準確度等級、額定容量(或額定負載)、安裝方式、絕緣方式、極性標志等。§3-3

電磁式電流互感器二、電流互感器的銘牌參數(shù)1.電流互感器的型號含義例如§3-3

電磁式電流互感器二、電流互感器的銘牌參數(shù)2.電流互感器的主要參數(shù)∴理想情況下額定電壓額定變比額定二次負載準確度等級電流互感器的額定電壓是指一次繞組長期能承受的最大工頻有效值電壓，通常用線電壓表示

額定一次、二次電流之比，也等于一、二次繞組匝數(shù)反比

額定二次電流通過二次額定負荷阻抗時所消耗的視在功率常用測量用互感器有0.1、0.2、0.2S、0.5S、0.5、1級

S級電流互感器與普通電流互感器相比，最大的區(qū)別在于S級電流互感器在低負載時的誤差特性比普通電流互感器好寬量限S級電流互感器與普通電流互感器的區(qū)別§3-3

電磁式電流互感器三、電流互感器的誤差1.比差(變比誤差)∴理想情況下大電流I1小電流I2比差折算到一次回路的二次電流與實際一次電流的差值的百分比值額定電流變比與實際電流變比之間的差異程度單位（％）；一般情況下較?。ㄐ∮?％）§3-3

電磁式電流互感器三、電流互感器的誤差2.角差(相位差)∴理想情況下內(nèi)部損耗導致我們把旋轉(zhuǎn)180°后的二次電流相量與一次側(cè)電流相量之相位差稱為電流互感器的相位差，簡稱角差

單位（分）；一般情況下較?。ㄐ∮?°）角差有正負為正為負

§3-3

電磁式電流互感器三、電流互感器的誤差3.影響電流互感器誤差的主要因素∴理想情況下影響因素一次電流：二次負載：負載功率因數(shù)：一次電流越接近一次電流額定值，比差和角差越趨近于零比差隨按正弦曲線規(guī)律變化，角差按余弦曲線規(guī)律變化

二次負荷阻抗增加，比差向負方向增大，角差向正向增大此外，工作頻率也會對電流互感器的誤差產(chǎn)生影響?？稍?0Hz～60Hz的頻率范圍使用

§3-3

電磁式電流互感器三、電流互感器的正確使用1.電流互感器的接線方式∴理想情況下(1)V形接線。V形接線又稱不完全星形接線a.電流互感器（TA）的V形混相接線方式電流互感器（TA）的V形混相接線在二次側(cè)的公共線上可獲得電流

缺點：接線容易出錯，且發(fā)生錯誤接線后，不易查找

常用于三相三線系統(tǒng)§3-3

電磁式電流互感器三、電流互感器的正確使用1.電流互感器的接線方式∴理想情況下(1)V形接線。V形接線又稱不完全星形接線b.電流互感器（TA）的V形分相接線方式各相電流相互獨立，使得錯誤接線機率相對減少，提高了準確度與可靠性DL/T448-2000《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》中，將分相接法列為三相三線系統(tǒng)標準接線方式電流互感器（TA）的V形分相接線兩臺電流互感器宜采用四線連接§3-3

電磁式電流互感器三、電流互感器的正確使用1.電流互感器的接線方式∴理想情況下(2)Y形接線。Y形接線又稱完全星形接線a.電流互感器（TA）的Y形混相接線方式當三相電流平衡時中線電流為零，否則中線電流不為零

常用于高壓大電流接地系統(tǒng)，發(fā)電機二次回路，低壓三相四線電路嚴禁公共線斷開，否則,會造成較大的計量誤差電流互感器（TA）的Y形混相接線§3-3

電磁式電流互感器三、電流互感器的正確使用1.電流互感器的接線方式∴理想情況下(2)Y形接線。Y形接線又稱完全星形接線b.電流互感器（TA）的Y形分相接線方式電流互感器（TA）的Y形分相接線各相電流相互獨立，使得錯誤接線機率相對減少，提高了準確度與可靠性DL/T448-2000《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》中，將分相接法列為三相四線系統(tǒng)標準接線方式三臺電流互感器宜采用六線連接§3-3

電磁式電流互感器三、電流互感器的正確使用2.電流互感器的正確選擇∴理想情況下額定電壓準確度等級額定容量額定變比為保證良好的電流特性，不應(yīng)使其工作在一次額定電流的1/3以下，應(yīng)該盡量使其在額定電流的2/3以上運行

—TA安裝處電壓，kV；—TA額定電壓，kV

—TA額定容量，VA；—二次總負載視在功率，VADL/T448-2000《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定，Ⅰ、Ⅱ類電能計量裝置，應(yīng)選用0.2S級的電流互感器，對其它類電能計量裝置應(yīng)選用0.5S級的電流互感器。

§3-3

電磁式電流互感器三、電流互感器的正確使用3.電流互感器的使用注意事項∴理想情況下極性連接

電流互感器的極性，一般按減極性標注即一次電流從同名端流入互感器時，二次電流從同名端流出互感器，這樣的極性稱為減極性單電流比：一次繞組標為，；二次繞組標為，多量限：一次繞組標為,

,……

；二次繞組標為,,……目前多用P，S表示電流互感器一、二次側(cè)§3-4電子式互感器∴理想情況下第四節(jié)電子式互感器§3-4電子式互感器∴理想情況下一、電子式互感器的特點電子式互感器

無磁飽和現(xiàn)象。對電力系統(tǒng)故障響應(yīng)快。無鐵磁諧振,抗干擾能力強。絕緣性能好。動態(tài)范圍大。頻響范圍寬。特點傳統(tǒng)互感器磁飽和鐵磁諧振暫態(tài)特性差動態(tài)范圍小現(xiàn)代電力系統(tǒng)容量大電壓等級高控制智能化設(shè)備集約化電子式互感器使計量與保護數(shù)字化?！?-4電子式互感器∴理想情況下二、光學電流互感器的原理及構(gòu)成1.法拉第效應(yīng)位于透明光介質(zhì)中的磁場對透明光介質(zhì)的影響，即磁光效應(yīng)，也稱為法拉第效應(yīng)。外部磁場H（回旋矢量）γ——物質(zhì)常數(shù),又稱磁致回轉(zhuǎn)系數(shù)物質(zhì)的旋光能力λ波長n折射率光偏振面的旋轉(zhuǎn)角光通過物質(zhì)的光程為l每單位光程每單位場強的旋轉(zhuǎn)角V為常數(shù)§3-4電子式互感器∴理想情況下二、光學電流互感器的原理及構(gòu)成1.法拉第效應(yīng)位于透明光介質(zhì)中的磁場對透明光介質(zhì)的影響，即磁光效應(yīng)，也稱為法拉第效應(yīng)。若將光路設(shè)計成圍繞電流導體繞N圈的閉合環(huán)路根據(jù)全電流定律可得由此可見,電流與θ角成正比,測出θ便可求出電流i。環(huán)路數(shù)N越多,測量靈敏度越高?！?-4電子式互感器∴理想情況下二、光學電流互感器的原理及構(gòu)成2.光學電流互感器的原理發(fā)光二極管發(fā)射單色光光控傳感器兩個偏振器環(huán)形玻璃模數(shù)轉(zhuǎn)換器、信號處理器一次電流調(diào)制光纜傳輸法拉第靈敏元件偏振光光纜傳輸返回電子部件轉(zhuǎn)換電信號數(shù)模轉(zhuǎn)換器正比于一次電流低電壓信號