2019高压互感器发展知识.doc

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我国高压互感器制造发展过程随着社会主义经济建设的进展，我国电力工业建设得到迅速的发展，电力系统输电容量不断扩大，远距离输电迅速增加，电网电压等级逐步升高，为高压电器包括互感器制造业提供了广阔的市场，并推动我国高压互感器制造业向前飞跃发展。我国高压互感器制造的发展，经历了从建厂初期的仿制，20世纪60年代的改型，到此后自行设计、逐步完善、提高、引进、消化、研制、开发，以适应我国市场不断提高的、需要的发展过程。20世纪50年代初期，我国只生产油浸式高压互感器，基本上是仿苏制造的。产品从外形、结构，甚至技术参数都完全一致。当时全国的互感器制造厂很少，大都依附于变压器厂和开关厂，生产的品种不多、规格不全，不能满足用户的需求。直到20世纪50年代后期，沈阳变压器厂于1956年和1958年先后试制仿苏型220kV电磁式电压互感器和220kV电流互感器成功问世，从而结束了我国不能自行制造超高压互感器的历史。20世纪60年代初，我国互感器生产厂家逐渐增多，互感器行业开始走自行设计创业道路，为适应我国国情，促进技术进步，提高产品水平做了不少努力。如我国自行设汁10kV环氧树脂浇注互感器，由沈阳变压器厂和上海华通开关厂试制成功，达到了外形尺寸小、质量轻的目的。对35220kV油浸纸绝缘互感器产品进行改型，形成国产产品系列。20世纪70年代，通过研究开发，沈阳变压器厂又先后于1972年和1979年完成了我国重点工程需要的330kV和500kV型电流互感器的试制任务。 与此同时，我国电容式电压互感器的发展也很快，我国生产此类互感器最早在1963年，由西安电力电容器厂首先研制开发，开始是生产110220kV电容式电压互感器，随后又分别于1970年和1980年完成330kV和500kV电容式电压互感器的试制工作。电容式电压互感器是目前国内输变电设备中几乎唯一无引进技术和无引进关键生产设备的产品。 20世纪80年代初，为提高产品的设计和制造技术水平，提高互感器运行可靠性，加快互感器的发展，我国互感器行业进行了产品质量整顿，对新产品开始了两部联合鉴定。同时引进发达国家的先进设计和制造技术，逐步与国际接轨。行业等效采用IFC标准，企业通过ISO 9000系列认证，产品提高了技术含量和技术制造水平，缩短了与发达国家先进水平的差距。从20世纪80年代到90年代我国互感器制造取得了长足的进步，主要有以下标志。 (1) 500kV及以下电压等级电压、电流互感器形成完整系列。 如形成固体、油浸、SF6气体多种绝缘产品系列。高电压、大电流具有暂态性能的电流互感器系列。具有高动、热稳定的电流互感器系列。具有高精度的侧量绕组和保护绕组分开的串级式电压互感器和单级式(油箱式)电压互感器系列。具有高精度、大容量的母线用电容式电压互感器系列等。(2)设备技术参数逐步发展提高。如220500kV电流互感器额定电流达30005000A，热稳定达5063kA (3s) ,动稳定达125160kA,测量级精度达0.2和0.2S级。保护级达5P级或TP级。 220500kV电容式电压互感器准确级达0.2级，总输出容最250400VA，瞬变响应二次剩余电压达5%以下。 (3)向无油化、小刑化、免维护方向发展。 近年来，高压互感器加快了向SF6气体绝缘发展的步伐，20世纪90年代中期我国西安高压开关厂和上海互感器厂相继开发了独立式SF6电流互感器，随后扩展到500 kV电压等级。根据形势发展，目前有较多专业厂开始转向SF6产品的生产，以适应城网供电系统的需求。 由于不可燃、机械强度好和免维护等优势，树脂绝缘互感器旱己占领我国35 kV及以下户内型互感器的市场。根据需要，现己发展为全工况户内互感器系列，并正在向户外型发展和向更高电压等级如110kV及以上方向发展。 (4)运行可靠性逐步提高。21世纪90年代以来，由于我国互感器产品的不断完善，互感器运行可靠性逐年提高。统计表明，我国110kV及以上互感器事故率呈稳中有降趋势。表1为19901999年全国110 kV及以上电压等级互感器的平均事故率(%)。表119901999年110 kV及以上互感器的平均事故率(%)年份电流互感器电磁式电压互感器电容式电压互感器平均互感器1990-1994（%）0.0090.0210.0600.0131995-1999（%）0.00630.01380.05390.0102 互感器运行可靠性的提高，与近年来制造厂采用金属膨胀器密封、电力系统加强技术监督、对油中溶解气体检测和红外测温技术不断推广应用相关。 （5）互感器行业已形成一支具有相当规模的制造力量。 首先有一批重点企业，如沈阳变压器厂、保定变压器厂、上海互感器厂、西安高压开关厂、西安电力电容器厂、桂林电力电容器厂等形成的220500kV级高压互感器制造企业群，这些企业通过近20年的技术改造和技术进步或与国外知名企业合资，装备了较先进的加工设备和检测手段，具备了生产500kV及以下产品的能力和经验，可不同程度地满足国内220500kV翰变电设备的需求。其次有一批数量可观的生产110220kV级产品的中型制造企业，这一类企业近年来数量扩大较快。此外，还有一批数量更大的生产1035kV级产品的制造企业群，这一群中小型企业在近20年中发展迅猛，一方面是企业数量的增加，另一方面是企业规模和企业素质的发展和提高。由于相互竞争和争相扩大规模，目前这些企业的生产能力总和已远超过国内市场需求。 上述制造队伍经过近10多年的经营改组，形成国有企业、中外合资企业、民营企业和乡镇企业等多元经济成分构成的互感器制造力量。（6）市场竟争推动互感器行业进步。首先使企业进一步认识到提高产品质量的重要性，不少企业争相通过ISO 9000系列的认证。此外，企业进一步认识到发展新产品、应用新技术、新工艺、新材料的重要性，不少企业特别是行业骨干重点企业和新兴的民营企业，非常重视新技术和新产品的开发，一些技术含量较高的新产品不时进人市场。第二节 电力系统对高压互感器要求高压互感器是电网中的重要电气设备，在发电厂和变电所中，互感器是接在母线上的电器，一旦发生事故，往往会造成大面积停电，甚至酿成系统事故;互感器爆炸，必然危及周围设备，也包括对人身安个的威胁，后果是非常严重的。因此，提高互感器运行可靠性，减少事故发生几率是非常必要的。一、互感器绝缘安全可靠高压互感器的绝缘，应保证在电网最高厂作电压(即设备最高电压)下长期安全运行，并能承受各种过电压(如暂时过电压、操作过电压、雷电过电压等)的短时作用而无损伤。为满足上述要求，高压互感器的绝缘水平，设计应严格按照国家标准(或用户要求)进行，对互感器要严格控制局放水平和对外绝缘爬电距离，不论是户外或户内产品，均应符合环境污秽条件要求。二、密封切实可靠高压互感器密封不良，如发生漏油、漏气、进水受潮，均会引起互感器损坏甚至爆炸事故，在事故统计中所占比例很大，因此成为多年来运行部门关注的焦点。新产品由于采用了金属膨胀器密封，因而运行情况大有改善，但还存在一些薄弱环节，如一、二次端子渗漏油和膨胀器质量不良等。通过预防性试验发现有些互感器存在介损、含水量超标和绝缘电阻下降，SF6互感器工艺不良、表面不洁、气体湿度增长较快等，如有疏忽极易酿成事故。对此，制造厂还需在密封设计、材料选型和制造工艺等方面进行进一步努力改进和切实予以解决。三、温度设计可靠电流互感器在通过最大工作电流(即额定连续热电流)时，互感器各部位的温度不应超过允许值，以保证安全运行。当前存在较突出问题是常见引线端子内外接头接触不良造成发热故障，轻则温度异常，造成色谱不良，重则接头烧毁，甚至造成整台互感器损坏。对电压互感器而言，则要求切实做到在系统发生接地故障时，在规定的过电压倍数(即额定电压因数)下和允许持续时间(即额定时间)内，各部位温度不应超过允许值，以确保设备安全。四、热动稳定可靠 电流互感器的选型，应按一次母线短路时的短时热电流和动稳定电流选择。电流互感器通过电流时，其电动力与一次安匝数的平方成正比，对小电流变比互感器而言，根据设计需要，一次绕组往往匝数较多，受材料强度限制，对应较多匝数的互感器将出现较小的允许动稳定电流，因而难以满足电网日益增大的母线短路容量的要求，制造厂对此需设法研究解决。对电压互感器而言，则是确保在额定一次电压下，二次侧发生短路并历时1s时间内，互感器无热效应和机械性损伤。五、限制谐振过电压发生电压互感器因谐振过电压引起损坏事故，据历年统计其数量均较大。以往主要发生在电磁式电压互感器上，原因是过去铁芯磁密选用过高和匝绝缘薄弱等所致，目前一方面制造厂改进设计并提高制造质量，而且运行单位在倒闸操作方式上也充分注意避开产生谐振的可能条件，因此此类故障已逐渐减少。值得注意的是近年来电力系统所采用的电容式电压互感器，又出现自身谐振问题，造成了过电压损坏较多，给电力系统带来了新的灾难。第三节 高压互感器的发展方向不可否认，目前我国高压互感器的制造质最和技术水平，还不能完全满足电力系统不断发展的需要，与国外发达国家产品相比，仍存在一定差距。为尽快满足用户需求，赶超世界先进水平，预期我国高压互感器近斯的发展有以下几个方面。(1)向更高电压等级进军，我国近期将出现的输电电压为765kV，因而高压互感器应顺理成章地扩展到新的高电压等级。(2)随着全国电力系统联网的进展，电网容量将越来越大，要求电流互感器向更高的参数方向发展，如220500kV级产品额定电流将超过5000A,热稳定电流将达到63kA (3s)以上，动稳定电流将达到160kA以上。(3)SF6互感器将获得更为广泛应用，我国城市电网设备的选择注重小型化、无油化、免维护或少维修，而SF6高压互感器具有肪爆、阻燃、体积小、质量轻、制造简单、维护方便等持点，因此将有广阔市场。但产品质量需提高，才能适应用户需求。 (4)树脂浇注式互感器，由于其优势，将不断向更高电压领域扩展，日前树脂浇注电容型支柱式电流互感器和套管式电流互感器最高电压等级已达到110kV,估计不久将有更高电压等级的树脂浇注式互感器出现。而树脂浇注式互感器向户外型发展将受到用户普遍欢迎。(5)一种全新原理的互感器光电式互感器将很快走出科研性领域。第二章 互感器技术第一节 互感器作用与分类一、互感器作用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儿件，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保护装置动作的可靠性。互感器分为电压互感器和电流互感器两大类，其主要作用有：（1）将一次系统的电压、电流信息准确地传递到二次侧相关设备；（2）将一次系统的高电压、大电流变换为二次侧的低电压(标准值100V，V)、小电流(标准值5A、lA)，使测量、计量仪表和继电器等装置标准化、小型化，并降低了对二次设备的绝缘要求；(3)将二次侧设备以及二次系统与一次系统高压设备在电气方面很好地隔离，从而保证了二次设备和人身的安全。二、电压互感器分类 1.按用途分 （1）测量用电压互感器(或电压互感器的测量绕组)。在正常电压范围内，向测量、计量装置提供电网电压信息。 （2）保护用电压互感器(或电压互感器的保护绕组)。在电网故障状态下，向继电保护等装置提供电网故障电压信息。2.按绝缘介质分 (1)干式电压互感器。由普通绝缘材料浸渍绝缘漆作为绝缘。多用在500V及以下低电压等级。 (2)浇注绝缘电压互感器。由环氧树脂或其他树脂混合材料浇注成型，多用在35kV及以下电压等级。(3)油浸式电压互感器。由绝缘纸和绝缘油作为绝缘，是我国最常见的结构型式。常用于220kV及以下电压等级。(4)气体绝缘电压互感器。由SF6气体作主绝缘，多用在较高电压等级。3.按相数分(1)单相电压互感器。一般35kV及以上电压等级采用单相式。(2)三相电压互感器。一般在35kV及以下电压等级采用。4.按电压变换原理分(1)电磁式电压互感器。根据电磁感应原理变换电压，找国多在220kV及以下电压等级采用。 (2)电容式电压互感器。通过电容分压原理变换电压，目前我国110500kV电压等级均有采用，330500kV电压等级只生产电容式电压互感器。 (3)光电式电压互感器。通过光电变换原理以实现电压变换，目前还在研制中。5.按使用条件分(1)户内型电压互感器。安装在室内配电装置中，一般用在35kV及以下电压等级。(2)户外型电压互感器。安装在户外配电装置中，多用在35kV及以上电压等级。6.按一次绕组对地运行状态分(1)一次绕组接地的电压互感器。单相电压互感器一次绕组的末端或三相电压互感器一次绕组的中性点直接接地。 (2)一次绕组不接地的电压互感器。单相电压互感器一次绕组两端子对地都是绝缘的；三相电压互感器一次绕组的各部分，包括接线端子对地都是绝缘的，而且绝缘水平与额定绝缘水平一致。7.按磁路结构分(1)单级式电压互感器。一次绕组和二次绕组(根据需要可设多个二次绕组)同绕在一个铁芯上，铁芯为地电位。我国在35kV及以下电压等级均用单级式。 (2)串级式电压互感器。一次绕组分成几个匝数相同的单元串接在相与地之间，每一单元有各自独立的铁芯，具有多个铁芯，且铁芯带有高电压，二次绕组(根据需要可设多个二次绕组)处在最末一个与地连接的单元。我国目前在66220kV电压等级常用此种结构型式。8.组合式互感器由电压互感器和电流互感器组合并形成一体的互感器称为组合式互感器，也有把与GIS组合电器配套生产的互感器称为组合式互感器。三、电流互感器分类1.按用途分(1)测量用电流互感器(或电流互感器的测量绕组)。在正常工作电流范围内，向测量、计量等装置提供电网的电流信息。(2)保护用电流互感器(或电流互感器的保护绕组)。在电网故障状态下，向继电保护等装置提供电网故障电流信息。2.按绝缘介质分 (1)干式电流互感器。由普通绝缘材料经浸漆处理作为绝缘。 (2)浇注式电流互感器。用环氧树脂或其他树脂混合材料浇注成型的电流互感器。 (3)油浸式电流互感器。由绝缘纸和绝缘油作为绝缘，一般为户外型。目前我国在各种电压等级均为常用。 (4)气体绝缘电流互感器。主绝缘SF6气体构成。 3按电流变换原理分 (1)电磁式电流互感器。根据电磁感应原理实现电流变换的电流互感器。 (2)光电式电流互感器。通过光电变换原理以实现电流变换的电流互感器，目前还在研制中。 4.按安装方式分 (1)贯穿式电流互感器。用来穿过屏板或墙壁的电流互感器 (2)支柱式电流互感器。安装在平面或支柱上，兼做一次电路导体支柱用的电流互感器。 (3)套管式电流互感器。没有一次导体和一次绝缘，直接套装在绝缘的套管上的一种电流互感器。(4)母线式电流互感器。没有一次导体但有一次绝缘，直接套装在母线上使用的一种电流互感器。5.按一次绕组匝数分(1)单匝式电流互感器。大电流互感器常用单匝式。(2)多匝式电流互感器。中、小电流互感器常用多匝式。6.按二次绕组所在位置分(1)正立式。二次绕组在产品下部，是国内常用结构型式。(2)倒立式。二次绕组在产品头部。是近年来比较新型的结构型式。7.按电流比变换分(1)单电流比电流互感器。即一、二次绕组匝数固定，电流比不能改变，只能实现一种电流比变换的互感器。 (2)多电流比电流互感器。即一次绕组或二次绕组匝数可改变，电流比可以改变，可实现不同电流比变换。 (3)多个铁芯电流互感器。这种互感器有多个各自具有铁芯的二次绕组，以满足不同精度的测量和多种不同的继电保护装置的需要。为了满足某些装置的要求，其中某些二次绕组具有多个抽头。8.按保护用电流互感器技术性能分(1)稳定特性型。保证电流在稳态时的误差，如P、PR、RX级等。(2)暂态特性型。保证电流在暂态时的误差，如IPX、TPY、TPZ、TPS级等。9.按使用条件分(1)户内型电流互感器。一般用于35kV及以下电压等级；(2)户外型电流互感器。一般用于35kV及以上电压等级。互感器包括电流互感器和电压互感器，是一次系统和二次系统之间的联络元件，将一次侧的高电压、大电流变成二次侧标准的低电压（100V或V）和小电流（5A或1A），用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，使二次电路正确反映一次系统的正常运行和故障情况。目前，互感器常用电磁式和电容式。第一节 互感器的作用及工作特性一、互感器与系统的连接互感器是一种特殊的变压器，其基本结构与变压器相同并按变压器原理工作。其一、二次绕组与系统的连接方式如图4-1所示。电压互感器一次绕组并接于电网，二次绕组与测量仪表或继电器电压线圈并联。A1 与a2 同名，X1与 x2同名。电流互感器一次绕组串接于电网（与支路负载串联）二次绕组与测量仪表或继电器的电流线圈相串联。L1与K1同名，L2与K2同名。功率型测量仪表与保护继电器及自动调节励磁装置的工作与输入电压电流相位有关。二、互感器的作用1. 将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值。通常电压互感器二次绕组额定电压为 100V或V。电流互感器二次绕组额定电流一般为5A或 1A。2. 使低电压的二次系统与高电压的一次系统实施电气隔离，且互感器二次侧接地，保证了人身和设备的安全。互感器二次绕组接地的目的在于当发生一、二次绕组击穿时降低二次系统的对地电位，接地电阻愈小，对低电位愈低，从而保证人身安全，因此将其称为保护接地。三相电压互感器一次绕组接成星形后中性点接地，其目的在于使一、二绕组的每一相均反应电网各相的对地电压从而反应接地短路故障，因此将该接地称为工作接地。3. 取得零序电流、电压分量供反应接地故障的继电保护装置使用。支路的零序电流，因此将三相电流互感器二次绕组并联，使其输出总电流为三相电流之和即得到一次电网的零序电流。如将一次电路（例如电缆电路）的三相穿过一个铁芯，则绕于该芯上的二次绕组输出零序电流。电网对地电压的零序分量为三相对地电压。见图4-22（d）、(e)。能做接地监视的电压互感器有两个二次绕组：第一副绕组接成星形供一般测量、保护使用，提供线电压和相电压。第二副绕组（又称辅助绕组）三相首尾相连组成开口三角形反应三相对地电压之和，即对地电压的零序分量。三、互感器的工作特性 电流互感器与电压互感器由于接入电网的方式、匝数比（）及二次负载阻抗的不同，而具有不同的工作特性。（一）、电流互感器的工作特性1. 正常运行时，二次绕组近似于短路工作状态。2. 一次电流的大小决定于一次负载电流，与二次电流大小无关。3. 运行中的电流互感器二次回路不允许开路。否则会在开路的两端产生高电压危及人身设备安全，或使电流互感器发热。4. 正常运行时，由于二次绕组的阻抗很小，一次电流所产生的磁动势大部分被二次电流产生的磁动势所补偿，总磁通密度不大，二次绕组感应的电动势也不大，一般不会超过几十伏。当二次回路开路时，阻抗无限增大，二次电流变为零，二次绕组磁动势也变为零，而一次绕组电流又不随二次开路而变小，失去了二次绕组磁动势的补偿作用，一次磁动势很大，全部用于励磁，合成磁通突然增大很多很多倍，使铁芯的磁路高度饱和，此时一次电流全部变成了励磁电流，在二次绕组中产生很高的电动势，其峰值可达几千伏甚至上万伏，威胁人身安全或造成仪表、保护装置、互感器二次绝缘损坏。另外，由于磁路的高度饱和，使磁感应强度骤然增大，铁芯中磁滞和涡流损耗急剧上升，会引起铁芯过热甚至烧毁电流互感器。所以运行中当需要检修、校验二次仪表时，必须先将电流互感器二次绕组或回路短接，再进行拆卸操作。5. 电流互感器的一次电流变化范围很大。6. 电流互感器的结构应满足热稳定和电动稳定的要求。（二）、电压互感器的工作特性1. 正常运行时，电压互感器二次绕组近似工作在开路状态。2. 电压互感器一次侧电压决定于一次电力网的电压，不受二次负载的影响。3. 运行中的电压互感器二次侧绕组不允许短路。电压互感器二次侧所通过的电流由二次回路阻抗的大小来决定，当二次侧短路时，将产生很大的短路电流损坏电压互感器。为了保护电压互感器，一般在二次侧出口处安装些熔断器或快速自动空气开关，用于过载和短路保护。在可能的情况下，原边也应装设熔断器以保护高压电网不因互感器高压绕组或引线故障危及一次系统的安全。第二节 电压互感器一电磁式电压互感器（一）电磁式电压互感器的工作原理图3是电磁式电压互感器工作原理图，一次绕组匝数很多，而二次绕组匝数很少，相当于降压变压器。工作时，一次绕组并联在一次电路中，而二次绕组并联仪表、继电器的电压线圈。额定电压一般为100V；容量小，只有几十伏安或几百伏安；负荷阻抗大，工作时其二次侧接近于空载状态，且多数情况下它的负荷是恒定的。电压互感器的一次电压U1与其二次电压U2之间有下列关系： （4-16）式中，为电压互感器一次和二次绕组匝数；为电压互感器的变压比，一般表示为其额定一、二次电压比，即，例如10000V/100V。图3电磁式电压互感器工作原理图（二）电磁式电压互感器的测量误差及影响误差的运行因素由于电压互感器存在励磁电流和内阻抗，测量时结果都呈现误差，通常用电压误差（又称比值差）和角误差（又称相角差）表示。 （1）电压误差： 电压误差为二次电压的测量值乘额定互感比所得一次电压的近似值（）与实际一次电压之差，而以后者的百分数表示 （%） （4-17） （2）角误差： 角误差为旋转的二次电压向量-与一次电压相量之间的夹角，并规定-超前于时， 角误差为正值。反之，则为负值。2电压互感器运行功况对误差的影响电压互感器一次电压变化时，励磁电流和角将随之变化，因此，电压误差及角误差都会发生变化。（1）一次电压的影响。应使一次额定电压与电网的额定电压相适应。（2）二次负荷及功率因数的影响。如果一次电压不变，则二次负载阻抗及功率因数直接影响误差的大小。要保证电压互感器的测量误差不超过规定值，应将其二次负载阻抗和功率因数限制在相应的范围内。(三) 电磁式电压互感器的结构类型和型号1. 电磁式电压互感器的分类电压互感器可分为以下几种类型：按安装地点可分为户内式和户外式。按相数可分为单相式和三相式。按每相绕组数可分为双绕组和三绕组式。按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式、串级油浸式和电容式等。2. 电磁式电压互感器的结构类型（1）35kV及以下的电压互感器根据其绝缘方式的不同，可分为干式、环氧浇注式和油浸式三种。干式电压互感器一般只用于低压的户内配电装置。浇注式电压互感器用于 335kV户内配电装置。油浸式电压互感器JDJJ2-35型、JDJ2-35型被广泛用于35kV 系统中。（2）110220kV电压互感器110kV及以上电压互感器采用串级式，铁芯不接地，带电位，由绝缘板支撑。JDX-110型电压互感器的铁芯是接地的，为单级绝缘结构。JCC型电压互感器有一个二次绕组，供测量和保护用；一个剩余电压绕组，三相接成开口三角，测量零序电压用。JDCF型和JDX-110型电压互感器均由两个二次绕组，测量和保护分开，以及一个剩余电压绕组。3电磁式电压互感器的型号二电容式电压互感器（一）电容式电压互感器的工作原理原理接线如图4-21所示。电容式电压互感器实质上是一个电容分压器，在被测装置的相和地之间接有电容,按反比分压，上的电压为 （4-21）式中 K-分压比， 。（二）电容式电压互感器的误差电容式电压互感器的误差由空载误差，负载误差和阻尼器负载电流产生的误差等几部分组成，即 (4-24) (4-25)上式中的各项误差， 可仿照电磁式互感器分析方法求得。当采用谐振时自动投入阻尼器者，其可略而不计。电容式电压互感器的误差除受的影响外，还与电源频率有关，当系统频率变化超出范围时，由于，因而会产生附加误差。（一） 电容式电压互感器的结构类型YDR型已被TYD型代替，这里只介绍TYD-110型和TYD-220型的结构。1 TYD型由一台OWF型分压电容器构成。TYD型由一台OWF型分压电容器构成2 TYD由一台OWF型耦合电容器及一台OWF型分压电容器叠装串联组成。TYD型由一台OWFH型耦合电容器及一台OWF型分压电容器叠装串联组成。OWF型（或OWF型）分压电容器，在其芯子下部标称电容为处抽头，用磁套从底盖引出至油箱中，低压端子需用小绝缘套从底盖引至油箱上端子板。OWF型电容器均为绝缘套外壳。电磁装置包括补偿电抗器、中间变压器以及谐振阻尼器的电抗器。这些装置在同一油箱中，组成电容式电压互感器的电磁装置单元，并作为电容分压器的底座。补偿电抗器具有可调气隙的铁芯，用于出厂实验时误差调节。电容式电压互感器由于结构简单、重量轻、体积小、占地少、成本低，且电压越高效果越显著。三电压互感器准确度级和容量1. 电压互感器的准确度级电压互感器的测量误差，以用其准确度级来表示。电压互感器的准确度级，是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷的功率因数为额定值时，电压误差的最大值。准确级误差限值一次电压变化范围频率、功率因数及二次负荷变化范围电压误差（）角误差（）0.20.5130.20.51.03.0102040不规定（0.81.2）(0.251)3P6P3.06.0120240(0.051)电压互感器的测量精度有0.2、0.5、1、3、3P、6P六个准确度级，同电流互感器一样，误差过大，影响测量的准确性，或对继电保护产生不良影响。0.2、0.5、1级的适用范围同电流互感器，3级的用于某些测量仪表和继电保护装置。保护用电压互感器用P表示，常用的有3P和6 P。2. 电压互感器的额定容量电压互感器的误差与二次负荷有关，因此对应于每个准确度级，都对应着一个额定容量，但一般说电压互感器的额定容量是指最高准确度级下的额定容量。同时，电压互感器按最高电压下长期工作允许的发热条件出发，还规定最大容量，上述电压互感器的最大容量为500VA，该容量是某些场合用来传递功率的。与电流互感器一样，要求在某些准确度级下测量时，二次负载不应超过该准确级规定的容量，否则准确度级下降，测量误差是满足不了要求的。四电压互感器的接线方式在三相电力系统中，通常需要测量的电压有线电压、相对地电压和发生单相接地故障时的零序电压。为了测量这些电压，图4-22示出了几种常见的电压互感器接线。1. 图4-22（a）所示为一台单相电压互感器的接线，可测量某一相间电压（35kV及以下的中性点非直接接地电网）或相对地电压（110kV及以上中性点直接接地电网）。2. 图4-22（b）所示两台单相电压互感器接成V，v型连接。广泛用于20kV及以下中性点不接地或经消弧线圈接地的电网中，测量线电压，不能测量相电压。3. 图4-22（c）所示为一台三相三柱式电压互感器接成Y,Y0型接线，只能用来测量线电压，不许用来测量相对地电压，因为它的一次侧绕组中性点不能引出，故不能用来监视电网对地绝缘。其原因是中性点非直接接地电网中发生单相接地是，非故障相对地电压升高倍，三相对地电压失去平衡，在三个铁芯柱将出线零序磁通。由于零序磁通是同相位的，不能通过三个铁芯柱形成闭合回路，而只能通过空气间隙和互感器外壳构成通路。因此磁路磁阻很大，零序励磁电流很大，引起电压互感器铁芯过热甚至烧坏。4. 图4-22（d）所示为一台三相五柱式电压互感器接成的形接线。其一次侧绕组、基本二次侧绕组接成星形，且中性点均接地，辅助二次侧绕组接成开口三角形。这种接线可用来测量线电压和相电压，还可用作绝缘监察，故广泛用于小接地电流电网中。如图4-21所示，当系统发生单相接地时，三相五柱式电压互感器内出现的零序磁通可以通过两边的辅助铁芯柱构成回路。辅助铁芯柱的磁阻小，零序励磁电流也小，因而不会出现烧毁电压互感器的情况。5. 图4-22（e）所时为三台单相三绕组电压互感器接成的形接线，广泛应用于35kV及以上电网中，可测量线电压、相对地电压和零序电压。这种接线方式发生单相接地时，各相零序磁通以各自的电压互感器铁芯构成回路，因此对电压互感器无影响。该种接线方式的辅助二次绕组接成开口三角形，对于3560kV 中性点非直接接地电网，其相电压为100/3V，对中性点直接接地电网，其相电压为100V。在380V 的装置中，电压互感器一般只经过熔断器接入电网。在高压电网中，电压互感器经过隔离开关和熔断器与电网相连。一次侧熔端器的作用是当电压互感器及其以内出线上短路时，自动熔断切除故障，但不能作为二次侧过负荷保护。因为熔断器熔件的截面是根据机械强度选择的，其额定电流比电压互感器的工作电流大很多倍， 二次侧过负荷时可能不熔断。所以，电压互感器二次侧应装设低压熔断器，来保护电压互感器的二次侧过负荷或短路。在110kV及以上的电网中，考虑到电压互感器及其配电装置的可靠性较高，加之高压熔断器的灭弧问题较大，制造较困难，价格较贵，故不装设高压熔断器，只用隔离开关与母线连接。五电压互感器的配置原则电压互感器的配置原则是：应满足测量、保护、同期和自动装置的要求；保证在运行方式改变时，保护装置不失压、同期点两侧都能方便地取压。通常如下配置：1. 母线 6220kV电压级的每组主母线的三相上应装设电压互感器，旁路母线则视回路出线外侧装设电压互感器的需要而确定。2. 线路 当需要监视和检测线路断路器外侧有无电压，供同期和自动重合闸使用，该侧装一台单相电压互感器。3. 发电机 一般在出口处装两组。一组（三只单相、双绕组接线）用于自动调节励磁装置。一组供测量仪表、同期和继电保护使用，该组电压互感器采用三相五柱式或三只单相接地专用互感器，接成接线，辅助绕组接成开口三角形，供绝缘监察用。当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表使用。50MW及以上发电机中性点常还设一单相电压互感器，用于100%定子接地保护。4. 变压器 变压器低压侧有时为了满足同步或继电保护的要求，设有一组电压互感器。5. 330500kV电压级的电压互感器配置：双母线接线时，在每回出线和每组母线三相上装设。一个半断路器接线时，在每回出线三相上装设，主变压器进线和每组母线上则根据继电保护装置、自动装置和测量仪表的要求，在一相或三相上装设。线路与母线的电压互感器二次回路不切换。第三节 电流互感器一、电流互感器的工作原理电流互感器由闭合的铁芯和绕组组成。图1是电流互感器的工作原理图。图1 电流互感器的工作原理图一次绕组的匝数较少，串接在需要测量电流的回路中，因此它经常有回路的全部电流流过；二次绕组的匝数较多，串接在测量仪表或继电保护回路里。电流互感器在工作时，它的二次回路始终是闭合的，正常工作时接近短路，并且它的一次电流与二次回路阻抗无关。当一次绕组中通过一次电流时，产生磁动势,大部分被二次电流所产生的磁动势所平衡，只有小部分磁动势（叫总磁动势）产生的磁通在二磁绕组内产生感应电动势，以负担阻抗很小的二次回路内的有功和无功损耗。在理想的电流互感器其中，如果假定空载电流，则总磁动势，根据能量守恒定律，一次绕组磁动势等于二次绕组磁动势， 即 (4-1)也可写为 (4-2)电流互感器的电流与它的匝数成反比，一次电流对二次电流的比值称为电流互感器的电流比（我们用代表电流比）。当知道二次电流时，乘上电流比就可以求出一次电流，这时二次电流的相量与一次电流的相量相差1800。二、电流互感器测量误差及影响误差的运行因素实际上电流互感器工作时，要消耗一定能量（铁芯励磁，铁芯发热和磁滞损耗），因此空载电流和它所产生的总磁化力不能忽略，方程式（4-1）改为下式方为正