第1章互感器及其二次回路.ppt

第一章 互感器及其二次回路,石油胜利学院电气系 任婷会 rthwshy2008163.com,2019/6/17,2,第1章 互感器及其二次回路,互感器,电压互感器,电流互感器,是一次回路和二次回路的联络设备。,一次回路的高电压、大电流,二次回路的低电压 、小电流,作用,接入方式,变换作用,电气隔离作用,高电压、大电流变换为标准的低电压、小电流。如100V，5A，1A,将二次设备与一次设备相隔离，保证了设备和人身安全,电压互感器 一次绕组以并联形式接入一次回路；二次负荷以并联形式接在电压互感器的二次绕组回路。,电流互感器 一次绕组以串联形式接入一次回路；二次负荷以串联形式接在电流互感器的二次绕组回路。,2019/6/17,3,第一节 电压互感器,电压互感器是一种小型的变压器，其一次绕组并接于电力系统一次回路中，其二次绕组与仪表、继电保护或自动装置的电压线圈并联。,2019/6/17,4,第一节 电压互感器,一、电压互感器的结构 常用的电压互感器有以下三种：三相五柱式、三相三柱式和电容式电压互感器。 （一）三相五柱式电压互感器 一次中性点N1直接接地。 二次中性点N2是否接地，根据二次回路的要求而定，一般在110kV及以上中性点直接接地系统中，N2直接接地。 辅助二次绕组连接成开口三角形接线，形成零序电压过滤器。 三相五柱式电压互感器由于既能检测一次系统的相电压、线电压，又能检测零序电压，因此广泛应用在电力系统中。,2019/6/17,5,2019/6/17,6,第一节 电压互感器,（二）三相三柱式电压互感器 三相三柱式电压互感器没有零序磁通的通路，因此中性点N1不允许接地，否则，当一次系统发生单相接地时，由于出现零序电流，致使互感器过热，甚至烧坏。中性点N2是否接地，根据二次回路要求而定。 主要应用在35kV及以下中性点不直接接地的电力系统中。 （三）电容式电压互感器 应用在110kV及以上中性点直接接地系统中 ，用于检测相电压。,2019/6/17,7,二、电压互感器的特点 1.电压互感器二次绕组的额定电压 当一次绕组电压等于额定值时，二次主绕组额定线电压为100V，额定相电压为 V。 对三相五柱式电压互感器辅助二次绕组（开口三角侧）额定相电压：用于35kV及以下中性点不直接接地系统为100/3V；用于110kV及以上中性点直接接地系统为100V。,第一节 电压互感器,2019/6/17,8,2.电压互感器正常运行时近似空载状态 并接在电压互感器二次绕组上的二次负载，是测量仪表、继电保护及自动装置的电压线圈，导线较细，阻抗较大，负载电流很小。所以电压互感器正常运行时近似于空载运行的变压器。 3.电压互感器二次侧不允许短路 由于电压互感器内阻抗很小，若二次回路短路时，会出现危险的过电流，将损坏二次设备和危及人身安全。,第一节 电压互感器,从互感器角度,从负载角度,2019/6/17,9,4.电压互感器的变比,第一节 电压互感器,电压互感器的变比等于一、二次绕组匝数比，也等于一、二次额定相电压之比。,（2）110kV及以上中性点直接接地系统,对三相五柱式TV,其变比 有两种情况： (1) 35kV及以下中性点不直接接地系统,变比为,2019/6/17,10,三、电压互感器的极性及接线方式 （一）电压互感器的极性 电压互感器的极性端采用减极性法标注，如图1-3所示，这种标注方法，使一、二次电压相位相同。当电压互感器带上负载后，一、二次电流方向是“头进头出” 。,第一节 电压互感器,2019/6/17,11,第一节 电压互感器,（二）电压互感器的接线方式,35kV：相电压100/3V 110kV：相电压100V,线电压100 V，相电压,2019/6/17,12,第一节 电压互感器,由图1-4可知，三相五柱式电压互感器一次绕组和主二次绕组都连接成星形，形成Y，yO接线方式，辅助二次绕组连接成开口三角形，形成Y，d1接线方式。 辅助二次绕组按开口三角形连接的目的，是为了构成零序电压滤过器，使mn端子上的电压与一次系统三倍零序电压成正比，即,2019/6/17,13,第一节 电压互感器,一次系统发生单相或两相接地故障时，电压互感器二次电压与故障点的位置、故障类型及电压互感器的变比有关。 下面分两种情况介绍，一次系统发生单相（L1）相金属性接地时Umn的大小。,2019/6/17,14,第一节 电压互感器,2019/6/17,15,第一节 电压互感器,（1）35kV及以下中性点不直接接地系统 如图5-1(a)所示，故障相对地电压为零；非故障相对地电压升高为线电压；非故障相之间电压为线电压。可见，此时线电压三角形不变，用户可正常工作，允许继续运行一段时间。则,有效值为：,2019/6/17,16,第一节 电压互感器,（2）110kV及以上中性点直接接地系统 如图5-1(b)所示， 故障相对地电压为零；非故障相对地电压的大小和相位保持不变；但由于中性点直接接地，此时短路电流很大，要求继电保护装置动作于断路器跳闸，切除单相接地短路。则,有效值为：,2019/6/17,17,第一节 电压互感器,由以上的分析可知： 当一次系统发生单相(L1相）金属性接地时，两种情况下开口三角形绕组两端的电压均为100V。,2019/6/17,18,一、对电压互感器二次回路的要求 （1）电压互感器的接线方式应满足测量仪表、远动装置、继电保护和自动装置检测回路的具体要求。 （2）应装设短路保护。 （3）应有一个可靠的接地点。 （4）应有防止从二次回路向一次回路反馈电压的措施。 （5）对于双母线上的电压互感器，应有可靠的二次切换回路。,第二节 电压互感器二次回路,2019/6/17,19,二、电压互感器二次回路的短路保护,电压互感器正常运行时，由于二次负荷阻抗很大，相当于空载运行。当其二次回路发生短路故障时，会产生很大的短路电流，将损坏二次绕组，危及二次设备及人身安全，所以电压互感器不允许短路，且必须在二次侧装设短路保护设备。,第二节 电压互感器二次回路,设置短路保护的原因：,2019/6/17,20,二、电压互感器二次回路的短路保护,保护设备,熔断器,自动开关,用于当电压回路故障不会引起继电保护（如距离保护）和自动装置误动的情况。一般用于35kV及以下电网,用于当电压回路故障可能会造成继电保护（如距离保护）和自动装置不正确动作的情况，以便在切除故障同时，闭锁有关的继电保护和自动装置。一般用于110kV及以上电网,第二节 电压互感器二次回路,2019/6/17,21,短路保护设备 配置,（1）中性线和辅助二次绕组回路中不装设熔断器。 （2）由电压互感器二次回路引到继电保护屏去的分支回路不装设熔断器。 （3）引到测量仪表回路去的分支回路应装设熔断器。,2019/6/17,22,三、110kV及以上系统电压互感器的二次回路,SM：LW2-5.5/F4-X,1、短路保护：自动空气开关,2、安全接地：N点接地,2019/6/17,23,原因：为防止短路保护动作或电压互感器二次回路断线时，引起距离保护误动，需装设电压回路断线信号装置。,三、电压互感器二次回路断线信号装置,第二节 电压互感器二次回路,正常运行时： N'与N等电位，辅助二次绕组回路电压也为零，断线信号继电器K不动作。,2019/6/17,24,第二节 电压互感器二次回路,2019/6/17,25,三、电压互感器二次回路断线信号装置,第二节 电压互感器二次回路,一相或两相断线时：N'与N间出现零序电压，辅助二次绕组回路电压仍为零，K动作。 三相断线时：由于有C的存在， N'与N间出现零序电压，辅助二次绕组回路电压仍为零，K动作。 一次系统接地故障时： N'与N间出现零序电压，辅助二次绕组回路也出现零序电压，K不动作。,2019/6/17,26,设置接地的目的,防止一次绕组与二次绕组间的绝缘损坏后，一次侧高电压串入二次侧，危及人身和设备安全，须设置安全接地点。,接地方式的种类,V相接地,中性点接地,四、电压互感器二次回路的安全接地,第二节 电压互感器二次回路,2019/6/17,27,1、短路保护：熔断器。,2、安全接地：V相接地，设在FU2之后。,（1）中性线和辅助二次绕组回路中不装设熔断器。 （2）由电压互感器二次回路引到继电保护屏去的分支回路不装设熔断器。 （3）引到测量仪表回路去的分支回路应装设熔断器。,3、击穿保险器F的作用。,4、电压互感器隔离开关辅助常开接点QS1的作用。,5、接地保护,2019/6/17,28,三、110kV及以上系统电压互感器的二次回路,SM：LW2-5.5/F4-X,1、短路保护：自动空气开关,2、安全接地：N点接地,3、QS1辅助接点的设置,4、辅助二次绕组两个小母线的作用,5、转换开关SM的作用,6、中线无断点、某相并电容,2019/6/17,29,1、双母线上电气元件的二次电压的切换,第二节 电压互感器二次回路,五、电压互感器二次电压切换电路,原则,随同一次回路进行切换,方式 利用隔离开关辅助触点和中间继电器实现,检修母时,2019/6/17,30,2、互为备用的电压互感器二次电压切换,第二节 电压互感器二次回路,检修母TV时,2019/6/17,31,2、互为备用的电压互感器二次电压切换,第二节 电压互感器二次回路,2019/6/17,32,电流互感器是一种小型的变流器，它能够将一次回路的大电流变为二次回路的小电流并规范为标准值，其一次绕组串接于电力系统的一次回路中，二次绕组与仪表、继电保护或自动装置的电流线圈相串联。,第三节 电流互感器(TV/CT),2019/6/17,33,一、电流互感器的结构 单匝单铁芯、多匝单铁芯、多匝双铁芯电流互感器。,第三节 电流互感器(TV/CT),2019/6/17,34,零序电流互感器,正常运行（或对称短路）时：,当一次系统发生单相接地（或不对称故障）时：,第三节 电流互感器(TV/CT),2019/6/17,35,二、电流互感器的特点 1.电流互感器二次绕组的额定电流 当一次绕组流过额定电流时，二次绕组的额定相电流为5A、1A或0.5A。 2.电流互感器正常运行时接近短路状态 串接在电流互感器二次绕组上的负载，是测量仪表、继电保护和自动装置的电流线圈，导线较粗，阻抗较小，则二次绕组的端电压较低，相当于短路状态。,第三节 电流互感器(TV/CT),从负载角度,2019/6/17,36,二、电流互感器的特点 3.电流互感器二次侧不允许开路 电流互感器正常运行时，二次电流有去磁作用，使合成磁动势很小( )。当二次侧开路时，二次电流的去磁作用立即消失，一次电流完全变成了激磁电流，使合成磁动势突然增大。这时，在二次侧感应出数百伏至数千伏的高电压，危及二次设备及人身安全。所以，运行中的电流互感器严禁二次回路开路。,第三节 电流互感器(TV/CT),从互感器角度,2019/6/17,37,二、电流互感器的特点 4.电流互感器的变比,电流互感器的变比等于一、二次额定相电流之比，并与一、二次绕组匝数成反比。,第三节 电流互感器(TV/CT),相电流,2019/6/17,38,三、电流互感器的极性及接线方式 （一）电流互感器的极性,第三节 电流互感器(TV/CT),电流互感器极性端标注的方法和符号如图1-13，即“头进头出”。 按图中标注电流正方向时，在忽略电流互感器相位差的情况下，一次电流与二次电流相位相同。如图（b）。,图1-13 电流互感器的极性标注 (a) 极性标注 （b）电流相量图,2019/6/17,39,这种接线的特点是：接线系数kco等于1；能反映各种类型短路故障。故既可用于测量回路，又可用于继电保护及自动装置回路，广泛应用在电力系统中。,第三节 电流互感器(TV/CT),三、电流互感器的极性及接线方式 （二）电流互感器的接线方式 1.三相星形接线方式,2019/6/17,40,这种接线的特点是：接线系数等于1；三相电流对称时，在N´与N的连接线中流过-ÌV ；但在一次系统发生不对称短路时，N´N连接线中流过的电流往往不是真正的V相电流，广泛应用在35kV及以下中性点不直接接地系统。,第三节 电流互感器(TV/CT),（二）电流互感器的接线方式 2.两相V形(不完全星形）接线方式,2019/6/17,41,第三节 电流互感器(TV/CT),（二）电流互感器的接线方式 3.三相三角形接线方式,2019/6/17,42,正常运行时，流过每相负载的电流是两相电流的相量差，即,这种接线的特点是：流过每相负载的电流等于相电流的 倍，因此接线系数等于 ；能反映各种类型短路故障，但一次系统发生不对称短路故障时，各相负载中的电流变化较大。这种接线方式主要用于继电保护及自动装置中，很少用于测量仪表回路。,第三节 电流互感器(TV/CT),3.三相三角形接线方式,2019/6/17,43,4.三相零序接线方式,正常运行（或对称短路）时，二次负载电流为,当一次系统发生接地短路时，二次负载电流为,第三节 电流互感器(TV/CT),主要用于继电保护及自动装置回路，测量仪表回路一般不用。,2019/6/17,44,四、电流互感器的误差、准确度等级及10%误差曲线 1.误差 电流互感器的误差包括相角误差(°)和电流误差(%)。,2. 准确度等级 电流互感器的准确度等级是指在规定的二次负载范围内，一次电流为额定值时，电流误差的最大值，用百分数“%”表示。,第三节 电流互感器(TV/CT),2019/6/17,45,第三节 电流互感器(TV/CT),2. 准确度等级 准确度等级分为0.2，0.5，1，3，10（10P或10P10或l0P20）等五级。其中0.2，0.5，1级为测量级；3，10（10P、l0P10、10P20）为保护级。 3.10%误差曲线 10%误差曲线是在保证电流互感器电流误差不超过-10%条件下，一次电流倍数 与电流互感器二次允许负载阻抗的关系曲线 。,2019/6/17,46,第三节 电流互感器(TV/CT),图1-19 电流互感器10%误差曲线,2019/6/17,47,第四节 电流互感器二次回路,一、对电流互感器二次回路的要求 （1）电流互感器的接线方式应满足测量仪表、远动装置、继电保护和自动装置检测回路的具体要求。 （2）应有一个可靠的接地点，但不允许有多个接地点，否则会使继电保护拒绝动作或仪表测量不准确。 （3）当电流互感器二次回路需要切换时，应采取防止二次回路开路的措施。 （4）为保证电流互感器能在要求的准确级下运行，其二次负载阻抗不应大于允许值。 （5）保证极性连接正确。,2019/6/17,48,防止电流互感器开路的措施： （1）二次回路不允许装设熔断器。 （2）二次回路一般不进行切换。当必须切换时，应有可靠的防止开路措施。 （3）继电保护与测量仪表一般不合用电流互感器。当必须合用时，测量仪表要经过中间变流器接入。 （4）对于已安装而尚不使用的电流互感器，必须将其二次绕组的端子短接并接地。 （5）二次回路的端子应使用试验端子。 （6）二次回路的连接导线应保证有足够的机械强度。,第四节 电流互感器二次回路,2019/6/17,49,二、电流互感器的二次负载 电流互感器的二次负载指的是二次绕组所承担的容量，即负载功率为 电流互感器二次工作电流I2只随一次电流变化，而不随二次负载阻抗变化。因此，其容量S2取决于Z2的大小。Z2是二次绕组负载的总阻抗，包括测量仪表或继电保护电流线圈的阻抗Z22、连接导线阻抗Z21和接触电阻R三部分。,第四节 电流互感器二次回路,2019/6/17,50,二、电流互感器的二次负载 为了保证电流互感器能够在要求的准确级下运行，必须校验其实际二次负载阻抗是否小于允许值。 校验的方法有两种：在设计阶段用计算法；在电流互感器投入运行前用实测法。,第四节 电流互感器二次回路,