互感器在電力系統中起到什么作用?
互感器又稱儀用變壓器,是電流互感器和電壓互感器的統稱。互感器利用電磁感應原理,將高電壓變成低電壓、大電流變成小電流,是一種特殊的變壓器。
電流互感器將高壓系統中的電流或低壓系統中的大電流,變成低壓的標準的小電流(5A或1A);
電壓互感器將系統的高電壓變成標準的低電壓(100V或100/√3V)。
配合電氣儀表,測量線路和設備的電流、電壓、電能;
配合繼電保護及自動裝置,對系統和設備進行過電流、過電壓、過負荷和單相接地等保護;
使二次設備和工作人員與一次高壓之間進行電氣隔離,且二次側有一點接地,保證了設備和人身的安全;
使電流和電壓變換成統一的標準值,以利于儀表和繼電器的標準化;
使二次設備用低電壓、小電流連接控制,以便于集中控制;
使二次回路不受一次系統的限制,從而使接線簡單化。
1)一次一次繞組串聯在被測電路中,匝數很少,一般為一匝或幾匝。一次電流完全取決于被測電路的負荷電流,而與二次負載無關。二次繞組匝數多,二次側額定電流為5A或1A。
2)二次側所串接的測量儀表和繼電器的電流線圈阻抗很小,正常運行時接近于短路狀態,因此一、二次感應電動勢和端電壓都很低,不超過十幾伏。
3)運行中二次側絕不允許開路。若二次開路,鐵芯內的磁通將劇增,引起鐵芯嚴重飽和,磁通波形畸變為平頂波;由于副繞組匝數多,感應電動勢與磁通變化率成正比,因此,磁通過零時副繞組將產生很高的尖頂波電動勢,峰值可達數千伏甚至萬伏,這對工作人員和二次回路中的設備都有很高的危險;同時由于鐵芯磁感應強度和鐵損劇增,將使鐵芯過熱而損壞絕緣。
4)為防止電流互感器二次側開路,規定二次側不得裝設熔斷器,在運行中若需拆除儀表和繼電器時,必須先用導線或短路壓板將二次回路短接,以防止開路。
1)從結構上講是一種小容量、高變比的降壓變壓器,但它不輸送電能,僅作為測量和保護用的標準電源。
2)二次回路的負載為阻抗恒定且很大的測量表計和繼電保護及自動裝置的電壓線圈,二次工作電流小,相當于變壓器的空載運行狀態,消耗功率很小,二次電壓基本上等于二次電動勢,只取決于恒定的一次電壓,所以測量電壓具有一定的準確級。
3)二次繞組不能短路。由于電壓互感器的正常負載是阻抗很大的儀表或繼電器電壓線圈,而發生短路后,二次回路阻抗僅僅是互感器二次繞組的阻抗,因此在二次回路中會產生很大的短路電流,影響測量表計的指示,造成繼電保護誤動,甚至燒毀互感器。
4)二次繞組及零序電壓繞組的一端必須接地,否則在線路發生故障時,在二次繞組和零序電壓繞組上將感應出高電壓,危及儀表、繼電器和人身安全。
電流互感器可以按用途、結構型式、絕緣型式及一次繞組的型式來分類,如下圖所示,電壓流互感器的型號通常用橫列拼音字母及數字表示。
第一個字母L表示電流互感器;第二個字母表示一次繞組型式或安裝方式;第三個字母表示絕緣、結構形式;第四個字母表示結構形式或用途。
電壓互感器按其結構形式,可分為單相、三相、雙繞組、三繞組以及戶外裝置、戶內裝置等。如下圖所示,電壓互感器的型號通常用橫列拼音字母及數字表示。
第一個字母J表示電壓互感器;第二個字母表示相數;第三個字母表示絕緣形式;第四個字母表示結構形式。
電流互感器是按電磁感應原理工作的,一次繞組匝數很少,串聯在被測線路里。二次繞組匝數較多,與測量儀表和繼電器的電流線圈串聯。運行中一次繞組內的電流取決于線路的負載電流,與二次負載無關。由于接在二次繞組內的測量儀表和繼電器的電流線圈阻抗都很小,所以電流互感器在正常運行時,接近于短路狀態,相當于一個短路運行的變壓器。
電壓互感器是利用電磁感應原理工作的,一次繞組匝數較多,二次繞組匝數較少,使用時一次繞組與被測量電路并聯,二次繞組與測量儀表或繼電器等電壓線圈并聯。由于測量儀表、繼電器等電壓線圈的阻抗很大,因此,電壓互感器在正常運行中相當于一個空載運行的降壓變壓器,其二次電壓基本上等于二次電動勢值,且取決于恒定的一次電壓值,所以電壓互感器在準確度所允許的負載范圍內,能夠精確地測量一次電壓。
1)變流比
電流互感器的變流比是指一次繞組與二次繞組額定電流之比。由于電流互感器二次繞組的額定電流都規定為5A或1A,所以變流比的大小取決于一次額定電流的大小。
2)誤差和準確級次
(1)電流互感器的測量誤差分為兩種:一種是變比誤差,簡稱比差;另一種是相角誤差,簡稱角差。
(2)電流互感器的準確級次是以最大比差和角差來區分的,準確級次在數值上就是比差限值的百分數。
3)電流互感器的容量
電流互感器的容量是指其允許接入的二次負載功率S e (VA),由于S e =I^2^2eZ fz 。其中Zfz為二次負載阻抗,I2e為二次線圈額定電流(均為5A),因此通常用額定二次負載阻抗(Ω)來表示。
4)保護用電流互感器的10%倍數
所謂10%倍數就是指一次電流倍數增加到n倍(一般規定6~15倍)時,電流誤差達到10%,此時的一次電流倍數n稱為10%倍數。10%倍數越大表示互感器的過電流性能越好。
5)熱穩定及動穩定倍數
電流互感器的熱穩定及動穩定倍數,是表示互感器承受短路電流熱作用和機械力作用的能力。
1)變壓比
電壓互感器通常在銘牌上標出一次繞組和二次繞組的額定電壓,變壓比是指一次與二次繞組額定電壓之比K=U 1e /U 2e 。
2)誤差和準確級次
(1)電壓互感器的測量誤差分為兩種:一種是變比誤差,另一種是角誤差。
(2)電壓互感器的準確級是以最大比差和角差來區分的。由于電壓互感器的誤差與二次負載的大小有關,所以同一電壓互感器對應于不同的二次負載容量,在銘牌上標注幾種不同的準確級次,而電壓互感器銘牌上所標定的最高的準確級次,稱為標準準確級次。
3)電壓互感器的容量
電壓互感器的容量是指二次繞組允許接入的負荷功率,分為額定容量和最大容量兩種,以VA值表示。
(1)額定容量
由于電壓互感器的誤差是隨二次負載功率的大小而變化的,容量增大,準確度降低,所以銘牌上每一個給定容量是和一定的準確級次相對應的,通常所說的額定容量是指對應于最高準確級次的容量。
(2)最大容量
最大容量是允許發熱條件規定的極限容量,除特殊情況及瞬時負荷需用外,一般正常運行情況下,二次負荷不應達到這個容量。
4)接線組別
電壓互感器的接線組別,是指一次繞組與二次繞組線電壓間的相位關系。10kV系統常用的單相電壓互感器,接線組別為I,IO;三相電壓互感器接線組別為Y,yn0或YN,yn0。