电流互感器、电压互感器及变压器相关知识.docx

仪用变压器 仪用变压器是一种特殊用途的变压器，它有两个主要用途：一是用来扩大交流电 工仪表的量程，二是用来隔离高电压、大电流并使其变成低电压、小电流后中， 作为信号供继电保护、自动装置和控制回路使用仪用互感器分为电压互感器和 电流互感器一、电压互感器（一）电压互感器的特点 电压互感器的结构和工作原理与普通变压器没有根本区别它的主要特点在于： 原绕组匝数较多，并联在被测电路上；副绕组匝数较少，测量仪表和继电器的电 压线圈并联在其两端由于所并联的仪表和继电器的电压线圈阻抗很大，副边电 流很小，所以电压互感器实际上是一台近似空载状态的降压变压器原绕组和副绕组的额定电压之比，称为电压互感器的变压比，它近似于匝数之比， 当电压互感器的变压比给定时，将副边测得的电压乘以变压比即可得到被告测的 原边电压二）准确度级电压互感器测量结果有两种误差：变比误差和相角误差 变比误差是指副边电压的折算值，即变压比乘以二次电压，和原边电压的差值， 用原边电压的百分数表示相角误差是指二次电压折算值的负相量与原边电压相量之间的相位差，并规定二 次电压折算值的负相量超前一次电压相量时角误差为正值，否则为负值电压互感器的测量误差与其漏阻抗和励磁电流有关，也与副边负载电流的大小及 功率因数有关。

按变比误差的百分值划分，电压互感器的准确度级分为0.2、0.5、1、3 等四级因为电压互感器的误差与副边负载大小有关，所以，对应于每一个准确度级，都 规定有相应的额定容量，当副边负载超过某准确度级的额定容量时，准确度级便 下降规定最高准确度级时对应的额定容量为电压互感器的额定容量三）类型电压互感器的类型可按安装地点分，也可按相数分，还可按每相绕组数分，制成 三绕组时有两个副绕组：基本副绕组和辅助副绕组还可以按绝缘分为干式、浇 注式、油浸式电压互感器副绕组的额定电压规定为一百伏或根号三分之一百伏这样与电压互 感器副绕组相连接的各种仪表、继电器都可以统一制造而实现标准化在测量不 同等级的高电压时，只要换上不同电压等级的电压互感器就行四）使用注意事项1、副绕组绝对不许短路，因为互感器本身的短路阻抗很小，如发生短路，短路 电流很大，会使绕组烧毁2、副绕组的一端，连同铁心一起必须可靠接地，以防止高压绕组绝缘损坏时， 铁心和绕组带上高电压而造成事故二、电流互感器（一） 电流互感器的特点 电流互感器的工作原理与普通变压器相似它的主要特点在于：原绕组的匝数很 少，一般只有一匝到几匝，使用时串联在被测电路中，流过被测电流。

副绕组的 匝数很多，用较细的导线绕制根据使用目的的不同，副绕组串接各种仪表或继 电器的电流线圈原绕组中的电流取决于原边线路的负载电流，与副边的负载无 关由于副边所接仪表或继电器的阻抗都很小，电流互感器在正常运行时，接近 于短路状态这些是电流互感器与普通变压器的主要区别电流互感器原边额定电流与副边额定电流之比称为变流比娄忽略励磁电流时， 根据磁势平衡原理，变流比接近于副边与原边匝数之比二）准确度级电流互感器也有变比误差和相角误差变比误差是指副边电流的折算值（即变流比与副边电流有效值的乘积）和原边电 流的差值，用原边电流的百分比值表示相角误差是指副边电流折算值的反相量与原边电流相量的相位差并规定当副边 电流折算值的反相量超前原边电流相量时，相角误差为正，反之为负误差主要由励磁电流、漏阻抗和所接仪表及继电器的阻抗所引起，为了减小误差， 电流互感器的工作磁通密度设计得很低，常采用环形铁心，副边所接仪表和继电 器的总阻抗应小于规定值按照变比误差的大小，电流互感器分为0.2、0.5、1、3、10等五级，另有B级为保护级，用于继电保护当原边电流成倍增长时，铁心将趋于饱和，励磁电流 将急剧增加，从而引起变比误差迅速增加。

当原边电流达到额定值的几倍时，变 比误差达到负的 10%，这时原边电流的倍数称为 10%倍数这是继电保护用电 流互感器的一个重要参数电流互感器的额定容量为副边额定电流和额定阻抗时，副边输出的容量，大小等 于副边额定电流的平方，与副边额定阻抗的乘积由于电流互感器的副绕组额定 电流规定为 5 安或 1 安，所以副边额定容量可以用副边额定阻抗代替，称为副 边额定负载，单位为欧姆由于电流互感器的误差与副边阻抗有关，因此同一台电流互感器使用在不同的准 确度级下，副边就有不同的额定负载三）类型 电流互感器的类型，按安装地点可分为户内式和户外式；按安装方式可分为穿樯 式、支持式和装入式，穿樯式装在墙壁或金属结构的孔中，支持式安装在平面或 支柱上，装入式则是套装在变压器或多油断路器油箱的套管上，故又称套管式 按绝缘可分为干式、浇铸式、油浸式按原绕组匝数可分为单匝式和多匝式四）使用注意事项：使用电流互感器时，就注意以下几点：1、副绕组绝对不许开路电流互感器正常运行时，原、副边磁势平衡，主磁通 很小，副边一旦开路，副边磁势为零，则流过原边的线路电流全都成为励磁电流， 主磁通剧增，使铁心中的磁通密度增加许多倍，磁路严重饱和，磁通波形为平顶 波，过零值时变化率很高，因而在副绕组中感应起很高的尖峰电势，危害操作人 员的安全，也可能使互感器绝缘击穿。

为了避免造成副绕组开路，在电流互感器 的副边电路中，绝对不允许接保险丝副绕组不接仪表时，要把副绕组短接，运 行中要换接线或仪表时，必须先把副绕组短接，才能进行换接2、副绕组的一端和铁心应可靠接地3、副绕组串入的负载阻抗不能超过规定值，以保证规定的准确度级变压器并联运行的条件所谓变压器的并联运行，是指变压器的原绕组都接在某一电压等级的公共母线 上，而各变压器的副绕组也都接在另一电压等级的公共母线上，共同向负载供电 的运行方式变压器并联运行有如下优点：1、多台变压器并联运行时，如果其中一台变压器发生故障或需要检修，那么另 外几台变压器可分担它的负载继续供电，从而提高了供电的可靠性2、可根据电力系统中负荷的变化，调整投入并联的变压器台数，以减少电能损 耗，提高运行效率3、可根据用电量的增加，分期分批安装新变压器，以减少初期投资对变压器的并联运行状态有一定的要求，最理想的并联运行情况是：1、空载时各台变压器中只有原边的空载电流，由各变压器副边绕组通过母线组 成的回路中，以及原边回路中没有环流2、负载时各变压器所分担的负载量，应该按各自额定容量的大小成比例分配， 防止其中某台过载或欠载3、负载时各变压器所分担的电流，应该与总的负载电流同相位。

这样当总的负 载电流一定时，各变压器所分担的电流最小；如果各变压器所分但的电流一定时， 则总的负载电流最大要达到上述理想的并联状态，并联运行的变压器必须具备以下三个条件：1、各变压器的原边额定电压要相等，各副边额定电压也要相等，即变比要相等；2、各变压器副边线电势对原边线电势的相位差应相等，即连接组要相同；3、各变压器的阻抗电压标么值应相等，短路阻抗角应相等变压器不满足并联运行条件时的运行分析一、变比不相等时的并联运行 两台变压器的原边加同一电压，第一台变压器的变比小于第二台变压器，当两台 变压器副边开路时，由于变比小的变压器感应电势高，致使两台变压器副边电压 不相等，产生差额电压当这两台变压器副边并联于公共母线，不带负荷时，在差额电压的作用下，副边 回路将产生环流，根据磁势平衡原理，原边回路也会产生相应的环流当这两台变压器的副边并联于公共母线并带起负荷时，环流仍然存在，变压器的 实际电流是由环流和负载分量两部分组成，且变比小的变压器电流相量等于环流 与负载分量相量之和，变比大的变压器电流相量等于负载分量与环流之相量差 也就是说，变压器变比不相等的并联运行，在空载时，原、副边回路会出现环流， 增加了附加损耗。

负载时环流与负载电流合成的结果，使变比小的变压器电流大， 可能过载；变比大的变压器电流小，可能欠载由于短路阻抗很小，发即使并联运行的变压器变比之差很小，也能产生较大的环 流，因此必须限制并联运行变压器的变比差二、连接组不相同的并联运行 如果变压器的连接组不同而进行并联运行，其后果是非常严重的 如两台变压器原边均为星形连接，副边一个是星形连接，一个是正连三角形连接， 两个副边对应的线电压相位不相同，彼此相差30°副边的电压差将达到副边线 电压的 51.8%，这样大的电压差所引起的环流将超过额定电流许多倍若连接 组别相差越大，则副边的电压差也越大，环流就更大，可能将变压器烧毁，因此 连接组不相同的变压器绝对不允许并联运行三、阻抗电压标么值不相等时的并联运行（一）阻抗电压标么值相等而短路阻抗角不相同时的并联运行 变压器的短路阻抗角是指其短路阻抗压降与短路电阻压降夹角的大小，也就是变 压器的电压相量超前于电流相量的角度，它的正切为短路电抗与短路电阻之比 如果两台变压器并联运行，它们的阻抗电压标么值相等，只是第一台变压器的短 路阻抗角大于第二台变压器，因两台变压器的原边电压相量一致，那么两台变压 器电流相量之间必须相差一个角度，大小等于两台变压器短路阻抗角之差，这样 一来，两台变压器输出的总电流就等于每台变压器输出电流的相量之和。

如果两台变压器的短路阻抗角也一致，也就是说，两台变压器电流同相位，那么 它们输出的总电流就是每台变压器输出电流的代数和 显然第一种情况输出电流要小一些，变压器的设备容量得不到充分利用 一般情况下，变压器之间的容量相差越大，短路阻抗角相差也越大，所以要求并 联运行的变压器容量之比不应超过三比一 （二）阻抗电压标么值不相等时的并联运行 两台阻抗电压标么值不相等的变压器并联运行，它们输入端到输出端之间的电压 是相等的，均等于各自负荷电流在自身短路阻抗上的压降，面这两个压降的大小 相等将两台变压器各自负荷电流在自身短路阻抗上的压降，分子、分母同乘以各自的 额定电流和额定电压，可得各自电流在短路阻抗上的压降等于各自的负荷系数 （它等于负荷电流与额定电流有效值之比，也等于变压器实际容量与额定容量之 比）乘以各自的阻抗电压标么值（它等于额定电流在短路阻抗上的压降—即阻抗 电压—与额定电压之比）再乘以各自的额定电压考虑到两台变压器的额定电压相等，则有第一台变压器的负荷系数与其阻抗电压 标么值之积等于第二台变压器的负荷系统与其阻抗电压标么值之积 由此可以看出：1、阻抗电压不等而并联运行时，各台变压器的负载分配（即负荷系统）与自身 的阻抗电压标么值成反比；2、当阻抗电压标么值大的变压器满载（负载系数等于一）运行时，阻抗电压标 么值小的变压器已过载（负载系数大于一）；反之，当阻抗电压标么值小的变压 器满载运行时，阻抗电压标么值大的变压器却欠载（负载系数小于一）。

3、因为变压器不允许长期过载运行，所以当阻抗电压标么值不等并联运行时， 向负载提供最大输出功率的运行情况只能是：让阻抗电压标么值最小的那台变压 器满载运行，而其它变压器一律欠载运行这使变压器容量不能充分利用，是不 经济的四、负载分配计算 多台变压器并联运行且阻抗电压标么值不相等时，负载分配计算包括以下三个内 容：1、已知各台变压器的额定容量及阻抗电压标么值，且已知总的负载容量时，计 算各台变压器所分担的功率各台变压器所分担的实际功率等于总的负载容量比各台变压器的额定容量与自 身的阻抗电压标么值之比的代数和，乘以所要计算的这台变压器的额定容量与自 身阻抗电压标么值之比2、不使任何一台变压器过载时，计算最大输出功率 此时可将计算各台变压器所分担的实际功率的计算式用于阻抗电压标么值最小 的那台变压器，并令其负载系数小于一，即得： 最大输出功率等于最小的阻抗电压标么值乘以各台变压器的额定容量与自身阻 抗电压标么值之比代数和3、在上项运行状态下，计算变压。