互感器及二次回路
6页1、互感器及二次回路一 互感器测量、监视、控制电力系统的潮流及运行工况,需由测量仪表及自动装置来完成;为快 速切除故障及确保系统的安全,需由继电保护来完成。测量仪表、自动装置及继电保护装置 均系低电压二次设备。二次设备不能直接接入一次系统的高电压及大电流。为此,需要一种特殊的变换器,将电力系统的一次电流及一次电压变换成与其成正比的 小电流及低电压,以供给测量仪表、继电保护及自动装置,并起到一、二次的隔离作用。该 变换器称之为互感器。将电力系统的一次大电流变换成二次小电流的互感器叫电流互感器; 而将一次高电压变换成二次低电压的互感器叫电压互感器。电磁型电流互感器与电压互感器的构成原理同电力变压器,同属电磁耦合变换传递元 件。目前,广泛采用的电流互感器的输出是交流电流。而继电保护及自动装置的计算逻辑回 路通常是直流。为确保继电保护及自动装置运行的可靠性及安全性,需将电流互感器的二次 回路与继电保护及自动装置的逻辑回路进行隔离。在保护装置中,将电流互感器的二次电流 变换成与电流成正比的电压,并进行交、直流回路隔离的变换器,通常采用两种变换器之一, 即采用辅助变流器或电抗互感器。二 对互感器的要求
2、为确保安全而精确地测量及变换,应按照以下要求选用互感器: 1电流互感器及电压互感器的一次额定电压,应与所用在电网的额定电压等级相同;其绝 缘水平应能承受长期运行及可能出现的短时过电压(运行过电压、雷击过电压及谐振或 操作过电压等);2 变换精度高,应能满足测量精度,确保继电保护动作可靠; 3变比适当,其变比应能保证系统在额定工况下测量仪表、继电保护及自动装置的测量要 求及工作在线性区;4容量足够大,应满足正常及电力系统短路故障时,继电保护及自动装置的测量精度要求; 保证互感器不过热;5满足热稳定及动稳定的要求,饱和倍数足够大。第二节 电流互感器一 构成及工作特点电流互感器的作用是:将电力系统的一次大电流变换成与其成正比的二次小电流,然后 输入到测量仪表或继电保护及自动装置中。其构成及工作特点是: 1一次匝数少二次匝数多用于电力系统中的电流互感器,其一次绕组通常是一次设备的进、出母线,而只有一匝; 其二次匝数很多。例如,变比为5000/1 的电流互感器,其二次匝数为5000匝。2 铁芯中工作磁密很低、系统故障时磁密大正常运行时,电流互感器铁芯中的磁密很低,其一次与二次保持安匝平衡。当系统
3、故障 时,由于故障电流很大,二次电压很高,励磁电流增大,铁芯中的磁密急剧升高,甚至使铁 芯饱和。3 高内阻、定流源正常工况下,铁芯中的磁密很低,励磁阻抗很大,而二次匝数很多。从二次看进去,其 阻抗很大。负载阻抗与电流互感器的内阻相比,可以忽略不计,故负载阻抗的变化对二次电 流的影响不大。可称之为定流源或电流源。4 二次要小,二次回路不得开路电流互感器的二次负载如果很大,运行时其二次电压要高,激磁电流必然增大,从而使 电流变换的误差增大。特别是在系统故障时,电流互感器一次电流可能达额定工况下电流的 数十倍,致使铁芯饱和,电流变换误差很大,不满足继电保护的要求,甚至使保护误动。电流互感器的二次回路不得开路。如果运行中二次回路开路,二次电流消失,二次去磁 作用也随之消失,铁芯中的磁密很高;又由于二次匝数特高,二次感应电压U=4.44 fBwS (f 电源频率,W二次匝数,B 铁芯中的磁密,S 铁芯中有效截面)会很高,有时可达 数千伏,危及二次设备及人身安全。二 额定参数 1 额定电流电流互感器的额定电流,有一次额定电流和二次额定电流。(1)一次额定电流 电流互感器的一次额定电流,应大于一次设
4、备的最大负荷电流。其一次额定电流越大,所能承受的短时动稳定及热稳定的电流值越大。电流互感器一次额定电流值,应与国家标准GB1208-1977推荐值相一致。(2)二次额定电流目前,在电力系统中普遍采用的电流互感器二次额定电流有二种,即5A和1A。电流互感器二次额定电流的选择原则,主要是考虑经济技术指标。当一次额定电流相同 时,二次额定电流值取越大,二次绕组的匝数便越少,电流互感器的体积及造价相对小。但 是,二次额定电流大,正常运行时其输出电流大,二次损耗也大;另外,由于故障时输出电 流很大,要求二次设备的热稳定及动稳定的储备也大。在各种条件相同的情况下,电流互感 器的二次额定电流为5A时的二次功耗,为额定电流为1A时二次功耗的25倍。2 变比电流互感器的变比,是其重要的参数之一。它等于一次额定电流与二次额定电流之比。 3准确度电流互感器的准确度,是其电流变换的精确度。目前,国内采用的电流互感器的准确度 等级有六个,即0.1级、0.2级、0.5级、1级、3级及5级。继电保护用电流互感器,通常 采用 0.5级的;主设备纵差保护也有采用0.2级的。电流互感器的准确度级,实际上是相对 误差标准。
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