第1章 互感器及二次回路.ppt

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1、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，阻抗很大。,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，阻抗很小。,本章内容,电压互感器二次回路,电压互感器的结构电压互感器二次回路的要求电压互感器的接线方式

2、二次侧接地方式二次回路的短路保护反馈电压的防范电压小母线设置二次回路的断线信号装置交流电网的绝缘监察二次回路的切换,电流互感器二次回路,电流互感器二次回路的要求电流互感器的接线方式二次侧接地保护二次回路开路的防范电流互感器的二次负载,电压互感器的原理及结构,1-1 电压互感器二次回路,电压互感器原理,u1,n1,u2,n2,1.单相式电压互感器的结构,2.三相式电压互感器的结构,三相五柱式电压互感器,固体绝缘电压互感器 固体绝缘电压互感器以目前常用的环氧浇注绝缘电压互感器最具有代表性，固体绝缘互感器由于绝缘结构和材料的限制，一般只用于35kV及以下的电压等级。,环氧浇注绝缘电压互感器的结构,一

3、次接线端子,环氧浇注绝缘,硅橡胶伞裙,一次绕组屏蔽,二次绕组,一次绕组,铁芯,底座安装板,环氧浇注固体绝缘电压互感器的内部结构示意图,高压绕组,低压绕组,铁芯+外壳,C高-低 R高-低,C低-地,R低-地,C高-地,R高-地,环氧浇注固体绝缘电压互感器电气绝缘原理图,3.由电容分压器与单相式电压互感器构成的电容式电压互感器,三个单相三绕组电容式互感器构成的接线,电压互感器的特点,1.二次绕组的额定电压 当一次绕组电压等于额定值时主二次绕组（Y形接线者）：额定线电压为100V，额定相电压为 V。辅助二次绕组（形接线者）额定相电压：用于35kV及以下中性点不直接接地系统，额定相电压为100/3V

4、用于110kV及以上中性点直接接地系统为100V,2.正常运行时近似空载状态,3.二次侧不允许短路,4.电压互感器的变比(一、二次侧额定相电压之比，近似等于一二次绕组匝比)若电压互感器一次绕组为1匝，额定相电压为UIN；二次绕组为2匝，倾定相电压为U2N，则变比nTv为,因此电压互感器的变比,1-1 电压互感器二次回路,1-1-1 电压互感器二次回路的基本要求,（5）对于双母线上的电压互感器，应有可靠的二次切换回路。,（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的具体要求。,（2）应有一个可靠的安全接地点。,（3）应设置短路保护。,（4）应有防止从二次回路向一次回路反

5、馈电压的措施。,1-1 电压互感器二次回路,1-1-2 电压互感器的接线方式,（1）单相电压互感器接线方式,一次侧不能接地，二次侧一端接地,（2）两个单相电压互感器构成的V-V接线方式,一次绕组不接地，二次绕组V相接地,测线电压,测线电压,（3）三个单相电压互感器构成的星形接线方式,1-1-2 电压互感器的接线方式,一、二次绕组中性点及开口三角形绕组一端接地,中性点直接接地系统测线电压或相电压,中性点不接地系统：测线电压和供绝缘检查的零序电压,1-1-2 电压互感器的接线方式,（4）三相三柱式电压互感器构成的星形接线方式,一次绕组中性点不允许接地,可测线电压和相对中性点的电压，但不能测供绝缘监

6、察的相对地电压,1-1-2 电压互感器的接线方式,（5）三相五柱式电压互感器构成的星形接线方式,一、二次绕组中性点及开口三角形绕组一端接地。,测线电压、相电压及绝缘监察的相对地电压。,三个单相三绕组电容式互感器构成的接线,电压互感器的极性,1-1-3 电压互感器的二次侧接地方式,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,1-1-3 电压互感器的二次侧接地方式V相接地,V相接地点位置,35kV及以下的电压互感器多采用V相接地方式,适用范围,1-1-3 电压互感器的二次侧接地方式中性

7、点相接地,中性点接地位置,110kV及以上电压级的电压互感器多采用中性点接地方式,适用范围,1-1-4 电压互感器二次回路的短路保护,设置短路保护的原因：,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。,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

8、继电保护和自动装置。一般用于110kV及以上电网,1-1-4 电压互感器二次回路的短路保护,主回路(二次侧进入电压小母线之前的回路)短路保护设备配置,短路保护设备 配置,注：电压互感器中性线和35kv以下的辅助二次绕组回路中，均不装设保护设备。,熔断器选择原则有两点，参见P9。,1.装设熔断器（635kv的PT）2.装设自动开关（110kv及以上的PT）,？,1-1-4 电压互感器二次回路的短路保护,分支电压回路(?)保护设备配置,分支电压回路的短路保护需要根据回路性质进行配置;引到继电保护和自动装置的分支回路不装设保护设备；测量分支回路则可装设保护设备。,1-1-5 反馈电压及防范,反馈电压

9、,在电压互感器停用或检修时，二次侧向一次侧反送电，在一次侧引起的高电压。,防范措施,在电压互感器停用或检修时，断开电压互感器一次侧的隔离开关QS，同时断开电压互感器二次回路,具体实现见下图,1-1-5 反馈电压及防范,具体防范措施,拉开隔离开关，断开一次回路，也断开了二次回路,1-1-6 电压小母线设置,设置电压小母线的原因：,母线上的电压互感器是同一母线上的所有电气元件的公用设备。为了减少联系电缆，设置了电压小母线。电压互感器二次引出端最终引到电压小母线上。而这组母线上的各电气元件所需的二次电压均从小母线上取得。,1-1-6 电压小母线设置,示例1：,小母线编号参见教材P191,1-1-6

10、电压小母线设置,示例2：,1-1-7 电压互感器二次回路的断线信号装置,原因：,为防止110kV及以上电网在电压互感器二次回路断线时，引起距离保护误动，需设置电压回路断线信号装置。,断线信号装置电路图,正常运行时：,N与N等电位，辅助二次绕组回路电压也为零，W1、W2均无电流，电器K不动作。,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，仅W1有电流，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，仅W1有电流，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，W1、W2均有电流流过，K不动作。,

11、注意断线信号继电器K的两个线圈，仅当一个线圈有电流流过时才动作,1-1-8 交流电网的绝缘监察（监视、观察一次侧的对地绝缘）,问题,中性点不直接接地系统发生单相接地时，允许持续运行两小时。为使运行人员及时查找和排除故障点，防止事故扩大，电压互感器二次回路需设置绝缘监察装置,分析,正常运行时,单相接地时,KV不动作,KV动作,发信号,电压继电器,信号继电器,光字牌,1-1-8 交流电网的绝缘监察,对于中性点直接接地系统,无需装设绝缘监察装置（？）一般通过切换开关和电压表即可选测三个线电压（值班员巡视时）。,选测过程分析,SA置“UV”,测得UUV,SA置“VW”,测得UVW,SA置“WU”,测得

12、UWU,1-1-9 电压互感器二次电路的切换,双母线二次电压的切换,原则,随同一次回路进行切换,方式一：利用隔离开关辅助触点和中间继电器实现,1-1-9 电压互感器二次电路的切换,双母线二次电压的切换,方式二：利用隔离开关辅助触点直接实现,1-1-9 电压互感器二次电路的切换,互为备用的电压互感器二次电压切换,原则,电压互感器互为备用的二次电压切换回路在操作时必须使母联断路器或分段断路器处于合闸状态,方式,手动切换,自动切换,利用控制开关和中间继电器实现,利用母联或分段断路器、隔离开关的辅助触点实现,1-2 电流互感器二次回路,电流互感器二次回路的基本要求,（1）电流互感器的接线方式，应能满足

13、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）电流互感器二次回路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动或仪表测量不准确。（3）应有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，其二次负载不应大于运行负载。（5）应保证电流互感器极性的正确连接。,LQJS-10Q复变比，计量二次绕组带有抽头，可以得到三个不同变比，特别适用于电流大小多变化的线路中，以使测量更为确。,LQJ-10Q，LQJS-10Q环氧树脂浇注支柱式电流互感器,LM0.5小母线式电流互感器,LFZ2-10Q环氧树脂浇注半封闭复匝贯穿式电流互感器,一次为P1 P2,二

14、次分两组，甲组为1S1、1S2，供测使用，乙组为2S1、2S2供保护使用。,电流互感器的结构、原理,电流互感器工作原理,1-2-1 电流互感器的结构（1）,电流互感器是一种小型的变流器，其一次绕组串接于电力系统的一次回路中，二次绕组与仪表或继电保护或自动装置的电流线圈相串联（即负载为多个元件时，负载串联后接入二次绕组）。,1.电流互感器的结构：,1.单匝单铁芯电流互感器,2.多匝单铁芯电流互感器,3.多匝双铁芯电流互感器,4.零序电流互感器,2.极性,1-2-1 电流互感器的结构（2）,1-2-2 电流互感器接线方式（1）,（1）一个电流互感器的单相式接线,测量三相对称负载的一相电流、变压器中

15、性点和电缆线路的零序电流。,（2）两个电流互感器的不完全星形接线(两相V型接线),这种接线很少应用于测量回路，主要应用在中性点不直接接地系统的保护回路。,（3）三个电流互感器的完全星形接线,这种接线可以测量三相电流、有功功率、无功功率、电能等,1-2-2 电流互感器接线方式（2）,（4）三个电流互感器的三角形接线,这种接线很少应用于测量回路，主要应用于保护回路。,（5）两个电流互感器的差式接线,这种接线很少应用于测量回路，主要应用在中性点不直接接地系统的保护回路。,（6）两个电流互感器的和式接线,这种接线主要用于一台半断路器接线、角形接线、桥形接线的测量和保护回路。,电流互感器的接线方式根据测

16、量仪表、继电保护及自动装置的要求而定，常见接线方式如下：,电流互感器的准确级及10误差曲线,电流互感器的准确级是指在规定的二次负载范围内，一次电流为额定值时，电流的最大误差，用百分数“”表示。,准确级分为：,一般测量级,稳态保护级,暂态保护级,有0.2，0.5，1，3等级别,有l0（5）P、10（5）P10、10（5）P20等级别，为国际电工委员会IEC规定，l0p中的“P”表示保护，10P10、1OP20后边的10和20表示一次电流与额定电流的倍数。,有TPX,TPY,TPZ等级别,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，一次稳态电流倍数m 与电流互感器二次允许

17、负载阻抗Z2en的关系曲线，如图119所示。,1-2-3 电流互感器二次回路的接地保护,原因,电流互感器一、二次绕组间绝缘如果损坏，高电压将侵入二次回路，危及人身安全和设备安全。,解决方法,二次侧设置可靠的接地点；在配电装置处经端子接地；如果有几组电流互感器与保护装置相连时，一般在保护屏上经端子接地,1-2-4 电流互感器二次回路开路的防范,问题,二次回路一旦开路，将会在二次绕组两端出现数百伏至数千伏的高电压，危及人身和设备安全。,分析,解决方法,电流互感器正常运行时，二次负载阻抗很小，近于短路运行状态，且有 一旦二次回路开路,二次电流等于零,其去磁作用消失,励磁电流骤增为一次电流,即,(1)

18、运行中电流互感器不允许开路(2)开路保护器(3)开路的防范措施,1-2-4 电流互感器二次回路开路的防范,(1)电流互感器二次回路不允许装设熔断器等短路保护设备。(2)电流互感器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)对已安装好而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)电流互感器二次回路的端子应采用试验端子。(6)应保证电流互感器二次回路的连接导线有足够的机械强度。,1-2-5 电流互感器二次负载,为保证电流互感器能在要求的准确级下运行,实际二次负载不得超过其

19、允许值,否则其准确级下降,不能满足精度要求。若不能满足要求，则采用下列措施：,（1）增加连接导线的截面积。（2）将同一电流互感器的两个二次绕组串联起来使用。（3）将电流互感器的不完全星形接线改为完全星形接线；差式接线改为不完全星形接线。（4）选用二次允许负载较大的电流互感器。（5）采用二次额定电流小的电流互感器或消耗功率小的继电器等。,1-2-5 电流互感器二次负载,电流互感器的二次负载指的是二次绕组所承担的容量，即负载功率为由于电流互感器二次工作电流几只随一次电流变化，而不随二次负载阻抗变化。因此，其容量S2取决于Z2的大小，通常Z2作为电流互感器的二次负载阻抗。Z2是二次绕组负载的总阻抗。

20、包括测量仪表或继电保护（或远动、自动装置）等电流线圈的阻抗Z22,连接导线阻抗Z21和接触电阻R三部分。Z2 K1Z22 K2Z21 R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。校验计算时二次阻抗Z2的获得方法有两种：在设计阶段用计算法；在电流互感器投人运行前用实测法。,电流互感器二次负载阻抗计算公式及阻抗换算系数（表1-1）,用计算法推导讲解：举例电流互感器二次侧三相星形接线方式下，在一次侧发生三相、两相和单相短路故障时的二次负载阻抗Z2和阻抗换算系数K1、K2。,1.绘接线图2.绘原理图,参见图1-18（a）、（b）,分析所得K1、K2与表1-1中结果一样。,用计算法推导讲解：电流互感器二次侧三角形接线方式下，各相间二次负载阻抗实测和各相二次的计算。,