互感器基础知识

互感器是一种变压器,电力系统供测量仪器、仪表和继电保护等电器采样使用的重要设备。当电网电压和(或)电流超过一定量值时,电能表和其他测量仪表及继电保护装置必须经过互感器接入电网,才能实现正常测量和保护电力设备的安全。

1.互感器的分类

(1)根据互感器的工作原理可分为:电磁式、电容式、光电式三种互感器。

电磁式互感器是利用电磁感应原理制成的互感器;电容式互感器是利用电容分压原理制成的电压互感器,多用于110kV及以上的高压电力系统;光电式互感器是为了测量超高压线路的电测量值而研制的,有的是根据铅玻璃的法拉第效应制成的激光电流互感器,也有根据波开尔效应制成的激光电压互感器。

(2)按照互感器的功能可分为:电流互感器(原简称为CT,现统称为TA〈GB7159〉)和电压互感器(原简称为PT,现统称为TV〈GB7159〉)。

TA能将系统中的大电流变换为规定的标准二次电流;TV能将高电压变换为规定的标准低电压,供二次测量用。

(3)根据用途可分为计量用、测量用、保护用互感器。

(4)根据使用地点不同可分为户内、户外、独立式、套管式等。

(5)根据互感器的绝缘结构可分为干式、固体浇注式和油浸式,以及气体绝缘式互感器。

(6)根据测量对象可分为单相、三相等。

(7)根据二次绕组的不同可分为单绕组、双绕组及多绕组互感器。

2.电流互感器

在电流互感器的铭牌上,标有TA的型号、额定电流比、准确度等级、额定容量(或额定负载)、额定电压、极性标志等。

(1) 型号：我国规定用汉语拼音字母组成互感器的型号,不同的字母分别表示电流互感器的主要结构型式、绝缘类别和用途。表6-2为国产电流互感器型号的含义。

例如:LFC-10型即为10kV多匝式瓷绝缘电流互感器。

(2)额定电流比:为了制造和使用的方便,电流互感器的一次电流和二次电流都有标准规定,称之为额定一次电流和额定二次电流。在额定电流下,电流互感器可以长期运行而不至于因发热而烧坏。当负荷电流超过额定电流时称过负荷,长期过负荷会烧坏互感器线圈,减少其绝缘寿命。额定电流比是指一次电流与二次电流之比,规定以不约分的分数表示。

KI=I_1n/I_2n

式中I_1n 一额定一次电流;I_2n 一额定二次电流。例如:KI=200/5A

(3)准确度级别:测量用电流互感器的准确度,以其在额定电流下所规定的最大允许电流误差的百分数表示。

测量用电流互感器的准确度级别一般有:0.1、0.2、0.1、1、3、5级,宽量限的S级的电流互感器的准确度级别有0.2S和0.5S级。

(4)额定容量:在额定二次电流(I_2n)及接有额定负荷(Z_2n)的条件下,互感器供给二次回路的视在功率(S_2n)。即

S_2n = I²_2n Z_2n

常用电流互感器的I_2n =5A。因此, S_2n = 5²Z_2n=25 Z_2n。这就是说额定容量与额定二次阻抗成正比,故额定容量也可以用额定负载阻抗表示。按照标准规定,对于I²_2n =5A的电流互感器,额定容量有2.5,5,10,15,20,25,30,40,50,60,80,100VA。电流互感器在使用中,其二次连接导线及仪表电流线圈的总阻抗,不超过铭牌上规定的额定容量(伏安数或欧姆值)时,才能保证它的准确度。

(5)额定电压:指一次绕组长期对二次绕组和地能够承受的最大电压(有效值),表明电流互感器一次绕组的绝缘强度。按照规定,电流互感器的额定电压有0.5,3,6,10,35,110,220,330,500kV等几种电压等级。

(6)极性标志:为了确保正确接线,电流互感器一次及二次绕组的出线端都有极性标志。按规定,一次绕组首端标为L1,未端标为L2,当一次绕组有抽头时,应依次标为,Ll、L2、L3…。二次绕组首端为K1,末端为K2,当二次绕组中间有抽头时,依次标为K1、K2、K3…。对于具有几个二次绕组的电流互感器,应分别标为1K1、1K2、2K1、2K2…。L1、K1或L2、K2称同极性端(旧称同名端)。如从电流互感器的同极性端来看,一次和二次电流的方向相反,这样的极性关系称减极性,反之称加极性。电流互感器互感器一般都按减极性表示,如图所示。

3.电压互感器

按工作原理的不同,电压互感器可分为电磁式电压互感器和电容分压式电压互感器。常用的TV是利用电磁感应原理制作的,其结构类似一台高电压小容量的变压器。

TV的铭牌上,标注有型号、额定电压比、准确级次、额定容量、额定电压等。

(1)型号及其含义:我国采用汉语拼音字母组成TV的型号,表示其主要结构型式、绝缘类别和用途,如表6-3所示。

表6-3国产电压互感器型号含义

(2)额定电压及额定电压比:额定电压是作为TV性能基准的一次绕组和二次绕组的电压值。我国规定的额定一次电压有0.38、6、10、35、110、220、330、500kV等;接于三相系统线与地之间的TV额定一次电压为上述额定电压的1/√3倍。

二次额定电压是指三相TV和供三相系统线间用的单相TV二次绕组长期工作电压,规定为100V;供三相系统线与地之间用的单相TV,其二次额定电压规定为100/√3。

额定电压比是额定的一次电压与额定的二次电压之比。

(3)准确度级次,即规定的TV的允许误差等级。在规定的使用条件下TV的误差应在规定的限度以下，我国常用的TV的准确度级次有0.1、0.2、0.5、1和3级。

(4)额定容量:TV的额定容量也称额定负荷,是和准确度级次对应的容量,即以额定二次电压为基准时规定二次回路允许接入的负荷,通常以视在功率VA值表示。

在TV中,误差限与二次负荷有关,二次负荷愈大,则误差愈大。因此,一般按各种准确度级次给出不同的额定容量,同时还根据TV长期工作允许的发热条件,给出TV的最大容量,即在任何使用条件下,TV都不应该超过额定容量,更不允许超过最大容量。

原文始发于微信公众号（坎德拉学院）：互感器基础知识