电压互感器是一种电压变换装置。它将高电压变换为低电压,以便用低压量值反映高压量值的变化。因此,通过电压互感器可以直接用普通电气仪表进行电压测量。 1、电压互感器又称仪用变压器,是一种电压变换装置; 2、电压互感器的容量很小,通常只有几十到几百伏安; 3、电压互感器一次侧电压即电网电压,不受二次负荷影响,并且大多数情况下其负荷是恒定的; 4、二次侧负荷主要是仪表、继电器线圈,它们的阻抗很大,通过的电流很少。如果无限期增加二次负荷,二次电压会降低,造成测量误错增大; 5、用电压互感器来间接测量电压,能准确反映高压侧的量值,保证测量精度; 6、不管电压互感器初级电压有多高,其次级额定电压一般都是100V,使得测量仪表和继电器电压线圈制造上得以标准化。而且保证了仪表测量和继电保护工作的安全,也解决了高压测量的绝缘、制造工艺等困难; 7、电压互感器常用于变配电仪表测量和继电保护等回路
在测量交变电流的大电流时,为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流(我国规定电流互感器的二次额定为5A),另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到变流和电气隔离作用,电流互感器就是升压(降流)变压器. 它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器,电流互感器将高电流按比例转换成低电流,电流互感器一次侧接在一次系统,二次侧接测量仪表、继电保护等。
1次侧只有1到几匝,导线截面积大,串入被测电路。2次侧匝数多,导线细,与阻抗较小的仪表(电流表/功率表的电流线圈)构成闭路。
电流互感器的运行情况相当于2次侧短路的变压器,一般选择很低的磁密(0.08-0.1T),并忽略励磁电流,则I1/I2=N2/N1=k。
电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比,叫实际电流比
励磁电流是误差的主要根源。0.2/0.5/1/3,1表示变比误差不超过1%。
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电流互感器铭牌标志
电流互感器型号由以下几部分组成,各部分字母、符号表示内容: 第一个字母:L——电流互感器。
第二个字母:F——风压式;M——母线式(穿芯式)。 第三个字母:C——瓷绝缘式;Z——浇注式。 第四个字母:B——保护;D——差动。 第一个字母:数字——电压等级(kV)。
例如 LMZ—0.66表示用环氧树脂浇注的穿芯式电流互感器 0.66kV。 额定工作电压,互感器允许长期运行的最高相同电压有效值。 额定一次电流,作为互感器性能基准的一次电流值。
额定二次电流,作为互感器性能基准的二次电流值,通常为5A或1A。 额定电流比,额定一次电流与额定二次电流之比。
额定负荷,确定互感器准确级所依据的负荷值。电流互感器二次K1、K2端子以外的回路阻抗都是电流互感器的负荷。通常以视在功率伏安或以阻抗欧姆表示。 额定功率因数,二次额定负荷阻抗的有功部分与额定阻抗之比。 准确度等级,在规定使用条件下,互感器的误差在该等级规定的限值之内电力工程中计量常用的等级有0.2、0.5、0.2S、0.5S等。
注意事项:
副边绕组必须可靠接地,以防止由于绝缘损坏后,原边高电压传入危及人身安全。
副边绝对不容许开路。开路时互感器成了空载状态,磁通高出额定时许多(1.4-1.8T),除了产生大量铁耗损坏互感器外,还在副边绕组感应出危险的高压,危及人身安全。
互感器原理
在供电用电的线路中电流电压大大小小相差悬殊从几安到几万安都有。为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流,另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到变流和电气隔离作用。
较早前,显示仪表大部分是指针式的电流电压表,所以电流互感器的二次电流大多数是安培级的(如5A等)。现在的电量测量大多数字化,而计算机的采样的信号一般为毫安级(0-5V、4-20mA等)。微型电流互感器二次电流为毫安级,主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。
微型电流互感器也有人称之为“仪用电流互感器”。(“仪用电流互感器”有一层含义是在实验室使用的多电流比精密电流互感器,一般用于扩大仪表量程。)
电流互感器原理线路图
微型电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作,变压器变换的是电压而微型电流互感器变换的是电流罢了。如图绕组N1接被测电流,称为一次绕组(或原边绕组、初级绕组);绕组N2接测量仪表,称为二次绕组(或副边绕组、次级绕组)。
微型电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比,叫实际电流比K。微型电流互感器在额定工作电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比,用Kn表示。
Kn=I1n/I2n
微型电流互感器大致可分为两类,测量用电流互感器和保护用电流互感器。
测量用电流互感器
测量用电流互感器主要与测量仪表配合,在线路正常工作状态下,用来测量电流、电压、功率等。测量用微型电流互感器主要要求:1、绝缘可靠,2、足够高的测量精度,3、当被测线路发生故障出现的大电流时互感器应在适当的量程内饱和(如500%的额定电流)以保护测量仪表。
保护用电流互感器
保护用电流互感器主要与继电装置配合,在线路发生短路过载等故障时,向继电装置提供信号切断故障电路,以保护供电系统的安全。保护用微型电流互感器的工作条件与测量用互感器完全不同,保护用互感器只是在比正常电流大几倍几十倍的电流时才开始有效的工作。保护用互感器主要要求:1、绝缘可靠,2、足够大的准确限值系数,3、足够的热稳定性和动稳定性。
保护用互感器在额定负荷下能够满足准确级的要求最大一次电流叫额定准确限值一次电流。准确限值系数就是额定准确限值一次电流与额定一次电流比。当一次电流足够大时铁芯就会饱和起不到反映一次电流的作用,准确限值系数就是表示这种特性。保护用互感器准确等级5P、10P ,表示在额定准确限值一次电流时的允许误差5%、10%
线路发生故障时的冲击电流产生热和电磁力,保护用电流互感器必须承受。二次绕组短路情况下,电流互感器在一秒内能承受而无损伤的一次电流有效值,称额定短时热电流。二次绕组短路情况下,电流互感器能承受而无损伤的一次电流峰值,称额定动稳定电流。
保护用电流互感器分为:1、过负荷保护电流互感器,2、差动保护电流互感器,3、接地保护电流互感器(零序电流互感器)
微型电压互感器
微型电压互感器,由于尺寸工艺原因通常采用电流型的电压互感器。实际上就是额定电流比为1,一次二次电流都是毫安级的电流互感器(如:2mA/2mA)。以后叙述中如无特别指出,互感器都是指电流互感器。
工作时,互感器一次绕组与限流电阻R串联接被测电压,二次输出接运放进行I/V变换(或直接电阻采样)。此时一次电流为I1=U/(R+r),二次电流I2=I1/Kn,其中r为一次绕组内阻,Kn为额定电流比。
电压互感器的工作原理
在测量交变电流的大电压时,为能够安全测量在火线和地线之间并联一个变压器(接在变压器的输入端),这个变压器的输出端接入电压表,由于输入线圈的匝数大于输出线圈的匝数,因此输出电压小于输入电压,电压互感器就是降压变压器. 电流互感器的工作原理
在测量交变电流的大电流时,为能够安全测量在火线(或地线)上串联一个变压器(接在变压器的输入端),这个变压器的输出端接入电流表,由于输入线圈的匝数小于输出线圈的匝数,因此输出电流小于输入电流(这时的输出电压大于输入电压,但是由于变压器是串联在电路中所以输入电压很小,输出电压也不大),电流互感器就是升压(降流)变压器.
为监视仪表提供小电流,低电压,电流互感器严禁二次开路,开路产生高压危险,电压互感器严禁二次短路。 为什么电流互感器二次侧不能开(断)路?
电流互感器二次侧不许开路运行。接在电流互感器副线圈上的仪表线圈的阻抗很小,相当于在副线圈短路状态下运行。互感器副线圈端子上电压只有几伏。因而铁芯中的磁通量是很小的。原线圈磁动势虽然可达到几百安或上千安匝或更大。但是大部分被短路副线圈所建立的去磁磁动势所抵消,只剩下很小一部分作为铁芯的励磁磁动势以建立铁芯中的磁通。如果在运行中时副线圈断开,副边电流等于零,那么起去磁作用的磁动势消失,而原边的磁动势不变,原边被测电流全部成为励磁电流,这将使铁芯中磁通量急剧,铁芯严重发热以致烧坏线圈绝缘,或使高压侧对地短路。另外副线圈开路会感应出很高的电压,这对仪表和操作人员是很危险的所以电流互感器二次侧不许断开。
开路电阻无限大,则电流与电阻的乘积无限大,即电压无限大,危险。 为什么电压互感器二次侧不能短路?
如果电压互感器的二次侧运行中短路,二次线圈的阻抗大大减小,就会出现很大的短路电流,使副线圈因严重发热而烧毁。因此在运行中互感器不允许短路。一般电压互感器二次侧要用熔断器。只有35千伏及以下的互感器中,才在高压侧有熔断器其目的是当互感器发生短路时把它从高压电路中切断