互感器工作原理
1 电量信号检测方法
（1）以法拉第电磁感应定律为基础的互感器，包括铁 心电磁式电压、电流互感器和空心电流互感器。
（2）按霍尔效应原理工作的互感器，主要包括霍尔电 流和霍尔电压传感器。
（3）基于磁光效应和光电效应的互感器,主要有光学 电流互感器和光学电压互感器。
互感器工作原理
1.1.1 基于电磁感应定律的电压、电流互感器
2611? 10? 3 600
cos（34.9 ?
36）?
3440?
5，
极限感应电动势（拐点电压） E=KALF I2n Z2n =238.5V
保护倍数电流下磁感应强度
B?
E
? 104 ?
238.5
? 1.5T
4.44 fN2n Ac
4.44 *50 *120 *57.6
由B=1.5T查磁化曲线得磁场强度H=600ma/cm 计算励磁安匝（HI）0=HLc=600*87.92=52752ma 复合误差εc= （HI）0/I1ALF=52.752/600*30=0.29%
②价格低：线路电压等级愈高，应用RYH的经济效果 愈明显。
③可以兼作载波通信或线路高频保护的耦合电容。
互感器工作原理
1.2.1 基于电磁感应定律的电压、电流互感器
2.电流互感器：铁心式和空心式
（1）铁心电流互感器： 电力系统中主要的电流检测工具，其基本工作原理与铁心
电磁式电压互感器相似。 （2）空心电流互感器：
U20 ? E2 ? 4.44 fW2?
U1 U 20
?
E1 E2
?
W1 W2
?
Ku
互感器工作原理
（2）电容式电压互感器
Ux C1
L
ZYH
? U x ? UC1 ? UC 2 ? Q C1 ? Q C2
a
C0
?
C1 ?C2 C1 ? C2
C2
P2
P1
J
x
C0U x ? C1UC1 ? C2UC 2 ? Q
目前在智能电器中应用比较多的一种电流传感器，其结构 简单、输入电流变化范围宽、线性度好、性能价格比好。
电流互感器
互感器工作原理
（1） 铁心电流互感器
L1 I?1 W1
L2
? F?1 ? I?1W1
F?2 ? I?2W2
F?1 ? F?2
K1 I?2
W2
电流互感器原理图
K2
I1W1 ? I2W2
Ki
励磁安匝（HI）0 ? H*Lc ? 29.7*87.92 ? 2611ma
互感器工作原理
计算比差和角差（相位差）
εi ?
?
(HI)0 (NI)1
sin（α?θ）? 100 ?
2611? 10? 3 600
sin（34.9?
36）?100 ?
0.4%
δi
?
?
(HI)0 (NI)1
cos（α?θ）? 3440 ?
?
I1 I2
?
W2 W1
互感器工作原理
铁心电流互感器缺点：
①体积、重量随电流等级升高而增加，价格上升也很快。 ②在高压输电线路中铁心式互感器必须充油，防爆困难， 安全系数下降。 ③传统的电器设备二次测量和保护电路中，采用了具有线 圈的各种仪表及电磁式继电器，需要从互感器中汲取能 量，所以铁心电磁式互感器必须有相应负载能力。 ④互感器铁心磁化曲线线性范围有限，影响测量范围和保 护精度。
R2 n
1 .3
互感器工作原理
额定电流及额定负荷时的二次感应电势
E2 ? I2nZ2n ? 5? 1.59 ? 7.95V
额定电流及额定负荷时的工作磁密
B?
E2
? 104 ?
7.95
? 0.05T
ห้องสมุดไป่ตู้
4.44 fN2n Ac
4.44 *50 *120 * 57.6
由B=0.05T查磁化曲线得磁场强度H=29.7ma/cm 铁损角θ=36度
AC=120/2 ×100 ×0.96 =57.6cm2
LC=
22 ? 34*3.14 ? 87.92cm 2
互感器工作原理
二次阻抗计算
二次导线长度 ? 120?（100 ? 60）? 2 ? 10?3 ? 38.4m
电磁线规格Φ1.68
截面积=（1.68/2）2 ×π=2.2mm2
电磁线电阻r2=ρｌ/s=0.02 ×38.4/2.2=0.34Ω CT线圈漏抗X2=0.2Ω
额定二次负荷时二次回路阻抗和阻抗角
R2n=1.2 ×cosφ+r2=1.2 ×0.8+0.34=1.3Ω
X2n=1.2 ×sinφ+x2=1.2 ×0.6+0.2=0.92Ω
Z2n=
R
2 2n
?
X
2 2n
?
1 .3 2 ? 0 .92 2 ? 1 .59Ω
二次回路阻抗角α
? arctan X 2 n ? arctan 0 .92 ? 34 .9。
互感器工作原理
一 确定产品型号 二 产品参数
如：LVQB-110 可知二次绕组成品的尺 寸要求 内径×外径 Φ205 ×Φ355
额定变比 额定容量
如：600/5 0.2S 30VA
仪表保安系数 精度等级 铁芯一般选用非晶材料
二 估算铁芯截面积 额定工作电流下工作磁密范围为 0.1T~0.5T本例中初步选定为0.3T
1.电压互感器：电磁式和电容式
（1）电磁式电压互感器：电力系统中应用最多。 （2）电容式电压互感器：简称RYH，广泛用于110KV及以上超 高压电力系统中。
电磁式电压互感器
电容式电压互感器
互感器工作原理
（1）电磁式电压互感器
Φ? I?0
U?1
W1
?? 12
W2
U?20
变压器空载 运行原理图
U1 ? E1 ? 4.44 fW1?
af
xf
K fy
?
UC2 Ux
?
C1 C1 ? C2
RYH原理接线图
UC2
?
C0 C2
U
x
?
C1
C1 ? C2
U
x
?
K fyU x
互感器工作原理
电容式电压互感器有以下优点：
①绝缘可靠性高：RYH的电容分压器多由数个瓷件堆 叠而成，每个瓷件内装有若干个串联电容元件，而且 瓷件内充满绝缘油，因此其耐压高，故障少。
互感器工作原理
保护绕组设计举例
一 确定产品型号
如：LVQB-110 可知二次绕组成品 的尺寸要求 内径×外径 Φ205 ×Φ355
二 产品参数
如：600/5 5P30 30VA
额定变比 额定容量 保护倍数
三 估算铁芯截面积
铁芯一般选用30QG120电工钢带 饱和磁密一般为1.5~1.6T
互感器工作原理
额定工作电流下 工作磁密
估算铁芯截面积
AC=4K.424Z
I2n Z2n fN2n Bn
?
104
Bn=电工钢带饱和磁密/保护倍数
Bn=1.6/30=0.05T
AC=
1.15?5?1.2 ?104 4.44? 50?120? 0.05
=51.8cm2
初选铁芯尺寸
Φ220 ×Φ340 ×100
铁芯有效截面积和平均 磁路长