4.11 互感器
考试大纲
11.1 掌握电流、电压互感器的工作原理、接线形式及负载要求
11.2 了解电流、电压互感器在电网中的配置原则及接线形式
11.3 了解各种形式互感器的结构及性
能特点
4.11 互感器
互感器是一种特殊的变压器，它被广泛应用于供电系统中向测量仪表和继电器的电压线圈或电流线圈供电。
互感器的作用：
（1）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，并便于屏内安装。
（2）隔离高压电路。
互感器一次侧和二次侧没有电的联系，只有磁的联系。
使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。
电压互感器是将一次侧的高电压按比例变为适合仪表或继电器使用的额定电压为100V的变换设备。
1．电磁式电压互感器
（1）电磁式电压互感器的工作原理和变压器相同。
电压互感器的特点
1）容量很小，类似一台小容量变压器，但结构上要求有较高的安全系数；
2）电压互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很大，正常情况下，电压互感器在近于空载的状态下运行。
（2）额定变比
电压互感器一、二次绕组电压之比称为电压互感器的额定互感比。
（4-11-5）式中——等于电网的额定电压，kV ；
——额定电压为100V 。
2
1N N u U U K 1N U 2
N U
（3）电压互感器误差
电压误差为二次电压的测量值与额定互感比
的乘积与实际一次电压之差，以百分数表示；
（4-11-6）相位差为旋转180︒的二次电压相量与一次电压相量之间的夹角，并规定超前于
时相位差为正，反之为负。
电压互感器的误差与二次负载、功率因数和一次电压等运行参数有关。
2U u K 1U %1001
12⨯-=U U U K f u u 。
'2U -1。
U u δ。
'2
U -1。
U
2．电容式电压互感器
随着电力系统输电电压的增高，电磁式电压互感器的体积越来越大，成本随之增高，普遍采用电容式电压互感器。
（1）电容式电压互感
器的工作原理
电容式电压互感器实质
上是一个电容分压器，在
被测装置的相和地之间接电容式电压互感器原理接线图
有电容和，按反比分压，上的电压为
2C 2C 1C 12
1112KU C C C U U C =+=
（2）电容式电压互感器误差
电容式电压互感器的误差是由空载电流、负载电流以及阻尼器的电流流经互感器绕组产生压降而引起的，其
误差由空载误差、
，负载误差、和阻尼器负载电流产生的误差、
等几部分组成，即电容式电压互感器的误差除受一次电压、二次负荷和功率因数的影响外，还与电源频率有关。
电容式电压互感用于110～500kV 中性点直接接地系统。
0f 0δz f z δd f d δd
z u f f f f ++=0d
z u δδδδ++=0
3．电压互感器的接线形式
（1）单相接线
该接法仅适用于测量相间电压。
如果互感器一次绕组的一端接在线路上，另一端接地，互感器可测量某一相对地电压。
单相接线
（2）V－V接线
由两个单相互感器接线成不完全星形（V－V 形），用来测量各相间电压，但不能测量相对地电压，它广泛应用在20kV以下中性点不接地或经消弧线图接地的电网中。
V－V接线
（3）Y－Y接线
由三个单相互感器一、二次侧均接成Y 形，可供给要求线电压的仪表和继电器以及要求相电压的绝缘监视电压表。
Y－Y接线
11.1.2 电压互感器
（4）Y0/Y0/∆接线
用三台单相三绕组电压互感器构成Y0/Y0/∆接线，该接线方式其二次绕组用来测量相间电压和相对地电压，辅助二次绕组接成开口三角形检测零序电压。
用于3～220kV系统（110kV及以上无高压熔断器），供接入交流电网络缘监视仪表
和继电器用。
三相五柱式电压
互感器只用于3～
15kV系统，其接线
与三台单相三绕组Y0/Y0/∆接线
电压互感器构成Y0/Y0/∆接线基本相同。
11.1.2 电压互感器
使用电压互感器应注意以下事项：
1）电压互感器的二次侧在工作时不能短路。
在正常工作时，其二次侧的电流很小，近于开路状态，当二次侧短路时，其电流很大（二次侧阻抗很小）将烧毁设备。
2）电压互感器的二次侧必须有一端接地，防止一、二次侧击穿时，高压窜入二次侧，危及人身和设备安全。
3）电压互感器接线时，应注意一、二次侧接线端子的极性。
以保证测量的准确性。
4）电压互感器的一、二次侧通常都应装设熔丝作为短路保护，同时一次侧应装设隔离开关作为安全检修用。
5）一次侧并接在线路中。
11.1.2 电压互感器
4．电压互感器准确级和容量
电压互感器的准确级，是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差的最大值。
由于电压互感器误差与负荷有关，所以同一台电压互感器对应于不同的准确级便有不同的容量。
通常额定容量是指对应于最高准确级的容量。
电压互感器按照在最高工作电压下长期工作允许的发热条件，还规定了最大容量。
电压互感器的负载要求就是负载容量之和不能超过互感器的额定二次容量值。
11.2 互感器的配置原则
互感器在主接线中的配置与测量仪表、同期点的选择、保护和自动装置的要求以及主接线的形式有关。
11.2.2 电压互感器的配置
（1）母线除分路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同期、测量仪表和保护装置。
（2）线路35kV及以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压、进行同期和设置重合闸，装有一台单相电压互感器。
（3）发电机一般装二组电压互感器。
一组（D，y 接线），用于自动调整励磁装置。
另一组供测量仪表、同期和保护装置使用，该互感器采用三相五柱式或三只单相接地专用互感器，其开口三角形供发电机未并列之前检查接地之用。
当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表使用。
20万kW 及以上发电机中性点常接有单相电压互感器，用于100％静子接地保护。
（4）变压器变压器低压侧有时为了满足同期或保护的要求，设有一组不完全星形接线的电压互感器。
11.3.2 电压互感器类型1．电压互感器的分类
（1）按安装地点分户内和户外；
（2）按相数分单相和三相式，只有20kV以下才有三相式；
（3）按绕组数分双绕组和三绕组；（4）按绝缘分浇注式、油浸式，浇注式用于3～35kV，油浸式主要用于110kV 及以上的电压互感器。
2．电压互感器的结构
油浸式电压互感器按其结构可分为普通式和串级式，3～35kV都制成普通式，它与普通小型变压器相似。
110kV及以上的电磁式电压互感器普遍制成串级结构，
其特点是：绕组和铁芯采用分级绝缘，以简化绝缘结构；绕组和铁芯放在瓷套中，可减少重量和体积。
在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，为了测量相对地的电压，电压互感器的一次绕组必须接成星形，且中性点必须接地。
在3～60kV电网中，采用三只单相
三绕组（接地专用）电压互感器，而在3～20kV电网中，常采用三相五柱式电压互感器来测量相对地电压。
普通三相三柱式的电压互感器是不允许作这种测量的。
2．电压互感器的结构
油浸式电压互感器按其结构可分为普通式和串级式，3～35kV都制成普通式，它与普通小型变压器相似。
110kV及以上的电磁式电压互感器普遍制成串级结构，
其特点是：绕组和铁芯采用分级绝缘，以简化绝缘结构；绕组和铁芯放在瓷套中，可减少重量和体积。
在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，为了测量相对地的电压，电压互感器的一次绕组必须接成星形，且中性点必须接地。
在3～60kV电网中，采用三只单相
三绕组（接地专用）电压互感器，而在3～20kV电网中，常采用三相五柱式电压互感器来测量相对地电压。
普通三相三柱式的电压互感器是不允许作这种测量的。