[信息与通信]第9章-测量用互感器.ppt

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1、第一节第一节 测量用互感器的作用与结构测量用互感器的作用与结构 测量用互感器，也称仪用互感器，它是一种按测量用互感器，也称仪用互感器，它是一种按一定比例和准确度变换电压或电流，以便于测量的一定比例和准确度变换电压或电流，以便于测量的扩大量限装置。按功能分类，互感器有电压互感器扩大量限装置。按功能分类，互感器有电压互感器和电流互感器之分，用作变换电压的称为电压互感和电流互感器之分，用作变换电压的称为电压互感器，用作变换电流的称为为电流互感器。器，用作变换电流的称为为电流互感器。 一、测量用互感器的作用一、测量用互感器的作用 1.1.使测量仪表与高压装置之间有很好的电气隔使测量仪表与高压装置之间有

2、很好的电气隔离，保证了工作人员和设备的安全。离，保证了工作人员和设备的安全。 2.2.使测量仪表的制造标准化、小型化。使测量仪表的制造标准化、小型化。 3.3.当电力系统发生短路故障时，使仪表免受大当电力系统发生短路故障时，使仪表免受大电流的冲击而损坏。电流的冲击而损坏。 4. 4.二次回路不受二次回路不受次回路的限制，可采用星形，次回路的限制，可采用星形，三角形等多种接法，因而使接线灵活方便。三角形等多种接法，因而使接线灵活方便。二、测量用互感器的结构原理二、测量用互感器的结构原理 测量用互感器实质上是一种特殊结构和特殊运测量用互感器实质上是一种特殊结构和特殊运行方式的变压器，它的一次绕组与

3、高压线路相连，行方式的变压器，它的一次绕组与高压线路相连，二次绕组接测量仪表，因变压器一、二次间无电连二次绕组接测量仪表，因变压器一、二次间无电连接，这就实现了高压线路与测量仪表间的电气隔离。接，这就实现了高压线路与测量仪表间的电气隔离。 测量用互感器实际上就是一个铁心变压器。其测量用互感器实际上就是一个铁心变压器。其典型结构如图典型结构如图9-19-1所示。所示。 铁心上通常绕有两个铁心上通常绕有两个( (或多个绕组，特殊情况或多个绕组，特殊情况可以是一个绕组可以是一个绕组) )其中其中个绕组接到电源，称为互感个绕组接到电源，称为互感器的器的次绕组；另一个绕组接到测量仪表，称为互次绕组；另一

4、个绕组接到测量仪表，称为互感器的二次绕组。感器的二次绕组。 铁心按其结构形式可分为矩形铁心和环形铁心铁心按其结构形式可分为矩形铁心和环形铁心两种，一般互感器只有一个铁心，高压电流互感器两种，一般互感器只有一个铁心，高压电流互感器为了保证其二次回路的运行可靠和测量的准确度，为了保证其二次回路的运行可靠和测量的准确度，必须将不同用途的二次回路分开，因此，一般高压必须将不同用途的二次回路分开，因此，一般高压电流互感器都具有两个或两个以上的铁心。电流互感器都具有两个或两个以上的铁心。 测量用互感器是利用电磁感应原理工作测量用互感器是利用电磁感应原理工作的，因此它的两个（或两个以上）互相绝缘的，因此它的

5、两个（或两个以上）互相绝缘的绕组必须套在共同的铁心上，它们之间有的绕组必须套在共同的铁心上，它们之间有磁的耦合，但没有电的直接联系。当一次侧磁的耦合，但没有电的直接联系。当一次侧与高压线路交流电源连接时，在外施电压作与高压线路交流电源连接时，在外施电压作用下，一次绕组中有交流电流通过，并在铁用下，一次绕组中有交流电流通过，并在铁心中产生交变磁通，其频率和外施电压的频心中产生交变磁通，其频率和外施电压的频率一样。这个交变磁通同时交链一次、二次率一样。这个交变磁通同时交链一次、二次绕组，根据电磁感应定律，便在一次、二次绕组，根据电磁感应定律，便在一次、二次绕组内感应出电动势。绕组内感应出电动势。

6、第二节第二节 电流互感器电流互感器 电流互感器是一种将高电压系统中的电流或低电流互感器是一种将高电压系统中的电流或低压系统中的大电流，变换成低电压标准小电流的电压系统中的大电流，变换成低电压标准小电流的电流变换装置。流变换装置。 电流互感器通常有三种代号表示，旧的代号用电流互感器通常有三种代号表示，旧的代号用“CT”CT”表示；汉语拼音字母表示为表示；汉语拼音字母表示为“LH”LH”；国家标；国家标准规定用准规定用“TA”TA”表示。表示。一、电流互感器的结构一、电流互感器的结构 电流互感器相当于一个电流变换器，主要由绕电流互感器相当于一个电流变换器，主要由绕组，铁心及绝缘支持物构成。组，铁心

7、及绝缘支持物构成。一次绕组：按匝数多少可分为单匝式和多匝式两种。一次绕组：按匝数多少可分为单匝式和多匝式两种。 二次绕组：二次绕组的匝数远远多于一次绕组。二次绕组：二次绕组的匝数远远多于一次绕组。 为了区分一次绕组为了区分一次绕组的首、尾端，通常用的首、尾端，通常用“L L1 1”表示首端，应接表示首端，应接电路中的电源侧；用电路中的电源侧；用“L L2 2”表示尾端，应接表示尾端，应接电路中的负荷侧。习惯电路中的负荷侧。习惯用法中，也有用用法中，也有用“+”+”、“-”-”表示首尾端的。表示首尾端的。 为了区分二次绕组的首尾端，通常用为了区分二次绕组的首尾端，通常用“K K1 1”表表示首端

8、，用示首端，用“K K2 2”表示尾端。习惯用法中，也有用表示尾端。习惯用法中，也有用“+”+”、“-”-”表示首、尾端的。二次绕组的两端表示首、尾端的。二次绕组的两端( (即即K K1 1、K K2 2) )接测量仪表或继电器的电流线圈。接测量仪表或继电器的电流线圈。 电流互感器图形符号及绕组首尾端如图电流互感器图形符号及绕组首尾端如图9-39-3所示。所示。 当被测电流很大时，电流互感器的原线圈往往当被测电流很大时，电流互感器的原线圈往往是一段平直的铜条。副线圈的额定电流一般规定为是一段平直的铜条。副线圈的额定电流一般规定为5 5安，因此，与它配套的电流表量程也都是安，因此，与它配套的电流

9、表量程也都是5 5安，与电安，与电流互感器配套使用。流互感器配套使用。 电流互感器的结构和形状根据用途、工作电压、电流互感器的结构和形状根据用途、工作电压、一次额定电流和准确度等级的不同而不同。工作电一次额定电流和准确度等级的不同而不同。工作电压越高的互感器外形尺寸越大，对绝缘水平要求也压越高的互感器外形尺寸越大，对绝缘水平要求也越高。越高。 电流互感器的绝缘结构，由于运行的额定电压电流互感器的绝缘结构，由于运行的额定电压不同，绝缘结构形式和使用的绝缘材料也不同。一不同，绝缘结构形式和使用的绝缘材料也不同。一般般500V500V10kV10kV的电流互感器大多采用支柱式绝缘或的电流互感器大多采

10、用支柱式绝缘或环氧树脂浇注绝缘；环氧树脂浇注绝缘；35kV35kV及以上的，多采用油浸绝及以上的，多采用油浸绝缘或瓷绝缘结构。缘或瓷绝缘结构。 二、电流互感器的工作原理二、电流互感器的工作原理 电流互感器的工作原理与变压器相似，测量中，电流互感器的工作原理与变压器相似，测量中，由于接入二次线圈回路中的电流表、功率表和电能由于接入二次线圈回路中的电流表、功率表和电能表的电流线圈的阻抗很小，所以工作中的电流互感表的电流线圈的阻抗很小，所以工作中的电流互感器接近于短路状态。器接近于短路状态。 在测量过程中，用电流表测出二次绕组的电流在测量过程中，用电流表测出二次绕组的电流I I2 2，根据一、二次绕

11、组的匝数，就可以确定出与一，根据一、二次绕组的匝数，就可以确定出与一次绕组连接的被测电路的电流值。为了方便起见，次绕组连接的被测电路的电流值。为了方便起见，用电流互感器的变流比用电流互感器的变流比K KI I，即一次绕组额定电流与，即一次绕组额定电流与二次绕组额定电流之比，来表示电流互感器的一、二次绕组额定电流之比，来表示电流互感器的一、二次绕组电流的关系。二次绕组电流的关系。 21IKII三、电流互感器的型号与技术特性三、电流互感器的型号与技术特性 1.1.型号型号 电流互感器的型号，主要由名称、一次绕组型电流互感器的型号，主要由名称、一次绕组型式、绝缘结构、用途、设计序号和额定电压等部分式

12、、绝缘结构、用途、设计序号和额定电压等部分组成，如图组成，如图9-49-4所示所示 电流互感器的型号中常见的字母含义如下：电流互感器的型号中常见的字母含义如下：（1 1）一次绕组形式）一次绕组形式Q Q：线圈式：线圈式( (俗称羊角式俗称羊角式)M)M：母线式：母线式( (俗称穿心式俗称穿心式) )D D：贯穿单匝式：贯穿单匝式 F F：贯穿复杂式：贯穿复杂式（2 2）绝缘结构）绝缘结构Z Z：浇注绝缘：浇注绝缘 G G：改进型：改进型K K：塑料外壳绝缘：塑料外壳绝缘 C C：瓷绝缘：瓷绝缘（3 3）用途）用途J J：加大容量：加大容量 Q Q：加强型：加强型（4 4）设计序号）设计序号 用

13、数字表示。用数字表示。（5 5）额定电压）额定电压 单位为单位为kVkV，低压为，低压为0.50.5，高压为，高压为1010，3535等。等。 2.2.技术特性技术特性 （1 1）变流比）变流比K KI I 电流互感器二次额定电流规定为电流互感器二次额定电流规定为5A5A，所以变流，所以变流比比( (简称变比简称变比) )的大小，就取决于一次绕组额定电流的大小，就取决于一次绕组额定电流的大小。的大小。 目前常用的电流互感器一次额定电流等级有：目前常用的电流互感器一次额定电流等级有：2020、3030、4040、5050、7575、100100、150150、200200、(250)(250)、

14、300300、400400、(500)(500)、600600、(750)(750)、800800、10001000、12001200、15001500和和2000A2000A等。等。 变流比的另一个概念，就是倍率。变流比的另一个概念，就是倍率。 （2 2）准确度）准确度 国产电流互感器的准确度等级有国产电流互感器的准确度等级有0 00101、0 00202、0 00505、0 01 1、0 02 2、0 05 5、1 1、3 3、1010级。级。 （3 3）极性）极性 电流互感器的极性就是电流互感器的极性就是指其一次电流方向与二次电指其一次电流方向与二次电流方向之间的关系。流方向之间的关系。

15、 电流互感器采用减极性电流互感器采用减极性标示方法，其意义与变压器标示方法，其意义与变压器的极性是相同的。的极性是相同的。 如图如图9-59-5所示，在接线中，所示，在接线中，L L1 1和和K K1 1称为同极性端称为同极性端( (或称或称“同名端同名端”) )，同极性端也有，同极性端也有用用“+”+”或或“”表示的。表示的。 （4 4）额定容量）额定容量 电流互感器的额定容量电流互感器的额定容量S S，以二次侧额定电流，以二次侧额定电流I I2 2通过额定负载通过额定负载Z Z2 2所消耗视在功率的伏安数表示。即所消耗视在功率的伏安数表示。即四、电流互感器的使用及要求四、电流互感器的使用及

16、要求 电流互感器严禁副边开路运行，它的副线圈应电流互感器严禁副边开路运行，它的副线圈应该经常接在仪表上。当必须从使用着的电流互感器该经常接在仪表上。当必须从使用着的电流互感器上拆除电流表时，应首先将互感器的副线圈可靠地上拆除电流表时，应首先将互感器的副线圈可靠地短接，然后才能把仪表连接线拆开。短接，然后才能把仪表连接线拆开。 为了保证操作人员的安全和保护测量仪表，电为了保证操作人员的安全和保护测量仪表，电流互感器的副线圈的一端应该和铁芯同时接地。流互感器的副线圈的一端应该和铁芯同时接地。 222ZIS 第三节第三节 电压互感器电压互感器 专门在测量时用于变换电压的变压器叫做电压专门在测量时用于

17、变换电压的变压器叫做电压互感器。互感器。 测量用电压互感器是一种将高电压变为易测量测量用电压互感器是一种将高电压变为易测量的低电压的低电压( (通常为通常为100V)100V)的电压转化装置。电压互感的电压转化装置。电压互感器通常用以下三种代号表示：旧的代号用器通常用以下三种代号表示：旧的代号用“PT”PT”表表示；汉语拼音用字母示；汉语拼音用字母“YH”YH”表示；国家标准规定用表示；国家标准规定用“TV”TV”表示。图表示。图9-69-6所示为所示为JDJJDJ一一1010型电压互感器外型电压互感器外形及内部结构图。形及内部结构图。 一、电压互感器的结构一、电压互感器的结构 电压互感器由一

18、、二次绕组、铁心、接线端子电压互感器由一、二次绕组、铁心、接线端子( (瓷套管瓷套管) )及绝缘支持物等组成。及绝缘支持物等组成。 一次绕组：匝数较多，与被测电路并联联接。一次绕组：匝数较多，与被测电路并联联接。电压互感器一次绕组的首端一般用字母电压互感器一次绕组的首端一般用字母U U1 1表示，尾表示，尾端用字母端用字母U U2 2表示。表示。 二次绕组：匝数较少，接在高阻抗的测量仪表二次绕组：匝数较少，接在高阻抗的测量仪表上上( (例如电压表、功率表的电压线圈、电度表的电压例如电压表、功率表的电压线圈、电度表的电压线圈、继电器的高阻抗线圈等线圈、继电器的高阻抗线圈等) )。由于电压互感器副

19、。由于电压互感器副线圈的负载是高阻抗仪表，副边电流很小，原、副线圈的负载是高阻抗仪表，副边电流很小，原、副线圈中的漏阻抗压降都很小。电压互感器二次绕组线圈中的漏阻抗压降都很小。电压互感器二次绕组首端用字母首端用字母u u1 1表示，尾端用表示，尾端用u u2 2表示。表示。 为了保证测量的精度，电压互感器在结构上应为了保证测量的精度，电压互感器在结构上应具有下列特点：铁心不饱和、采用铁耗小的高档电具有下列特点：铁心不饱和、采用铁耗小的高档电工钢片、绕组导线较粗以减小电阻，绕组绕制时应工钢片、绕组导线较粗以减小电阻，绕组绕制时应尽量减小漏磁通。尽量减小漏磁通。 电压互感器的图形符号及绕组首尾端如

20、图电压互感器的图形符号及绕组首尾端如图9-79-7所示。所示。 二、电压互感器的工作原理二、电压互感器的工作原理 电压互感器按其工作原理，可以分为电磁感应电压互感器按其工作原理，可以分为电磁感应原理和电容分压原理原理和电容分压原理( (在在220kV220kV及以上电力系统中使及以上电力系统中使用用) )两类。两类。 根据理想变压器一、二次电压关系，电压互感根据理想变压器一、二次电压关系，电压互感器的一、二次线圈中电压具有如下关系：器的一、二次线圈中电压具有如下关系：三、电压互感器的型号与技术特性三、电压互感器的型号与技术特性 1 1、型号、型号 电压互感器的型号主要由设备名称、相数、绝电压互

21、感器的型号主要由设备名称、相数、绝缘结构、铁心及绕组结构和一次额定电压等五部分缘结构、铁心及绕组结构和一次额定电压等五部分组成。如图组成。如图9-89-8所示。所示。 21UKUU（1 1）相数）相数D D：单相；：单相；S S：三相。：三相。（2 2）绝缘结构）绝缘结构J J：油浸；：油浸；G G：干式；：干式；Z Z：浇注绝缘。：浇注绝缘。（3 3）铁心及绕组结构）铁心及绕组结构 W W：五柱三绕组；：五柱三绕组；J J：接地保护；：接地保护；B B：三柱带补偿绕组：三柱带补偿绕组 2.2.技术特性技术特性（1 1）变压比）变压比 电压互感器的变压比为电压互感器的变压比为 变压比的另一个概

22、念称为倍率，倍率是电压互变压比的另一个概念称为倍率，倍率是电压互感器的变换系数。感器的变换系数。 （2 2）准确度）准确度 通常电力系统用的有通常电力系统用的有0.10.1、0.20.2、0.50.5、1.01.0、3.03.0级。级。 （3 3）极性）极性 同极性端常用同极性端常用“+”+”、“ ” ”或或“”来表示。来表示。 （4 4）容量）容量 电压互感器的容量是指二次绕组允许接入的负电压互感器的容量是指二次绕组允许接入的负载功率。载功率。 2121NNUUKU四、电压互感器的使用及要求四、电压互感器的使用及要求 不管电压互感器的原边电压有多高，电压互感不管电压互感器的原边电压有多高，电

23、压互感器的副边额定电压一般都是器的副边额定电压一般都是100100伏。伏。 电压互感器的副线圈一定要接地，以免当原、电压互感器的副线圈一定要接地，以免当原、副线圈之间的绝缘击穿时，副线圈上可能出现的高副线圈之间的绝缘击穿时，副线圈上可能出现的高压使工作人员发生危险和仪表遭到损坏。如果电压压使工作人员发生危险和仪表遭到损坏。如果电压互感器的副线圈在运行中短路，那么副边电路的阻互感器的副线圈在运行中短路，那么副边电路的阻抗大大减小，就会出现很大的短路电流，使副线圈抗大大减小，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，必须注意电压互感器在因严重发热而烧毁。因此，必须注意电压互感器在运行

24、中副线圈不能短路。运行中副线圈不能短路。 第四节第四节 钳形电流表钳形电流表 利用钳形电流表无需断开被测电路就可以测量利用钳形电流表无需断开被测电路就可以测量被测电流。被测电流。一、交流钳形电流表一、交流钳形电流表 图图9-99-9是交流钳形电流表的外形图。它由电流是交流钳形电流表的外形图。它由电流互感器和电流表两部分组成，电流互感器的铁心有互感器和电流表两部分组成，电流互感器的铁心有一活动部分，它与手柄相连。一活动部分，它与手柄相连。 测量时，用手握紧钳形电流表的手柄，电流互测量时，用手握紧钳形电流表的手柄，电流互感器的铁心便张开，将被测电流的导线卡入钳口中，感器的铁心便张开，将被测电流的导

25、线卡入钳口中，然后放开手柄，铁心闭合。此时，被测电流的导线然后放开手柄，铁心闭合。此时，被测电流的导线相当于电流互感器的原边线圈，绕在铁心上的副边相当于电流互感器的原边线圈，绕在铁心上的副边线圈与电流表相接。电流表所指示的电流数值取决线圈与电流表相接。电流表所指示的电流数值取决于副边线圈中的电流的大小，而副边线圈电流的大于副边线圈中的电流的大小，而副边线圈电流的大小又与被测电流成正比。小又与被测电流成正比。 所以只要将折算好的所以只要将折算好的刻度作为电流表的刻度，刻度作为电流表的刻度，测量时，与副边线圈相接测量时，与副边线圈相接的电流表的指针便按比例的电流表的指针便按比例偏转，指示出被测电流

26、的偏转，指示出被测电流的数值。电流量程可通过转数值。电流量程可通过转换开关选择。换开关选择。 图图9-109-10是是钳形电流表的钳形电流表的原理电路图。原理电路图。 图中图中TATA为为电流互感器的电流互感器的副边线圈。副边线圈。 二、交直流两用钳形电流表二、交直流两用钳形电流表 交直流两用钳形电流交直流两用钳形电流表的外形虽然与交流钳形表的外形虽然与交流钳形电流表相同，但它的结构电流表相同，但它的结构和工作原理却不一样。交和工作原理却不一样。交直流两用钳形电流表是按直流两用钳形电流表是按电磁系测量机构的工作原电磁系测量机构的工作原理制成的。它没有副边线理制成的。它没有副边线圈，测量机构的活

27、动部分圈，测量机构的活动部分为软磁铁片，放在钳形铁为软磁铁片，放在钳形铁心的圆形缺口中间，如图心的圆形缺口中间，如图9-119-11所示。所示。 三、钳形电流表的使用三、钳形电流表的使用 1.1.测量前，应将转换开关置于合适的量程。测量前，应将转换开关置于合适的量程。 2.2.进行测量时，被测导线应放在钳口中央，以减小进行测量时，被测导线应放在钳口中央，以减小误差。误差。 3.3.注意保持固定和活动铁心钳口两个结合面的衔合注意保持固定和活动铁心钳口两个结合面的衔合良好，测量时如有杂音，可将钳口重新开合一次。良好，测量时如有杂音，可将钳口重新开合一次。钳口若有污垢，可用汽油擦净。钳口若有污垢，可

28、用汽油擦净。 4.4.测量小于测量小于5A5A的电流时，为了获得较准确的测量值，的电流时，为了获得较准确的测量值，在条件允许的情况下，可将被测导线多绕几圈，再在条件允许的情况下，可将被测导线多绕几圈，再放进钳口进行测量。放进钳口进行测量。 5.5.不能用钳形电流表测量裸导线中的电流，以防触不能用钳形电流表测量裸导线中的电流，以防触电和短路。电和短路。 6.6.通常不可用钳形电流表测量高压电路中的电流，通常不可用钳形电流表测量高压电路中的电流，以免发生事故。以免发生事故。7.7.对于交流电流、电压两用表，测电压时，应将表对于交流电流、电压两用表，测电压时，应将表笔连线插入专用的电压插孔中。然后用

29、两个表笔，笔连线插入专用的电压插孔中。然后用两个表笔，按测量电压的方法进行测量。按测量电压的方法进行测量。 8.8.测量时，只能卡一根导线。测量时，只能卡一根导线。 9.9.交直流两用钳形电流表要区别使用。交直流两用钳形电流表要区别使用。10.10.测量完毕一定要把仪表的量程开关置于最大量程测量完毕一定要把仪表的量程开关置于最大量程位置上，以防下次使用时，因疏忽大意未选择量程位置上，以防下次使用时，因疏忽大意未选择量程就进行测量，而造成损坏仪表的意外事故。就进行测量，而造成损坏仪表的意外事故。 四、多用途钳形表简介四、多用途钳形表简介 除了钳形电流表外，还有各种多用途钳形表，除了钳形电流表外，

30、还有各种多用途钳形表，它们不仅可以测量电流，还可以用来测量多种电量。它们不仅可以测量电流，还可以用来测量多种电量。 1.1.交流电流、电压钳形表交流电流、电压钳形表 2.2.电流、电压、功率三用钳形表电流、电压、功率三用钳形表3.3.多用钳形表多用钳形表 4.4.钳形负序电流表钳形负序电流表 5.5.钳形相位伏安表钳形相位伏安表 总之，钳形表正在向着多功能的方向发展，除总之，钳形表正在向着多功能的方向发展，除了指示式钳形表外，各种数字式钳形表，如了指示式钳形表外，各种数字式钳形表，如DM6013DM6013袖珍型及袖珍型及DM6055DM6055自动换程等数字式钳形表也得到了自动换程等数字式钳形表也得到了广泛的应用。广泛的应用。 钳形表使用方便，不用切断电路，就能测出电钳形表使用方便，不用切断电路，就能测出电路或设备中的电流、电压及其他电量，但一般的钳路或设备中的电流、电压及其他电量，但一般的钳形表准确度不高，通常只有形表准确度不高，通常只有5.05.0级或级或2.52.5级。所以通级。所以通常都是利用钳形表对电气设备或电路的运行情况作常都是利用钳形表对电气设备或电路的运行情况作粗略测量，而不能用作精确测量。粗略测量，而不能用作精确测量。 结束结束