发电厂电气语分| 11 第六章导体和电气设备的原理与选择 6.3互感器的原理及选择 ◆互感器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信息的 传感器。互感器将高电压、大电流按比例变成低电压(100、V)和小电流(5、 14)，其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护装置等， ◆为了确保工作人员在接触测量仪表和继电保护装置时的安全，互感器的每一个 二次绕组必须有一可靠的接地，以防绕组间绝缘损坏而使二次部分长期存在高电压， 一、电磁式电流互感器 ◆电磁式电流互感器工作原理与变压器相似。其特点有： (1)一次绕组串联在电路中，并且匝数很少，故一次绕组中的电流完全取决于被测 电路的负荷电流，而与二次电流大小无关： (2)电流互感器二次绕组所接仪表的电流线园阻抗很小，所以正常情况下，电流 互感器在近于短路状态下运行. ◆电流互惑器的额定电流比K为 (6-10) N、2N分别为一、二次绕组的额定电流： N,、M,分别为一、二次绕组的匝数。 1.电流互感器的误差☐ ◆电流互感器的等值电路及相量图如图6-1所示。图中二次绕组阻抗 Z(x)、负荷阻抗ZL(x2、)和二次侧电动势E',、电压‘，、电流 ',的数值均是归算到一次侧的值。 铁心中合成磁动势i0N=iN,-i2N2=iM-2N，可得 i1=10+i'2 (6-11) 可见，由于互感器存在励磁损耗，使一次电流i,与二次电流广：(K)在数值 上和相位上均有益异。这种误差通常用电流误整，和相位差6，表示
发电厂电气部分 第六章 导体和电气设备的原理与选择 11 6.3 互感器的原理及选择
发电厂电气分 12 第六章导体和电气设备的原理与选择 图6-1电流互感器 (a)等值电路；(b)相量图 a ◆电流误差的定义为 f=,-Lx10(% 11 (6-12 从相量图可知，K,-≈-c,而相位差4通常很小，则可得 看-nlw+ax10o(时 c(+30() (6-13) ◆可见，电流互感器的误差可用励磁磁动势1W,来表示当相量图中的1。N,用 L。N/1,N,表示时，则I。M/N,在横轴上的投影就是电流误差，在纵轴上的投影 就是相位差。 ◆篇要强调的是电流互感器在运行时，二次绕组严禁开路。二次绕组开路时，电 流互感器由正常短路工作状态变为开路工作状态，励磁磁动势由正常为数甚小的 骤增为N,铁心中的磁通波形呈现严重饱和的平顶波，因此二次绕组将在磁通过 零时，感应产生很高的尖顶波电动势，其值可达数干甚至上万伏（与K及，大小有 关)，危及工作人员的安全和仪表、继电器的绝缘。由于磁感应强度骤增，会引志 铁心和绕组过热。此外，在铁心中还会产生剩磁，使互感器准确级下降
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发电厂电气语分| 13 第六章导体和电气设备的原理与选择】 ◆根据电磁感应定律E)=4.44BSN2、磁动势方程I,N1=L,B/4和 次侧回路方程E2=I2(Z2+Z2),代入式(6-13)可得 = (Z:+Z)Lzsin(w+a)x100(%) 222N2Sμ Z+乙Lcos(+a）x3400 (614) 6≈ 222NS4 ◆由式(614)可见，电流互感器的电流误差f及相位差6，决定于互感器铁心 及二次绕组的结构，同时又与互感器的运行状态（二次负荷乙及运行中铁心的山 值)有关。由于磁化曲线的非线性，为了减小误差，通常电流互感器技制造厂家设 计的额定参数运行时，铁心的磁感应强度不大，即在额定二次负荷下，一次电流为 额定值时，山接近最大值。 2.电流互感器的准确级 (1)测量用电流互感器的准确级， 测量用电流互感器有一般用途和特殊用途(S类)两类。对于工作电流变化范围 较大的线路及高压、超高压电网中，推荐采用带有S类测量级二次绕组的电流互感 器。表6-4所示为测量用电流互感器在规定的二次负荷变化范图为(0.25~1)S2洲时 的准确级和误差限值。 表64测量用电流互感器准确级和误差 电流误整（士% 相位差（±） 准确级 在下 大额定电流 %)时 在下列 大额定电流(9%)时 10017 1 5 20 100120 1 5 20 0 02S 0.75 0.35 02 0.2 15 10 10 05s 15 075 0 05 90 45 30 04 0.2 0.1 15 0.75 0.35 0.2 15 10 0.5 1.5 0.75 0.5 90 45 30 30 1.0 180 60 在(50-120)%额定电流时，电流误差为士3%，相位差不作规定 王(50-120%)领定电流时，电流误差为土5%，相位差不作规定
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发电厂电气分 14 第六章导体和电气设备的原理与选择 (2)保护用电流互感器的准确级，保护用电流互感器按用途可分为稳态保护用(P) 和暂态保护用(TP)两类。 1)P类电流互感器 ·通常220kV及以下系统，一般保护宜选用不考店态误差而只保证稳态误差的 稳态保护用电流互感器(P类)。 ●它的误差有两条要求：一是额定一次电流和额定二次负荷下的电流误差和相位 差不超过规定值：二是在额定准确限值一次电流下的复合误差不超过规定限值。 ·复合误兹：定义为二次电流躁时值K已归算到一次侧)与一次电流瞬时值， 之差的有效值，通常以一次电流有效值的百分数表示，即 e%=1025K,-i,广d I VT ·稳态用的P类常用的包括P、PR类型，其中PR类是一种限制剩磁系数的“低剩 磁保护级”电流互感器，常用于220kV变压器差动保护和100-200MW发电机变压器 组及大容量电动机差动保护用的电流互感器」 ●电流互感器的准确级常用的有5P、10P和5PR、10PR. ·标准规定：复合误差等于准确级限值的一次短路电流称为额定准确限值一次电流 而额定准蹄限值一次电流与额定一次电流的比值，称为额定准确限值系数，该系数 标准值为：5,10,15,20,30等，如某电流互感器的保护准确级表示为5P或10P, 而在误差限值之后可紧接着标出额定准确限值系数，如5P15与10P20中的15和20， ●P类稳态保护电流互感器的误差限值如表65所示。 表65P类稳态保护电流互感器的误差限值 电流误差（±%）相位差（±'） 准确级 在额定一次电流下 在额定准确限值一次电流 5P,5PR 1.0 60 50 10P,10PR 3.0 10.0
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发电厂电气语分 15 第六章导体和电气设备的原理与选择】 2)TP类电流互感器. 暂态保护用TP类电流互密器的准确级常用的有TPX、TPY、TPZ三个级别，且 TP类电流互感器的铁心比P类的铁心截面大许多倍，才能保证在辨态过程中有一 定的准确度。 ●TPX级暂态保护型电流互感器在其环形铁心中不带气隙，由于是闭合铁心，静态 剩磁较大，在短路暂态过程中，特别是在重合闸后的重复励磁下，铁心容易饱和， 致使二次电流琦变，哲态误差显著增大，故超高压系统主保护一般不采用TPX级， 但因价廉，可用于某些后备保护。 ·TPY级互感器的铁心带有小气隙，气隙长废约为磁路平均长度的0.05%，由于气 隙使铁心不易饱和，有利于直流分量的快速衰减，与TPX级电流互感受器相比，稳 态误差路高，采用相应措施可达到同时满足稳态与暂态误差要求。因而，它在 330-500kV线路保护、高压侧为330-500KV的降压变压器差动保护和300MW及以上 发电机变压器组差动保护等回路中得到了最广泛的应用。 ·TPZ级互感器的铁心有较大气隙，气隙长度约为磁路平均长度的0.1%，由于铁 心气较大，一般不易饱和，可显著改普互感器暂态特性，因此特别适合于有快速 重合间（无电流时间间隙不大于03S)的线路上使用。TPZ级互感器通常适用于仅 反应交流分量的保护，由于不保证低频分量误差及励磁阻抗低，一般不宜用于主设 备保护和断路器失灵保护， ·TP类暂态保护电流互感器误差限值如表6-6所示 表6-6TP类暂态保护电流互感器误差限值 电流误差(9%)相位差)☐在准确限值条件下 准确级 在额定一次电流下 大 解时误差 TPX ±0.5 ±30 10 TPY 1 +60 10 TPZ +1 180±18 10+
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