互感器培训教材word版.docx
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互感器培训教材word版
第一章、互感器原理
1、互感器所属行业
互感器是一种特种变压器，因此互感器行业也属于变压器行业。
互感器行业执行的是国家强制性标准：
GB1208-1997《电流互感器》、GB1207-1997《电压互感器》和GB16847-1997《保护用电流互感器暂态特性技术要求》。
2、互感器的主要作用
电力系统用的互感器是将电网高电压、大电流的信息转换成低电压、小电流信息，提供给二次侧的计量、测量仪表及继电保护、自动装置等，是一次系统与二次系统的联络元件。
互感器的好坏直接影响到电力系统的测量、计量的准确性和继电保护的可靠性。
互感器分为电压互感器和电流互感器两大类，其主要作用有：
（1）、传递电流或电压信息供给二次的测量仪表、仪器或继电保护、控制装置。
（2）、由于互感器的一、二次之间有足够的绝缘，可以保证使一次高电压与二次测量、保护和控制装置及人员隔离。
（3）、因电流互感器二次侧电流均为5A或1A，电压互感器的二次电压测量绕组均为100V或100/√3V、保护绕组电压为100/3V，故有利于测量仪器、仪表和保护、控制装置的小型化、标准化。
3、互感器的工作原理
（1）电流互感器是一种专门用于变换电流的特种变压器，互感器的一次串联在电力线路中,根据线路中不同的电流,通过电流互感器一、二次匝数比的配置，将不同线路的电流变换成标准电流5A或1A。
在正常情况下,其二次电流实际上与一次电流成正比，他们之间的相位差接近于零。
工作原理如图1-1。
当电流I1流过电流互感器的一次绕组时，建立的一次磁动势（I1与一次绕组匝数N1的乘积，也称一次安匝）。
一次磁动势分为两部分，其中一部分用来励磁，使铁心中产生磁通，另外一部分用来平衡二次磁动势。
电流互感器的磁动势平衡方程如下
I1N1=I0N1+（-I2N2）（1-1）
或者I1N1+I2N2=I0N1（1-2）
式中I1、I2、I0——表示一、二次电流和励磁电流的向量（A）
N1、N2——表示一、二次绕组匝数
如果忽略很小的励磁安匝，并且只考虑电流的大小之间的关系则可得出
I1N1=I2N2（1-3）
I1/I2=N2/N1=KK——电流的变比
（2）电压互感器是一种用作变换电压的特种变压器，电压互感器的一次并联接在电力系统的线路上，把一次高电压变换成较低的标准二次电压100V或100/√3V（供三相系统中的相与地之间用的单相互感器，其额定二次电压为相应电压除以√3）。
在正常情况下,其二次电压实际上与一次电压成正比，他们之间的相位差接近于零。
工作原理如图1-2。
当一次电压U1加在一次绕组上，就有一次电流I1流经一次绕组，产生一次磁动势，它分为两部分，一部分在铁心中产生主磁通￠0；另一部分用来平衡二次磁动势。
主磁通它在一次和二次绕组中分别感应出电动势E1和E2。
一次和二次电流还分别产生漏磁通，其作用就用漏电抗X1和X2表示。
各绕组的导线还有电阻R1和R2，当电流流过会产生阻抗压降，于是可以写出电压互感器的一次和二次电动势平衡方程式
U1=-E1+I1Z1（1-4）
U2=-E2+I2Z2（1-5）
式中U1——用复数表示的一次电压向量（V）
U2——用复数表示的二次电压向量（V）
E1——用复数表示的一次感应电动势（V）
E2——用复数表示的二次感应电动势（V）
I1——用复数表示的一次电流（A）
I2——用用复数表示的二次电流（A）
Z1——一次绕组阻抗（Ω）
Z2——二次绕组阻抗（Ω）
因为感应电动势的大小为
E1=4.44fN1￠0
E2=4.44fN2￠0
由此得出E1/E2=N1/N2（1-6）
如果忽略很小的电压压降由（1-4）、（1-5）和（1-6）中得出
U1/U2=E1/E2=N1/N2
用额定值表示U1/U2=N1/N2
4、互感器在电力系统中的接线
（1）电压互感器接线方式
电压互感器在电力系统中，一般采用单相，YN，yn,d和三相V型接法。
单相接线：
常见用于只需要测量一个相电压或线电压的回路中,如在工厂配电室作电压监测用。
图1-3a这种接线方式，当用在中性点绝缘系统中时，所用互感器为全绝缘的电压互感器，接在相与相之间取得线电压；当用在中性点直接接地系统中时，所用的互感器为半绝缘，可接在相与地之间取得相电压。
三相V形接线：
由一次绕组接成V形接线，并有三个高压端子的三相不接地电压互感器构成，也可由两台单相不接地电压互感器组合而成，这种接线可测量三相相间电压，由于其简单、经济，常用于35kV及以下中性点不接地系统中。
图1-3b
三相星形（YN，yn,d）接线：
为了测量三相对地电压，从而实现监视电网对地绝缘状况，必须采用YN，yn,d接线。
这种接线有三台单相接地互感器组成，对于10kV及以下也可用一台三相五柱式电压互感器构成。
剩余电压绕组接成开口三角形。
图1-3c当系统三相正常工作时，开口三角形两端无电压输出，当系统发生接地故障时，中性点发生位移，三个剩余电压绕组电压向量和da_dn及开口三角两端子输出剩余电压Ud，并由继电器发出系统接地故障信号。
图1—3a单相接线法图1-3b三相V形接法
图1-3cYN，yn,d接法
（2）电流互感器在电力系统中，一般常用有以下三种接法。
单台电流互感器：
测量相电流，常用于测量一次侧三相负荷不平衡度较小的对称三相负荷。
如图1-4a
三台电流互感器星形接线：
是最常见的接线方式，能测量三相中的任意一相电流，在继电保护装置中，不仅能反映相间短路，而且能反映单相接地短路。
对大电流接地系统、小电流接地系统或三相四线制低压系统都可采用。
如图1-4b
两台电流互感器不完全星形接法：
通常将两台互感器装在U、W相，可测量中性点不接地系统中的三相电流，公共导线的两相电流的向量和即-Iv=Iw+Iu,在继电保护装置中,能反映任意各种相间短路电流,在没有电流互感器的一相发生接地短路时,保护装置不能动作。
此种接线常用于10~35中性点不接地系统中。
如图1-4c
图1-4电流互感器常见的三种接线方式
第二章、互感器的分类
互感器按照不同的分类标准，可分成不同的种类，通常情况下，对互感器按以下标准进行分类：
1、按用途分
（1）计量用互感器：
指专门用于计量电流、电压和电能的互感器，我公司生产的0.5S级、0.2级、0.2S级互感器基本都是用于计量的互感器，
（2）测量用互感器：
指专门用于测量电流、电压和电能的互感器，我公司生产的低压互感器或0.5级的高压互感器基本都是测量用互感器；
（3）保护用互感器：
指专门用于继电保护和自动控制的互感器。
我公司目前生产的高压电流互感器基本上都带有测量级和保护级，即测量（计量）用和保护用合为一体，如0.2/10P10。
2、按结构分
电流互感器的结构形式多种多样，可分为
（1）支柱式适合于底板安装，是目前开关柜中最常用的一种互感器。
如图2-1a
（2）母线式为母线式的外观图。
适合用于大电流的场合，例如安装在发电机母线上。
如图2-1b
（3）贯穿式又可分为单匝贯穿式和多匝贯穿式。
如图2-1c
（4）套管式安装在变压器或断路器套管的中间法兰处，一次绕组就是套管内的导电杆。
（5）正立式二次绕组装在产品的下部，产品重心较低，一般在110以上的互感器采用。
（6）倒立式二次绕组装在产品的上部，主要用于高压油浸式互感器，是正立式的替代产品。
图2-1a支柱式（LZZBJ61-10）图2-1b母线式（LMZ-10）
图2-1c贯穿式图2-1d户外互感器
电压互感器可分为电磁式和电容式，电磁式又可以分为单级式和串级式。
电容式互感器（CVT）：
是一种由电容分压器和电磁单元组成的电压互感器。
在220以上系统电网中，电容式是油浸的换代产品。
3、按使用环境分
（1）户内式即只能安装于户内的互感器，其额定电压大都为35KV及以下。
我公司目前生产的高压互感器全为户内式。
如图2-1a、b、c。
（2）户外式即可以安装在户外的互感器，其额定电压大都为35KV及以上。
其爬距一般都很大，且考虑到太阳紫外线会引起环氧树脂老化，一般采用户外树脂浇注。
如图2-1d。
4、按绝缘介质分
（1）浇注绝缘即采用环氧树脂或其它树脂浇注成型的互感器，一般电压等级为35KV及以下，目前我公司生产的产品全为浇注绝缘互感器。
（2）油绝缘即油浸式互感器，产品内部是绝缘油和绝缘纸构成的复合绝缘，电压等级一般在35kV及以上。
（3）气体绝缘即产品的内部充有特殊的气体，目前基本上都采用六氟化硫（SF6）气体作为绝缘介质，多用于110KV及以上的超高压产品。
（4）一般干式绝缘包括有塑料外壳和无塑料壳的有普通绝缘材料包扎，经浸漆处理的互感器，一般在低压产品中采用。
图2-2a浇注互感器（JDZX10-10A）图2-2b油浸互感器（JDJ-10）
图2-2cSF6电流互感器（LVQB-220W）图2-2d干式互感器（JDG4-0.5）
5、按电流、电压变换的原理分
（1）电磁式即通过电磁感应原理实现电流、电压变换的互感器，我公司目前的互感器均为电磁式互感器。
（2）光电式又分为两种，一种是通过磁光效应来实现电流、电压变换的互感器；另一种是通过电磁感应原理变换电流、电压，采用光纤作为绝缘介质和传递电流、电压信号的介质。
我公司目前与清华大学洽谈合作的为后一种。
6、电压互感器的分类
（1）按相数分有单相和三相之分，如我公司生产的JDZ9-35和JSZV6-10R就分别是单相电压互感器和三相电压互感器。
（2）电压互感器按一次绕组对地状态可分为
a、接地电压互感器这种互感器一般为三台单相连接成一组，采用星形接线，一次电压为相电压,其中性点直接接地或经消谐器接地，或者一次绕组的星形连接点准备直接接地的三相互感器。
我公司生产的JDZJ-10和JDZX-10（35）都为单相接地电压互感器。
b、不接地电压互感器一次绕组的各部分都是按照额定绝缘水平设计对地绝缘的电压互感器。
这种互感器一般为两台一组，采用不完全三角形（V形）连接，一次电压为线电压,一次侧不接地。
我公司生产的JDZ-10（35）都为不接地电压互感器。
（3）按用途分为测量用和保护用两种。
（4）按变换原理分为电磁式和电容式两种。
第三章、互感器的结构
1、电流互感器型号字母含义
L□□□□□—□□
第一个字母：
L—电流互感器
第二个字母：
Z—支柱式M—母线式F—复匝贯穿式；封闭式
D—触头盒式A—贯穿式J—接地保护
第三个字母：
Z—浇注式S—手车式开关柜用J—加大容量
第四个字母：
B—带保护级Q—加强型J—加大容量C或D—差动保护
第五个字母：
B—带保护级J—加大容量
横线前数字—设计序号 横线后数字—电压等级 电压等级后字母—使用环境
2、电压互感器的型号中字母各表示什么含义？
J□□□□—□□
第一个字母：
J—电压互感器
第二个字母：
D—单相S—三相
第三个字母：
Z—浇注绝缘G—干式绝缘
第四个字母：
J—带接地保护X—带剩余绕组F—带两个二次计量绕组
U—带电源输出
第五个字母：
F—带两个二次计量绕组、防铁磁谐振
横线前数字—设计序号 横线后数字—电压等级 电压等级后字母—使用环境
3、互感器的结构
由于互感器的分类不同，有很多的地方不同，但是其主要的部件基本相同。
可以把浇注互感器分为两类，一类为全浇注（也称全封闭），另一类为半浇注（也称半封闭）。
全封闭：
指一、二次绕组及铁芯均封闭在环氧树脂中的互感器。
由于采用环形铁芯，准确级可以做得较高，且局部放电都能达到国家标准的要求。
我公司生产的基本上是全封闭互感器。
半封闭式互感器：
指互感器的铁芯或二次绕组裸露在环氧树脂外的互感器。
一般都是一些老型号的互感器采用这种结构。
这种互感器由于采用叠片铁芯，准确级一般较低，且局部放电一般均超过国家标准。
现在已经有好多种类改成全封闭，现在我公司还有两种产品为此种类型，如LCZ-35，JDZ-6、10、以及JDZJ-10。
现在就以我公司生产的浇注式全封闭互感器为例，简单介绍一下。
如图3-1a、b。
图3-1a电流互感器结构（LZZQB8-35）图3-1b电压互感器结构（JDZX9-10）
（1）铁心：
铁心采用冷轧硅钢片绕制而成，根据产品规格、型号的不同，其结构、形状有较大的区别。
主要有圆环形、矩形和扁圆形。
电流互感器高准确级的互感器，如0.2S，则采用高导磁率的超微晶、坡膜合晶等材料作铁芯材料。
（2）一次绕组：
一次绕组通常采用漆包扁线、软铜带、丝包扁线等电工用铜绕制而成。
（3）二次绕组：
二次绕组通常采用漆包圆铜线绕制，干式互感器一般采用QZ型聚酯漆包线；油浸采用QQ型缩醛漆包线。
（4）绝缘介质：
在一次与二次之间存在绝缘介质，浇注式的互感器是采用环氧树脂混合料浇注而成。
油浸式一般是电缆纸与变压器油的混合绝缘。
SF6其绝缘为SF6气体。
（5）其它零部件：
如二次罩壳、安装底板、固定螺母等等。
4、电流互感器的端子标注
（1）当电流互感器只有一个绕组时，电流互感器的一次端子标志为P1、P2，一次电流由P1端流进，从P2端流出。
二次端子标志为S1、S2。
二次电流从S1端流出，由S2端流进。
P1与S1在相同的瞬间具有同一极性，称为同名端。
如我公司生产的LZZ-10，它就只有一个测量绕组。
低压互感器一般只有一个测量用二次绕组。
如LQK，LMK系列。
它们的接线标志如图3-2a
（2）二次有两个绕组的单变比电流互感器接线端子标注，10kV及以上互感器一般都为二次有两个绕组的单变比互感器。
一次端子标志为P1和P2，二次端子标志为1S1、1S2；2S1、2S2，其中1S1、1S2表示测量级，2S1、2S2表示保护级。
如图3-2b
图3-2a只有一个绕组的接线标志图3-2b有两个绕组的接线标志
（3）二次绕组有三个或三个以上的电流互感器标注
有三个或三个以上二次绕组的互感器二次端子标志为1S1、1S2；2S1、2S2；3S1、3S2；4S1、4S2
……如图3-2c
图3-2c三个绕组的接线标志图3-2d中间有一个抽头的接线标志
（4）电流互感器的双变比有两种方式
一种通过在二次绕组引出中间抽头来得到双变比；另一种一次绕组分两段，通过这两段的串、并联来得到双变比。
（a）二次绕组中间抽头的双变比互感器的二次端子的标注
有两个二次绕组的双变比互感器的二次端子标志为：
1S1、1S2、1S3和2S1、2S2、2S3。
双变比互感器的变比一般为两倍关系，如75-150/5的双变比互感器，当二次接1S1、1S2和2S1、2S2时为75/5；当二次接1S1、1S3和2S1、2S3时为150/5。
我公司也生产其它规格的双变比互感器（如100-150/5）。
如图3-2d所示：
（b）一次绕组串、并联双变比互感器一次绕组的标注
此种互感器一次绕组分为两个独立绕组，通过串联或并联以得到不同的变比，双变比一般为两倍关系。
其一次端子标志如下：
一次绕组的第一段标志为P1、C2；第二段标志为C1、P2。
如500-1000/5的一次串并联互感器，当C1和C2相联，进线接P1和出现P2时为500/5；当P1和C1相联、P2和C2相联，进线接P1和出线P2时为1000/5。
如图3-2e所示：
图3-2e电流互感器一次绕组分为两组
（5）电压互感器的端子标志
电压互感器的一次端子标志为A、B、C，N，二次端子标志为a、b、c、n。
A与a具有同一极性，称为同名端。
如图3-3a、b、c、d。
（1）单相接地电压互感器的一次端子标志为A、N，其中N为接地端。
二次端子标志为a、n和da、dn。
一次的A端与二次的a端以及剩余电压绕组的da端是同名端。
一般情况下a、n端电压为100/√3V，是测量/计量绕组，da、dn端电压为100/3V，是剩余电压绕组，起保护作用。
（2）不接地电压互感器的一次端子标志为A、B，二次端子标志为a、b一次的A端与二次的a端，为同名端。
一般情况下二次绕组为100。
如有两个二次绕组则标志为1a、1b，2a、2b。
第四章、互感器的生产流程
1、生产流程图
2、从以下方面分别介绍：
铁芯准备→二次线绕制→误差调整→一次线圈绕制→焊接一次端子→器身包扎→半成品检验→器身干燥→装模→干燥→真空浇注→前期固化→脱模→后期固化→浇注体检验→总装→成品检验→包装入库
（文字介绍+图片）
第五章、互感器的基本参数
1、电流互感器的基本参数
（1）额定电流比：
额定一次电流与额定二次电流的比值。
如XXX/5A或XXX/1A，是订货时的必备参数。
（2）额定负荷：
确定互感器准确级所依据的负荷值。
国标规定额定二次负荷的标准值为：
2.5、5、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100VA等。
（3）额定短时热电流（Ith）：
在二次绕组短路的情况下，电流互感器在一秒钟内能承受住且无损伤的最大一次电流方均根值。
如Ith=31.5kA/S
（4）额定动稳定电流:
额定动稳定电流（Idyn）:
在二次绕组短路的情况下，电流互感器能承受其电磁力的作用而无电气或机械损伤的最大一次电流峰值。
（5）仪表保安系数（Fs）：
测量用电流互感器在正常工作状态下应符合规定的准确级要求，以保证测量准确。
但在有短路电流流经互感器一次绕组时，则希望二次电流不再严格按比例增长，即希望互感器能在过电流倍数不大时误差能很快增大，以保护二次所接仪器、仪表免遭大电流损伤。
因此对测量用互感器提出仪表保安系数的要求。
仪表保安系数指仪表保安电流与额定一次电流之比值。
仪表保安电流指测量用电流互感器在额定二次负荷下，其复合误差不小于10%的最小一次电流。
标准推荐的仪表保安系数为5或10。
当规定某互感器FS≤10时，表示此互感器在10倍额定一次电流下的复合误差大于10%。
（6）复合误差的概念：
电流互感器的比差和角差是衡量电流互感器在正常工作条件下准确度的主要性能参数,但在过电流情况下则要采用复合误差的概念。
复合误差既适用于电流为正弧波时，也适用于电流为非正弧波时。
复合误差的概念较复杂，在此不作详细的介绍。
（7）准确限值系数:
保证复合误差不超出规定值时的一次电流与额定一次电流之比值。
这个比值称为准确限值系数。
国家标准规定准确限值系数的标准值为：
5、10、15、20、30。
在实际工作中通常保护用的电流互感器的准确限值系数跟在准确级后面标出，例如，5P15指电流互感器的复合误差为5%，准确限值系数为15。
其具体意思为在15倍一次额定电流的情况下，互感器的保护级的复合误差不超过5%。
（8）准确级：
对电流互感器所给定的等级。
互感器在规定的使用条件下的误差应在规定范围内。
测量用的电流互感器的标准准确级为：
0.2S、0.2、0.5S、0.5、1、3、5。
保护用的电流互感器的标准准确级为：
5P、10P。
（9）绝缘水平:
设备最高电压/短时工频耐压/雷电冲击电压kV
如：
6kV为7.2/32/60kV、10kV互感器为12/42/75kV、35kV为40.5/95/185kV
2、电压互感器的基本参数
（1）额定电压比：
额定一次电压与额定二次电压之比如380/100V，10000/100V。
（2）额定负荷：
定互感器准确级所依据的负荷值。
国标规定额定二次负荷的标准值为：
10、15、25、30、50、75、100、200VA等，其中黑体为优先值。
（3）热极限输出：
它用视在功率表示（VA）。
电压互感器在1.2倍的额定一次电压下，互感器二次绕组能连续输出，而互感器各个部位的温度上升不超过规定值。
有多个二次绕组时，各绕组的热极限输出应分别标出，而且除了制造厂和用户协商同意，不允许二个或多个二次绕组同时供给热极限输出。
在极限输出的情况下不保证准确级，此时的电压互感器只作为一台小容量的变压器。
（4）额定电压因数：
电压因数是由最高电压决定的，而后者又与系统及电压互感器一次绕组的接地条件有关。
下表例出与各种接地条件相对应的额定电压因数标准值及在最高运行电压下的允许持续时间（即额定时间）。
（5）额定绝缘水平:
设备最高电压/短时工频耐压/雷电冲击电压kV
如：
6kV为7.2/32/60kV、10kV互感器为12/42/75kV、35kV为40.5/95/185kV
额定电压因数标准值
（6）准确级：
对电压互感器所给定的等级。
互感器在规定的使用条件下的误差应在规定范围内。
测量用的电压互感器的标准准确级为：
0.2、0.5、1、3。
保护用的电压互感器的标准准确级为：
3P、6P。
3、互感器各种参数在设计时考虑的因数
用户无特殊要求时，我公司生产的互感器均按照我公司的产品样本书的参数进行生产。
当用户有超出样本书规定参数时，需重新设计生产。
互感器在设计时，既要考虑到满足用户所提出的参数，又要考虑到互感器本身的外形尺寸能否满足要求，还要考虑到互感器的成本用户能否接受。
根据以往经验，用户主要会对以下参数提出特殊要求
（1）准确级提高（如0.2级或0.2S级），采取如下措施
a）、提高互感器的安匝数：
由于互感器的误差与安匝数成反比，安匝数越高，准确级就可以做得越高。
但提高安匝数一是增加了成本，二是制造难度也相对较高，三要考虑到安匝数提高后互感器的半成品尺寸会加大，互感器的外形尺寸是否能满足要求。
b）、选用初始导磁率高的铁芯材料，如采用非晶合金或坡莫合金作为铁芯材料,但由于于其价格比普通硅钢片要高,故成本也相应增加。
（2）容量加大（如10VA提高至15VA），采取以下措施
a）、提高互感器的安匝数：
安匝数越高，互感器容量可以做得越高。
但同样提高安匝数一是增加了成本，二是制造难度相对也较高，三要考虑到安匝数提高后互感器的半成品尺寸会加大，互感器的外形尺寸是否能满足要求。
b）、增加互感器的铁芯截面积，如10P1015VA提高至30VA，理论上铁芯截面积会加大一倍。
同样，由于铁芯加大，硅钢片和铜材用量相应增加，成本也相应增加。
另外，还要考虑到铁芯加大后，互感器的半成品尺寸会加大，互感器的外形尺寸是否能满足要求。
（3）短时热电流加大，主要采取措施为增加一次导线截面积，成本也相应增加，另外还要考虑到导线截面加大后，互感器的半成品尺寸会加大，互感器的外形尺寸是否能满足要求。
（4）电压互感器的极限输出加大，主要采取措施为加大铁芯截面积和增加一、二次导线截面积。
同样，这样也加大了成本，另外，互感器半成品尺寸也会加大，也要考虑到互感器的外形尺寸是否能满足要求。
（5）绕组数量增加：
常规电流互感器二次为二个二次绕组，不接地电压互感器有一个二次绕组，接地电压互感器二次有一个测量和一个保护绕组。
有时用户要求增加一个甚至于二个二次绕组，遇到这种情况，在互感器外形尺寸能满足要求的前提下，直接增加二次绕组的数量即可。
如互感器的外形尺寸不能满足要求，则需建议用户采用大体积的型号。
如用户产品型号已确定，针对以上一些特殊要求，我公司技术人员会经过周密的计算，如互感器的外形能满足要求，即可以安排生产。
如不能满足要求，则必须向用户推荐符合要求的外形尺寸较大的产品型号。
以前经常会遇到有些用户提出的特殊要求，采用特定的产品型号其外形尺寸不能满足要求。
但客户在征询其他生产厂家时，其
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