互感器
 
互感器是一種特殊的變壓器，它被廣泛應用于供電系統中向測量?jì)x表和繼電器的電壓線(xiàn)圈或電流線(xiàn)圈供電。它是電力系統供電氣測量和電氣保護用的重要設備，互感器分電壓互感器和電流互感器兩大類(lèi)。電壓互感器是一種專(zhuān)門(mén)用作傳遞、變換電壓信息的特種變壓器，將系統的高電壓變成標準值的低電壓，一般是100V(或100/3V，100/ V);電流互感器是一種傳遞、變換電流信息的特種變壓器，將高電壓系統中的電流或低電壓系統的大電流變成低電壓、標準值的小電流，一般是5A或1A，用以給測量?jì)x器、儀表及繼電器供電。
 

中文名	外文名	別稱(chēng)	解釋
互感器	Mutual inductor	儀用變壓器	電流互感器和電壓互感器的統稱(chēng)

 
 
目錄
1、互感器的簡(jiǎn)介
2、互感器的工作原理
3、互感器的分類(lèi)
4、互感器的特點(diǎn)
5、互感器的作用
6、電流互感器和電壓互感器的比較
7、互感器的用途
8、互感器的常見(jiàn)種類(lèi)
9、互感器的類(lèi)型區別
10、互感器的技術(shù)參數
11、互感器使用注意事項
12、互感器的發(fā)展歷程
 
 
 
 
互感器的簡(jiǎn)介：
互感器是按比例變換電壓或電流的設備?；ジ衅鞯墓δ苁菍⒏唠妷夯虼箅娏靼幢壤儞Q成標準低電壓(100V)或標準小電流(5A或10A，均指額定值)，以便實(shí)現測量?jì)x表、保護設備及自動(dòng)控制設備的標準化、小型化?；ジ衅鬟€可用來(lái)隔開(kāi)高電壓系統，以保證人身和設備的安全。
 
互感器的工作原理：
在供電用電的線(xiàn)路中電流電壓大大小小相差懸殊從幾安到幾萬(wàn)安都有。為便于二次儀表測量需要轉換為比較統一的電流，另外線(xiàn)路上的電壓都比較高如直接測量是非常危險的。電流互感器就起到變流和電氣隔離作用。
較早前，顯示儀表大部分是指針式的電流電壓表，所以電流互感器的二次電流大多數是安培級的(如5A等)?，F在的電量測量大多數字化，而計算機的采樣的信號一般為毫安級(0-5V、4-20mA等)。微型電流互感器二次電流為毫安級，主要起大互感器與采樣之間的橋梁作用。
微型電流互感器稱(chēng)之為“儀用電流互感器”。(“儀用電流互感器”有一層含義是在實(shí)驗室使用的多電流比精密電流互感器，一般用于擴大儀表量程。)
電流互感器原理線(xiàn)路圖微型電流互感器與變壓器類(lèi)似也是根據電磁感應原理工作,變壓器變換的是電壓而微型電流互感器變換的是電流罷了。如圖繞組N1接被測電流，稱(chēng)為一次繞組(或原邊繞組、初級繞組);繞組N2接測量?jì)x表，稱(chēng)為二次繞組(或副邊繞組、次級繞組)。
微型電流互感器一次繞組電流I1與二次繞組I2的電流比，叫實(shí)際電流比K。微型電流互感器在額定工作電流下工作時(shí)的電流比叫電流互感器額定電流比，用Kn表示。
Kn=I1n/I2n
微型電流互感器大致可分為兩類(lèi)，測量用電流互感器和保護用電流互感器。
測量用電流互感器
測量用電流互感器主要與測量?jì)x表配合，在線(xiàn)路正常工作狀態(tài)下，用來(lái)測量電流、電壓、功率等。
 
互感器的分類(lèi)：
3.1.電流互感器的分類(lèi)
3.1.1按安裝地點(diǎn)可分為戶(hù)內式和戶(hù)外式。20kV以下制成戶(hù)內式;35kV及以上多制成戶(hù)外式。
3.1.2按安裝方式可分為穿墻式、支持式和裝入式。穿墻式裝在墻壁或金屬結構的孔中，可節約穿墻套管;支持式則安裝在平面或支柱上;裝入式是套在35kV及以上變壓器或多油斷路器油箱內的套管上，故也稱(chēng)為套管式。
3.1.3按絕緣可分為干式、澆注式、油浸式等。干式用絕緣膠浸漬，適用于低壓戶(hù)內的電流互感器;澆注式利用環(huán)氧樹(shù)脂作絕緣，多用于35kV及以下的電流互感器;油浸式多為戶(hù)外型。
3.1.4按一次繞組匝數可分為單匝和多匝式。
3.2.電壓互感器的分類(lèi)
3.2.1按安裝地點(diǎn)分戶(hù)內和戶(hù)外;
3.2.2按相數分單相和三相式，只有20kV以下才有三相式;
3.2.3按繞組數分雙繞組和三繞組;
3.2.4按絕緣分澆注式、油浸式，澆注式用于3～35kV，油浸式主要用于110kV及以上的電壓互感器。
 
互感器的特點(diǎn)：
4.1.電流互感器的特點(diǎn)：
4.1.1一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數很少;故一次繞組中的電流完全取決于被測電路的負荷電流，而與二次電流大小無(wú)關(guān);
4.1.2電流互感器二次繞組所接儀表的電流線(xiàn)圈阻抗很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路的狀態(tài)下運行。
4.2.電壓互感器的特點(diǎn)
4.2.1容量很小，類(lèi)似一臺小容量變壓器，但結構上要求有較高的安全系數;
4.2.2電壓互感器二次繞組所接儀表的電流線(xiàn)圈阻抗很大，正常情況下，電壓互感器在近于空載的狀態(tài)下運行。
 
電流互感器和電壓互感器的比較
最重要區別是在正常運行時(shí)其工作狀態(tài)的不同，主要表現在以下幾方面：
5.1.電壓互感器是用來(lái)測量電網(wǎng)高電壓的特殊變壓器，它能將高電壓按規定比例轉換為較低的電壓后，再連接到儀表上去測量。電壓互感器，原邊電壓無(wú)論是多少伏，而副邊電壓一般均規定為100伏，以供給電壓表、功率表及千瓦小時(shí)表和繼電器的電壓線(xiàn)圈所需要的電壓。
5.2.電壓互感器正常工作時(shí)的磁通密度接近飽和值，故障時(shí)候磁通密度下降;電流互感器正常工作時(shí)磁通密度很低，而短路時(shí)由于一次側短路電流變得很大，使磁通密度大大增加，有時(shí)甚至遠遠超過(guò)飽和值。
5.3.電流互感器二次可以短路，但是不得開(kāi)路;電壓互感器二次可以開(kāi)路，但是不得短路.把大電流按規定比例轉換為小電流的電氣設備，稱(chēng)為電流互感器。電流互感器副邊的電流一般規定為5安或1安，以供給電流表、功率表、千瓦小時(shí)表和繼電器的電流線(xiàn)圈電流。
5.4.對于二次側的負荷來(lái)說(shuō)，電壓互感器的一次內阻抗較小甚至可以忽略不計，大可以認為電壓互感器是一個(gè)電壓源;而電流互感器的一次卻內阻很大,以至可以認為是一個(gè)內阻無(wú)窮大的電流源。
 
互感器的作用：
6.1. 將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈返臉藴手怠?br /> 6.2. 使低電壓的二次系統與高電壓的一次系統實(shí)施電氣隔離，且互感器二次側接地，保證了人身和設備的安全。
6.3. 取得零序電流、電壓分量供反應接地故障的繼電保護裝置使用。
 
互感器的用途：
7.1.電壓互感器是一種電壓變換裝置，有電壓變換和隔離兩重作用，它將高壓回路或低壓回路的高電壓轉變?yōu)榈碗妷?一般為100V)，供給儀表和繼電保護裝置實(shí)現測量、計量、保護等作用。
7.2.電流互感器是一種電流變換裝置，有電流變換和隔離兩重作用，它將高壓回路或低壓回路的大電流轉變?yōu)榈蛪盒‰娏?一般為5a)，供給儀表和繼電保護裝置實(shí)現測量、計量、保護等作用。
 
 
互感器的常見(jiàn)種類(lèi)：
 
電子式互感器
電子式互感器通過(guò)對輸入的電壓、電流信號進(jìn)行交流采樣，再將采樣值通過(guò)電纜、光纖等傳輸系統與數字量輸入二次儀表相連，數字量輸入二次儀表對電壓、電流的采樣值進(jìn)行運算，可以獲取電壓有效值、電流有效值、基波電壓、基波電流、諧波電壓、諧波電流、有功功率、基波功率、諧波功率等參數。
電壓互感器
測量用電流互感器主要與測量?jì)x表配合，在線(xiàn)路正常工作狀態(tài)下，用來(lái)測量電流、電壓、功率等。測量用微型電流互感器主要要求：絕緣可靠;足夠高的測量精度;當被測線(xiàn)路發(fā)生故障出現的大電流時(shí)互感器應在適當的量程內飽和以保護測量?jì)x表。
電流互感器
利用變壓器原、副邊電流成比例的特點(diǎn)制成。其工作原理、等值電路也與一般變壓器相同，只是其原邊繞組串聯(lián)在被測電路中，且匝數很少;副邊繞組接電流表、繼電器電流線(xiàn)圈等低阻抗負載，近似短路。原邊電流(即被測電流)和副邊電流取決于被測線(xiàn)路的負載，而與電流互感器的副邊負載無(wú)關(guān)。由于副邊接近于短路，所以原、副邊電壓U1和都很小，勵磁電流I0也很小。電流互感器運行時(shí)，副邊不允許開(kāi)路。因為一旦開(kāi)路，原邊電流均成為勵磁電流，使磁通和副邊電壓大大超過(guò)正常值而危及人身和設備安全。因此，電流互感器副邊回路中不許接熔斷器，也不允許在運行時(shí)未經(jīng)旁路就拆下電流表、繼電器等設備。 電流互感器的接線(xiàn)方式按其所接負載的運行要求確定。最常用的接線(xiàn)方式為單相，三相星形和不完全星形。
組合互感器
組合互感器是將電壓互感器、電流互感器組合到一起的互感器。組合互感器可將高電壓變化為低電壓，將大電流變化為低電流，從而起到對電能計量的目的。
鉗形互感器
鉗形電流互感器是一款精密電流互感器，是專(zhuān)門(mén)為電力現場(chǎng)測量計量使用特點(diǎn)設計的。該系列互感器選用高導磁材料制成，精度高。線(xiàn)性?xún)?yōu)?？垢蓴_能力強等。使用時(shí)可以直接夾住母線(xiàn)或母排上無(wú)須截線(xiàn)停電其使用十分方便。它可配合多種測量?jì)x器，電能表現場(chǎng)校驗儀、多功能電能表、示波器、數字萬(wàn)用表、雙鉗式接地電阻測試儀、雙鉗式相位伏安表等，　可在電力不斷電狀態(tài)下，對多種電參量進(jìn)行測量和比對。
零序互感器
零序電流保護的基本原理是基于基爾霍夫電流定律：流入電路中任一節點(diǎn)的復電流的代數和等于零。在線(xiàn)路與電氣設備正常的情況下，各相電流的矢量和等于零，因此，零序電流互感器的二次側繞組無(wú)信號輸出，執行元件不動(dòng)作。當發(fā)生接地故障時(shí)的各相電流的矢量和不為零，故障電流使零序電流互感器的環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生磁通，零序電流互感器的二次側感應電壓使執行元件動(dòng)作，帶動(dòng)脫扣裝置，切換供電網(wǎng)絡(luò )，達到接地故障保護的目的。
 
互感器的類(lèi)型區別：
9.1.電壓互感器正常工作時(shí)的磁通密度接近飽和值，故障時(shí)候磁通密度下降;電流互感器正常工作時(shí)磁通密度很低，而短路時(shí)由于一次側短路電流變得很大，使磁通密度大大增加，有時(shí)甚至遠遠超過(guò)飽和值。
9.2.電壓互感器是用來(lái)測量電網(wǎng)高電壓的特殊變壓器，它能將高電壓按規定比例轉換為較低的電壓后，再連接到儀表上去測量。電壓互感器，原邊電壓無(wú)論是多少伏，而副邊電壓一般均規定為100伏，以供給電壓表、功率表及千瓦小時(shí)表和繼電器的電壓線(xiàn)圈所需要的電壓。
9.3.電流互感器二次可以短路，但是不得開(kāi)路;電壓互感器二次可以開(kāi)路，但是不得短路.把大電流按規定比例轉換為小電流的電氣設備，稱(chēng)為電流互感器。電流互感器副邊的電流一般規定為5安或1安，以供給電流表、功率表、千瓦小時(shí)表和繼電器的電流線(xiàn)圈電流。
9.4.對于二次側的負荷來(lái)說(shuō)，電壓互感器的一次內阻抗較小甚至可以忽略不計，大可以認為電壓互感器是一個(gè)電壓源;而電流互感器的一次卻內阻很大,以至可以認為是一個(gè)內阻無(wú)窮大的電流源。
 
互感器的技術(shù)參數：
10.1. 額定容量：額定二次電流通過(guò)二次額定負荷時(shí)所消耗的視在功率。額定容量可以用視在功率V.A表示，也可以用二次額定負荷阻抗Ω表示。它們之間的換算公式為:
式中ZN——額定負荷阻抗，Ω;
SN——視在功率，V.A;
IN——二次額定電流，A
例如，一臺二次額定電流為5A的電流互感器，銘牌標注額定阻抗0.4Ω，如果用視在功率表示，其額定容量為多少?
將上式代入數據得，0.4，
SN=0.4×52=10V.A
10.2. 一次額定電流：允許通過(guò)電流互感器一次繞組的用電負荷電流。用于電力系統的電流互感器一次額定電流為5～25000A，用于試驗設備的精密電流互感器為0.1～50000A。電流互感器可在一次額定電流下長(cháng)期運行，負荷電流超過(guò)額定電流值時(shí)叫做過(guò)負荷，電流互感器長(cháng)期過(guò)負荷運行，會(huì )燒壞繞組或減少使用壽命。
10.3. 二次額定電流：允許通過(guò)電流互感器二次繞組的一次感應電流。
10.4. 額定電流比(變比)：一次額定電流與二次額定電流之比。
10.5. 額定電壓：一次繞組長(cháng)期對地能夠承受的最大電壓(有效值以kV為單位)，應不低于所接線(xiàn)路的額定相電壓。電流互感器的額定電壓分為0.5，3，6，10，35，110，220，330，500kV等幾種電壓等級。
10.6.10%倍數：在指定的二次負荷和任意功率因數下，電流互感器的電流誤差為-10%時(shí)，一次電流對其額定值的倍數。10%倍數是與繼電保護有關(guān)的技術(shù)指標。
10.7. 準確度等級：表示互感器本身誤差(比差和角差)的等級。目前電流互感器的準確度等級分為0.001～1多種級別，與原來(lái)相比準確度提高很大。用于發(fā)電廠(chǎng)、變電站、用電單位配電控制盤(pán)上的電氣儀表一般采用0.5級或0.2級;用于設備、線(xiàn)路的繼電保護一般不低于1級;用于電能計量時(shí)，視被測負荷容量或用電量多少依據規程要求來(lái)選擇(見(jiàn)第一講)。
10.8.比差：互感器的誤差包括比差和角差兩部分。比值誤差簡(jiǎn)稱(chēng)比差，一般用符號f表示，它等于實(shí)際的二次電流與折算到二次側的一次電流的差值，與折算到二次側的一次電流的比值，以百分數表示。
10.9. 角差：相角誤差簡(jiǎn)稱(chēng)角差，一般用符號δ表示，它是旋轉180°后的二次電流向量與一次電流向量之間的相位差。規定二次電流向量超前于一次電流向量δ為正值，反之為負值，用分(’)為計算單位。
10.10. 熱穩定及動(dòng)穩定倍數：電力系統故障時(shí)，電流互感器受到由于短路電流引起的巨大電流的熱效應和電動(dòng)力作用，電流互感器應該有能夠承受而不致受到破壞的能力，這種承受的能力用熱穩定和動(dòng)穩定倍數表示。熱穩定倍數是指熱穩定電流1s內不致使電流互感器的發(fā)熱超過(guò)允許限度的電流與電流互感器的額定電流之比。動(dòng)穩定倍數是電流互感器所能承受的最大電流瞬時(shí)值與其額定電流之比。
 
互感器使用注意事項：
11.1.電流互感器的額定一次電流一般按線(xiàn)路的1.2~1.4倍電流選用電流互感器,這主要是考慮線(xiàn)路過(guò)載時(shí)不至于燒毀電流互感器和電流表或電能表等用電設備。
11.2.電流互感器的額定一次電流也不能選得比線(xiàn)路的實(shí)際工作電流相差太大，這將影響電流互感器的計量 精度。
11.3.互感器是在額定的二次輸出負載范圍內才能保證互感器精度。因此包括二次線(xiàn)路負載以及計量裝置的負載都為互感器實(shí)際工作的負載，當互感器二次實(shí)際輸出負載大于互感器二次額定輸出負載時(shí)，互感器精度將降低，嚴重過(guò)載時(shí)將燒毀互感器。
11.4.當互感器二次實(shí)際輸出負載低于互感器額定二次輸出負載時(shí)，互感器的精度將降低。
11.5.根椐不同的使用場(chǎng)合選用適宜的互感器產(chǎn)品。
11.6.戶(hù)外用互感器和戶(hù)內用互感器莫混用。
 
 
 
互感器的發(fā)展歷程：
我國從50年代初期開(kāi)始根據從國外得到的樣機及資料進(jìn)行互感器仿制，沈陽(yáng)變壓器廠(chǎng)在1953年翻譯了蘇聯(lián)圖紙，建立起仿蘇的產(chǎn)品系列。1958年后開(kāi)始在仿制產(chǎn)品的基礎上自行設計。沈陽(yáng)變壓器廠(chǎng)、華通開(kāi)關(guān)廠(chǎng)試制成功l0kV環(huán)氧樹(shù)脂澆注電流互感器，取代了仿蘇產(chǎn)品。1970年后，我國互感器的整體技術(shù)水平有了更大的提高，互感器制造廠(chǎng)不斷對產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)和完善，品種日益增加。我國已具有當時(shí)國際上互感器行業(yè)最高電壓等級的產(chǎn)品制造能力。至此，我國已制造了0.5kV-500kV電壓等級的各種規格電流、電壓互感器，最大電流達25000A，并形成了比較完整的系列。