测量用互感器教学课件PPT 112页

'本章重点讲述测量用互感器，即电流互感器和电压互感器的结构、工作原理以及误差特性，并介绍了电流互感器和电压互感器的接线方式以及在使用中的注意事项等。对二次导线有源压降补偿的原理和使用以及电压断相计时仪的接线和使用作为选修内容进行了讲述。概述第四章测量用互感器 互感器（是一种特殊的变压器）的主要作用：(1)扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围，将高电压、大电流变为低电压(100V)、小电流(5A、也有1A、0.5A)。(3)使仪表制造设计标准化(按互感器二次侧参数)(4)可取零序电流、电压分量供继电保护装置以监视接地及绝缘故障。(2)可以与主电路绝缘，隔离测量二次回路与一次回路高电压和大电流，以保证测量工作人员和仪表设备的安全。 测量用互感器一、互感器的用途互感器主要用于扩大交流电流表、电压表、功率表和电能表的量程，而且具有如下特点1.隔离高压。2.降低表耗。3.节省设备投资。4.可统一使用5A、100V的标准表芯，配上不同的互感器，可组成各种不同量程的电压、电流表。高压部分低压部分 工作原理电压互感器相当于空载变压器，与电压表并联用。被测电压等于接在二次绕组的电压表读数乘以电压互感器的电压变比。注意！电压互感器二次绕组不许短路。电流互感器相当于短路的变压器，与电流表串联用。被测电流等于接在二次绕组的电流表读数乘以电流互感器电流变比。注意！电流互感器二次绕组不许开路。 第四章测量用互感器第一节电流互感器第二节电压互感器第三节二次导线有源压降补偿的原理和应用电压断相计时仪的接线和使用 第一节电流互感器又称变流器，符号TA（旧CT/LH）电流互感器由两个绕制在闭合铁芯上、彼此绝缘的绕组所组成。工作时，一次绕组与被测电路串联，二次绕组与仪表、继电器的电流线圈相串联，形成一个回路。由于这些电流线圈的内阻很小，因此电流互感器的二次侧接近于短路状态。二次绕组的额定电流一般为5A,也有1A和0.5A的。图4-1电流互感器原理结构图和接线图（a）原理结构图（b）接线图 钳式电流表是电流互感器和电流表的组合，可以在不断开交流电路，并在设备仍运行的条件下，测量交流电流。外型内部结构示意 例：用钳形电流表确定某用户电流互感器的倍率，现场测得一次侧电流为192A，二次侧电流为3.2A倍率是多少？TA变比是多少？解：TA倍率为因为二次额定电流为5A，所以一次额定电流I1‘=60x5=300A即电流互感器的变比为300/5. 4.1电流互感器（1）按用途分：1）测量用电流互感器：测量电流、功率和电能等2）保护用电流互感器：继电保护等3）控制用电流互感器：自动控制等1、电流互感器分类：常用五种分类方法又称变流器，符号TA（旧CT/LH） （2）据一次绕组匝数分：单匝式电流互感器和多匝式电流互感器单匝式又分为贯穿型电流互感器和母线型电流互感器两种贯穿型互感器：本身装有单根铜管或铜杆作为一次绕组母线型互感器：本身未装一次绕组，而是在铁芯中留出一次绕组穿越的空隙，施工时以母线穿过空隙作为一次绕组多适用于：油断路器和变压器套装入管 （3）据装置使用场所分：户内型电流互感器20kV以下制成户内式。户外型电流互感器；35kV及以上多制成户外式便携式电流互感器等。便携式电流互感器 （4）据绝缘结构及绝缘材料不同分：干式电流互感器固体浇注式电流互感器油浸式电流互感器气体绝缘式电流互感器等1）干式电流互感器1)用绝缘胶浸渍，多用于低压电路，2)适用于作户内型。3)主要由铁芯，一、二次线圈组成。 2）固体浇注式电流互感器固体浇注式电流互感器：1)主要由铁芯，一、二次绕组及环氧树脂浇注而成2)多用于10－35KV电压等级，尤用于10KV及以下配电装置一次端子二次端子如：LQJ－10型环氧树脂浇注TA 3）油浸式电流互感器a.多为户外型b.多数为全密封装置以防绝缘受潮c.可据电流大小的需要将一二次线圈做成串并联d.因变比不同需要可将二次线圈做成几个抽头。箱体瓷套管放油阀 油浸式TA主要结构铁芯，一、二次线圈瓷套管箱体油位表放油阀 （5）按制造时机械结构的不同分：线圈式电流互感器穿心式电流互感器套管式电流互感器1）线圈式电流互感器如：LFC－10型TA1—铭牌；2—一次母线穿孔；3—铁芯；4—安装板；5—二次接线端子LMZJ1型电流互感器母线式、浇注绝缘、加大容量 2）穿心式电流互感器——一般用于大电流电路中，即一次线圈利用母排穿入互感器铁芯的绝缘体中间，铁芯上绕有二次线圈并外包绝缘如：LMC－10母线型穿墙式TA母排 3）套管式电流互感器——多用于35KV多油开关及电力变压器，将一个绕有二次线圈的铁芯套在高压套管引出线上接成如：LDC－10型TA（6）据工作原理分：电磁式电流互感器光电式电流互感器电子式电流互感器 2、电流互感器的型号及准确度等级（1）电流互感器的型号 如：LMZJ－0.5型电流互感器产品型号均以汉语拼音字母表示，字母含义及排列顺序见表4-l所示 （2）电流互感器的准确度等级：用其在额定电流下所规定的最大允许误差的百分数来表示。准确度等级有如下系列：0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、5.0级0.2S级、0.5S级S级与非S级的主要区别：在于对轻负载计量的准确度要求不同。如：非S级电能表在5%Ⅰb以下没有误差要求，而S级电能表在1%Ⅰb就有误差要求------为宽限量S级的电流互感器。 2）用户电能计量装置通常采用0.2级和0.5级电流互感器3）对于某些特殊要求，可采用0.2S级和0.5s级的电流互感器。如希望电能表在0.05～6A之间，即额定电流5A的1％～120％之间的某一电流下能作准确测量。1）0.1级以上电流互感器——标准电流互感器。主要用于试验室进行精密测量，或者作为标准用来检验低等级的互感器，也可以与标准仪表配合，用来检验仪表。其中0.1～1的四个标准其二次负荷应在额定负荷的25％～100％间，3～5两个标准其二次负荷应在额定负荷的50％～100％间，否则准确度不能满足要求。所以对负荷范围广，准确度要求高的场合，可以采用经补偿的0.2s和O.5s电流互感器，该互感器在1％～120％负荷间均能满足准确度要求。对测量用电流互感器除了幅值准确度要求外，还有角度误差要求。 一、电流互感器的工作原理电流互感器的工作原理与普通变压器的工作原理基本相同。根据磁势平衡原理可以得到：忽略铁芯中的能量损耗理想电流互感器的一次电流I1等于仪表测得的二次电流I2乘以电流互感器的额定变比。第一节电流互感器 一、电流互感器的工作原理正常工作时,电流互感器的工作状态和普通变压器的区别：A)最主要的区别是电流互感器的一次电流不随二次的负载变化,它仅取决于一次电路的电压和阻抗；即当二次负载变化时，不改变其一次电流值的大小。B)电流互感器二次电路所消耗的功率随二次电路阻抗的增加而增加；C)因为接到二次电路都是些内阻很小的仪表,如电流表以及电能表的电流线圈等,所以其工作状态接近于短路状态。第一节电流互感器 二、电流互感器的误差特性（一）电流互感器的比差和角差励磁安匝不为零，一次磁势安匝数不等于二次磁势安匝数。电流互感器存在着误差。电流互感器二次绕组的感应电动势滞后铁芯中磁通约900。忽略二次绕组的漏阻抗压降，认为。二次回路负载的功率因数角为第一节电流互感器图4-2电流互感器的简化相量图 二、电流互感器的误差特性二次安匝数旋转1800后（即）与一次安匝数相比较，大小不等，相位也不同，存在着两种误差，分别称之为比值误差和相角误差。比值误差简称比差，用公式表示为：第一节电流互感器 图4-2电流互感器的简化相量图二、电流互感器的误差特性相角误差简称角差，即二次安匝数旋转1800后（即）与一次安匝数之间的相位差，用表示，通常用“‘”(分)作为计量单位。电流互感器的比差和角差不仅与励磁电流有关，还与负载功率因数损耗角有关第一节电流互感器 二、电流互感器的误差特性（二）电流互感器误差受工作条件的影响：1.一次电流的影响当电流互感器工作在小电流时，由于硅钢片磁化曲线的非线性影响，其初始的磁通密度较低，因而导磁率小，引起的误差增大。所以在选择电流互感器容量时，不能选得过大，以避免在小电流下运行。电流互感器误差与一次电流百分数的关系，称为电流特性。第一节电流互感器电流特性 2.二次负载Zb的影响二次负载阻抗Zb增加时，由于一次电流I1不变，并假设负载功率因数不变，则二次电流I2减小。故比差及角差增大第一节电流互感器二次负载特性负载功率因数特性二、电流互感器的误差特性 3.电源频率的影响频率降低时，将使减小，影响误差。电流互感器误差与频率的关系如图。频率降低时，比差减小：角差增大第一节电流互感器频率特性二、电流互感器的误差特性 二、电流互感器的误差特性第一节电流互感器表4-1电流互感器的误差特性相对与额定值的变化变比误差相角误差电流特性一次电流减小时-+负载特性负载减小时+-负载功率因数特性负载功率因数向迟后变化--电源频率变化频率降低时-+剩磁影响去磁时+-注:表中“+”号表示向正的方向变化;“-”号表示向负的方向变化。 三、电流互感器误差的补偿方法为了减小误差，提高电流互感器测量的准确度，最有效的方法是尽可能的减小励磁电流I10。I10的大小取决于铁芯的材质、尺寸、线圈匝数以及二次负载的特性和大小。铁芯的导磁率越高，铁芯损耗越小，则励磁电流越小。缩短导磁体的长度，并增大铁芯的截面积，使磁阻减小，也能减小励磁电流。三种人工调节误差的方法：匝数补偿法二次绕组并联附加阻抗元件附加磁场第一节电流互感器 三、电流互感器误差的补偿方法1.匝数补偿法改变二次绕组匝数，就可以改变电流互感器的电流变比。如将二次绕组匝数减少，使二次电流相应增大，补偿了励磁电流引起的负的比差。第一节电流互感器由于电流互感器往往要求补偿的比差不大，增加一匝时，比差调整范围太大，可采用分数匝补偿。图4-4分数匝补偿法 三、电流互感器误差的补偿方法2.二次绕组并联附加阻抗元件改变电流互感器的负载，就改变了二次电流I2的大小和相位的关系，就可以改变电流互感器的误差。第一节电流互感器图4-5电流互感器二次并联附加阻抗（a）接线原理图（b）并联一般阻抗（c）并联电容元件（d）并联电感元件附加阻抗 三、电流互感器误差的补偿方法3.附加磁场采用附加磁场法，人为地使铁芯磁化到相当于最大导磁率的程度。这时若要产生一定的磁通，励磁安匝数就可以相对减小，从而使误差降低。第一节电流互感器图4-6圆环磁分路补偿原理线路I-为主铁芯II-磁分路使主铁芯的部分磁通转移到磁分路中 四、电流互感器的接线方式第一节电流互感器二相星形（V形）接线三相星形（Y形）接线广泛应用于三相负载平衡或不平衡电路主要用于重要线路及380V、220V多用于三相四线制电路不允许断开公共接线，否则影响计量精度(因为零序电流没有通路) 五、电流互感器的选择和正确使用第一节电流互感器一、电流互感器的选择1.额定电压选择Ux≤UNUx—电流互感器安装处的工作电压UN—电流互感器的额定电压2.额定变比的选择长期通过电流互感器的最大工作电流应小于或等于互感器一次额定电流，最好使电流互感器在额定电流附近运行。——只说明TA的绝缘强度，与TA额定容量无关是指电流互感器一次绕组能长期承受的最大电压（有效值），是电流互感器的一次绕组对二次绕组和对地的绝缘电压，应不低于所接线路额定相电压。 五、电流互感器的选择和正确使用3.准确度等级的选择依据电流互感器在额定工作条件下所产生的比值误差，规定了准确度等级。装设在线路、变压器、发电厂的电能表、用户计费电能表及所有测量仪表，一般均应选择准确度等级不低于0.5级的电流互感器。对于计量发电机发出的电能及用电量大的用户，应采用准确度不低于0.2级的电流互感器。0.1级以上的电流互感器，主要用于实验室进行精密的测量或者作为标准互感器，用来校验低准确度等级的电流互感器。第一节电流互感器 五、电流互感器的选择和正确使用4.额定容量的选择接入TA的二次负载容量S2应满足：I2N一般为5A，所以二次负载容量S2主要取决于表计的阻抗、接头接触电阻以及导线电阻第一节电流互感器在使用中TA的二次连接线及仪表电流线圈的总阻抗，不能超过铭牌规定的额定容量且不低于1/4额定容量时，才能保证其准确度。 五、电流互感器的选择和正确使用第一节电流互感器例4-1某用户用作电能计量的电流互感器为LGF型，其额定容量S2N=15VA，二次回路接有电流表、功率表、有功电能表。互感器至主控制室的铜导线40m，电流互感器采用V形接线。试确定其二次导线的截面积。仪表名称电流互感器二次负载（VA）A相C相电流表30有功功率表0.750.75无功功率表0.750.75有功电能表1.51.5共计6.03.0解已知电流互感器二次负载容量的分配情况如表所示.电流互感器二次负载容量的分配情况改进型多匝式电流互感器 第一节电流互感器最大一相负载容量为6.0VA，所以以此来选定二次导线截面。取接触电阻RK=0.1Ω（一般取0.05--0.1Ω）。所以选用截面为6mm2的铜导线"TA按V型接线时，二次导线变为√3RL即所谓的电气距离为√3L 第一节电流互感器所谓的电气距离：如图解法，在正常情况下，A相TA的二次电压为所以TA二次负载Zb为二相星形（V形）接线可见V型接线二次导线电阻变为√3RL,导线长度增加到√3L 五、电流互感器的选择和正确使用（二）使用电流互感器时应注意的问题1.运行中的电流互感器二次侧严禁开路根据磁势平衡方程式,二次侧开路,一次电流完全成为励磁电流,致使铁芯磁通急剧增加。磁通密度由正常时的0.06~0.1T急剧增大到1.4~1.8T，于是感应电动势很高。此时二次绕组将会出现峰值达数千伏的高压，会危及人身安全、损坏仪表和互感器二次绕组的绝缘。此外，铁芯磁通密度增大，铁芯损耗也增大，从而使电流互感器的铁芯和绕组严重发热而烧坏。第一节电流互感器 （二）使用电流互感器时应注意的问题第一节电流互感器2.电流互感器绕组应按减极性连接电流互感器一次绕组以及二次绕组的端子上有极性标志。从电流互感器一次绕组和二次绕组的同级性端子（L1、K1、L2、K2）来看，电流I1和I2的方向是相反的。3.电流互感器二次侧应可靠接地为防止由于电流互感器一次绕组与二次绕组之间的绝缘击穿时，二次回路串入高压而危及人身安全和损坏设备，二次回路必须设置保护接地，而且只允许有一个接地点，在接近电流互感器端子的箱内，经端子接地。五、电流互感器的选择和正确使用 TA极性标志①一次绕组：首端Ll，末端L2。当一次绕组带有抽头时，首端标为L1，自第一个抽头起依次标为L2，L3…②二次绕组：首端K1，末端K2。当二次绕组带有中间抽头时，首端标为Kl，自第一个抽头起以下依次标志为K2，K3…一次端子L1、L2二次端子用K1、K2③对于具有多个二次绕组的电流互感器，应分别在各个二次绕组的出线端标志“K”前加注数字，如1K1，1K2，lK3…2K1，2K2，2K3…第一节电流互感器 ⑤电流互感器一次绕组和二次绕组来看，电流I1和I2的方向是相反的，这样的极性关系称为减极性反之称为加极性。电流互感器一般都按减极性表示。④标志符号的排列应当使一次电流自Ll端流向L2端时，二次电流自K1流出，经外部回路流回到K2。第一节电流互感器 问题:电能表与电流互感器配套使用时应注意哪些问题?(1)当电能表与电流互感器配套使用时，常用的低压电流互感器额定电流为5A。如：根据配置原则，经电流互感器接入的电能表，其标定电流不宜超过电流互感器额定二次电流的30％，其额定最大电流应为电流互感器额定二次电流的120％左右，则低压电能表的电流量程可选用1.5(6)A。 （2）应正确选择电流互感器变比。如果电流互感器的电流变比选得过大，当实际负荷电流小于电流互感器一次额定电流的30％时，特别当负荷电流小于标定电流的10％及以下时，误差将会增大。如果电流互感器的电流变比选得过小，电流互感器就会长时间在过负荷状态下运行，这样也会增大误差。同时，还会造成铁芯和二次绕组过热，使绝缘老化，从而导致设备的损坏。 第二节电压互感器工作时，一次绕组与被测电压并联，二次绕组与仪表、继电器的电压线圈相并联，形成一个回路由于电压线圈的内阻很大，电压互感器在接近于空载的状态下工作。正常情况下，电压互感器三个线电压都是100V。图4-8电压互感器的原理结构图和接线图（a）原理结构图（b）接线图 第二节电压互感器符号：TV（旧PT/YH）作用：1）能使高电压电源分开，减少测量危险；2）能用小额电表测量高电压和巨额电能，如用100V电压表通过电压互感器能测量6～35KV及更高的电压 1、电压互感器分类（1）按用途分：1）测量用电压互感器：测量电压、功率和电能等2）保护用电压互感器：继电保护等3）控制用电压互感器：自动控制等 1）干式电压互感器（2）按绝缘结构及绝缘材料不同分：干式电压互感器浇注式电压互感器油浸式电压互感器干式电压互感器 2）浇注式电压互感器浇注式电压互感器 3）油浸式电压互感器——一般为全密封式油浸式电压互感器油箱高压（瓷）套管低压（瓷）套管放油阀 铁芯单相铁芯三相铁芯（三相五柱式）油浸式结构：主要由铁芯，一、二次绕组等组成 一次线圈（一组）（螺旋式绕制）二次线圈（二组）用于测量接成开口△引出用于保护 （3）安装地点分为——户内型电压互感器户外型电压互感器户内式TV户外式TV （4）根据电压变换原理分类电容式电压互感器——以电容分压来变换电压光电式电压互感器——以光电元件来变换电压电磁式电压互感器——以电磁感应来变换电压（5）根据结构不同分类单级式电压互感器——一次绕组和二次绕组均绕在同一个铁芯柱上串级式电压互感器——一次绕组分成匝数相同的几段，各段串联起来，一端子连接高压电路，另一端子接地。 2、电压互感器的型号国产电压互感器型号编排方法 特殊使用环境的代号：CY—船舶用GY—高原地区用W—污秽地区用AT—干热带地区用TH—湿热带地区用 TV的额定电压是指加在三相TV一次绕组上的额定线电压，应与供电线路的线电压相适应，其值应与我国电力系统规定的“额定电压”系列相一致。二次绕组的额定电压，我国规定——接在三相系统中相线与相线之间的单相电压互感器即V/V接线为100V3、电压互感器的主要参数（1）绕组的额定电压——对于接在三相系统相线与地间的单相电压互感器即Y/V接线时为 （3）额定二次负载（2）额定电压变比——此二次负载导纳(或阻抗)值作为确定准确度等级的依据导纳(admittance)是电导和电纳的统称，在电力电子学中导纳定义为阻抗(impedance)的倒数，符号Y，单位是西门子，简称西(S)。为额定一次电压与额定二次电压之比，一般用不约分的分数形式表示。 为了保证测量及校验工作的接线正确，电压互感器一次及二次绕组的端子应标明极性标志。一次绕组接线端子用大写字母A、B、C、N表示，二次绕组接线端子用小写字母a、b、c、n表示国产电压互感器的准确度等级有0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、5.0级。1）用户电能计量装置通常采用0.2级和0.5级电压互感器，2）0.1级以上电压互感器——标准电压互感器，主要用于实验室精密测量，或在检验时用作标准值。（4）准确度等级（5）极性标志 一、工作原理和误差特性第二节电压互感器将电压互感器二次绕组阻抗折算到一次侧后，可以得到T形等值电路图和相量图：图4-9电压互感器T形等值电路图TV二次绕组的感应电动势E滞后磁铁中的磁通Φ约90° 一、工作原理和误差特性第二节电压互感器忽略励磁电流和负载电流在一、二次绕组中产生的压降，得到：这是理想电压互感器的电压变比，称为额定变比，即理想的电压互感器一次绕组电压U1与二次绕组电压U2的比值是个常数，等于一次绕组和二次绕组的匝数比。图4-9电压互感器T形等值电路图 一、工作原理和误差特性第二节电压互感器实际上，电压互感器存在着铁损和铜损，绕组中会产生阻抗压降。比值误差简称比差。比差fU等于折算到一次回路的二次电压与实际一次电压的差值相角误差简称角差δU，是指一次电压与旋转1800后二次电压之间的相位差，单位为“’”（分） 一、工作原理和误差特性第二节电压互感器电压互感器铁芯材料导磁率和铁芯结构影响励磁电流的大小,铁芯结构还影响线圈的匝数及长度。电压互感器的比差和角差受励磁电流，一、二次绕组阻抗以及二次负载的大小和功率因数的影响。图4-11误差与二次负载的关系（a）比差特性（b）角差特性 一、工作原理和误差特性第二节电压互感器提高电压互感器的测量精度，减少误差的方法：选择合适的材料更重要的是减小绕组的电阻。采用附加绕组补偿法图4-12附加绕组补偿法原理接线图在二次绕组上并绕一个附加绕组NK。而产生一个感应电动势，使输出电压U2的大小和相位得到补偿，从而达到减小比差和角差的目的。 二、电压互感器的接线方式第二节电压互感器图4-13电压互感器接线方式图（a）V形接线（b）Y形接线 三、电压互感器的选择和正确使用第二节电压互感器额定电压的选择2.准确度等级的选择电能计量用的电压互感器，应选用0.2级或0.5级。3.额定容量的选择SPhmax—二次负载最大一相消耗的视在功率，VASNPh—电压互感器每相额定容量，VA 使用电压互感器时应注意的问题：第二节电压互感器按要求的相序进行接线，防止接错极性，否则将引起某一相电压升高√3倍，可能烧坏电压互感器。电压互感器二次侧应可靠接地，以保证人身和仪表安全。电压互感器二次侧严禁短路。 四、电压互感器的二次负载的估算电压互感器的误差受二次负载的影响很大，为了保证测量的准确度，二次负载的容量必须给予估算。电压互感器接线方式的不同以及负载接线方式的不同，二次负载估算的公式也不相同。现以三相Yy形接线方式的电压互感器和形接线方式的负载连接为例，估算其二次容量。第二节电压互感器 四、电压互感器的二次负载的估算第二节电压互感器已知与a相互感器有关的负载容量Sab,Sac及相应电流图4-14电压互感器为Yy形接线方式，负载为接线方式（a）接线图（b）相量图 四、电压互感器的二次负载的估算第二节电压互感器若负载的伏安数Sab、Sac代替相应的电流Iab、Iac，则 四、电压互感器的二次负载的估算第二节电压互感器例4-2已知发电机的测量回路用的电压互感器采用Yy形连接，负载为V形连接。回路中有功功率表两只#无功功率表一只，有功电能表一只，电压表一只。测量仪表的技术数据如表4-6所示仪表名称消耗功（VA）有功功率表0.751无功功率表0.751有功电能表1.50.38频率表21电压表51表4-6测量仪表的技术数据试计算电压互感器的二次容量。 第二节电压互感器四、电压互感器的二次负载的估算（解）电压互感器各相的负载分配如表4-7所示表4-7电压互感器各相的负载分配情况仪表名称数量AB相BC相Pab（W）Qab（Var）Pcb（W）Qcb（Var）有功功率表22×0.75=1.502×0.75=1.50无功功率表10.7500.750有功电能表11.5×0.38=0.571.5×0.925=1.390.751.39频率表10020电压表15000合计7.821.394.821.39 第二节电压互感器四、电压互感器的二次负载的估算 根据选用电压互感器的额定容量必须满足下式的条件：即可选出电压互感器的型号。第二节电压互感器四、电压互感器的二次负载的估算B相负载较大，因此 互感器的主要作用有：（1）将高电压变为低电压（100V），大电流变为小电流（5A）。（2）使测量二次回路与一次回路高电压和大电流实施电气隔离，以保证测量工作人员和仪表设备的安全。（3）采用互感器后可使仪表制造标准化，而不用按被测量电压高低和电流大小来设计仪表。（4）取出零序电流、电压分量供反应接地故障的继电保护装置使用。总结 第三节*二次导线有源压降补偿的原理和应用电能计量装置包括电能表、互感器和二次连接导线三部分。互感器一经安装其合成误差就已基本固定，而电能表的误差已通过调整装置人为地调到最小。随着准确度等级很高的电能表和互感器的应用，电压互感器二次回路连接导线压降所造成的误差在电能计量装置的综合误差中所占的比例越来越大。电能计量装置组成框图 4.3二次导线有源压降补偿的原理和应用互感器一经安装其合成误差就已基本固定。电能表的误差已通过调整装置人为地调到最小。因此，随着准确度等级很高的电能表和互感器的应用，二次回路连接导线部分的压降所造成的误差在电能计量装置的综合误差中所占的比重越来越突出，有时误差很大，达到举足轻重的地步，不可小视。二次回路压降超差越来越大的主要原因：（1）电缆线径过细。（2）二次负载过大。（3）二次回路转换环节过多。都可导致二次回路电阻增大，压降增大。电能计量装置组成框图： （一）单相电压互感器二次连接导线压降所引起的误差电压互感器二次连接导线有电阻，当二次负载电流通过时，便产生压降，使加在负载两端的电压U2′不等于电压互感器二次绕组的端电压U2单相电压互感器原理图U2=2Ir+U2′△U=U2′-U2=-2Ir△U=△U′+△U“△U′为△U在U2′上的水平投影△U′=-2Ircosφb△U"为△U在U2′上的垂直投影△U"=-2Irsinφb △U′=-2Ircosφb△U”=-2Irsinφb单相电压互感器二次连接导线电阻引起的比差和角差分别为：由此可见，电压互感器二次回路导线压降与导线电阻成正比，二次回路导线压降所引起的误差大小与负载的性质以及接线的方式有关。 (二)二次导线有源压降补偿的原理和应用为了减小电压互感器二次回路压降所引起的误差，最有效的办法是：☆减小二次回路阻抗*增大二次回路线径*减小二次回路长度*取消一些不必要的保护元件*避免其他负载接入*定期对接触的端子部分打磨、维护以减小接触电阻的影响。☆经常采用二次导线有源压降补偿电压互感器二次连接导线的压降。最终目的是为了提高电能计量装置的准确度。 1、电流跟随补偿法电流跟踪式补偿器基本原理是利用电子线路通过对电压互感器二次回路电流的跟踪产生一个与二次回路阻抗大小相等的负阻抗，以抵消线路阻抗，最终使二次回路总阻抗等效为零。从而使I=0。即使有TV二次回路电流的存在，由于回路阻抗为零，压降也为零。*这种补偿器对于二次线路较长的，可补偿线阻。*对于TV二次负载不稳定、二次电流变化的回路，由于二次回路总阻抗等效为零，可以保持压降为零。*但对于二次回路阻抗变化的情况，则不能自动跟踪，也就是说，如果熔体电阻或接点接触电阻发生改变，则回路等效阻抗就不为零了，这是该补偿器的局限性。实际上，电压互感器二次回路阻抗是变化的 2、直接补偿电压法（1）固定补偿法：其原理是补偿二次回路导线的压降利用自耦变压器和移相器将二次回路压降△U调至0，调整补偿器电压△U0，使之与△U大小相等，方向相反。 （2）电压跟随补偿法其原理是补偿二次回路导线的压降通过一取样电缆，将电压互感器二次端电压信号与电能表计端电压信号进行比较，以产生1个与二次回路压降大小相等，方向相反的电压叠加于电压互感器二次回路，使电压互感器二次回路电压降等效为零。当电压互感器二次回路电流或阻抗改变导致回路电压改变时，补偿器自动跟踪压降的变化并产生相应变化的补偿电压叠加于电压互感器二次回路，以保持回路压降始终为零。因而这种补偿器几乎适用于所有场合，唯一不足的是需同时敷设一条从电压互感器二次端电压信号取样的电缆。 4.4电压断相计时仪的接线和使用在电能计量装置中，只有电能表和互感器的接线正确，才能准确计量电能。但是当计量回路出现异常计量状态时，导致电能表的异常运行。直接造成计量不准。加装电压断相计时仪就可以准确监视计量回路的故障及人为窃电等情况。记录故障时间，以达到正确计量电能和追补电费。 一、断相计时仪的适用范围专用于监视TV、TA二次侧异常：*断开一相/多相电压使电能表失压、缺相造成表计少计/不计。*断开一相/多相电流使电能表断流，造成表计少计/不计。*对TA二次侧进行短接分流（窃电），造成表计少计/不计。*松动TV、TA/表尾接线盒螺钉（窃电），造成计量回路故障。*TA/表计内部接线/二次回路故障*TA二次接线柱氧化、烧坏造成接触不良*工作疏忽造成漏接、电流极性接反相序接错等情况。计时仪能准确判别并记录断压、断流时间同时发出报警信号及对应的灯光指示，记录时间来追补电费。 二、断相计时仪的接线方式（一）1、3/5、7接TA的A、C相电流，2、4、6分别接TV的A、B、C相电压。电能表只能接入线电压Uab、Ucb和a、c相电流，电能表才能正确计量。当计量回路及电能表出现异常计量状态，指示灯亮，计时器计时。三相三线系统电压断相计时仪的接线方式 二、断相计时仪的接线方式（二）1、3/4、6/7、9接TA的A、B、C相电流，2、5、8分别接TV的A、B、C相电压，10、11接中性线N。电能表只能接入相电压Ua、Ub、Uc和a、b、c相电流，电能表才能正确计量。当计量回路及电能表出现异常计量状态，指示灯亮，计时器计时。三相四线系统电压断相计时仪的接线方式 一、二次回路连接导线压降所引起的误差电压互感器二次回路压降超差越来越大的原因：电缆线径过细；二次负载过重二次回路转换环节过多等导致二次回路电阻增大，压降也增大。第三节*二次导线有源压降补偿的原理和应用 第三节*二次导线有源压降补偿的原理和应用（一）单相电压互感器二次连接导线压降所引起的误差一、二次回路连接导线压降所引起的误差电压互感器二次回路导线压降与导线电阻成正比，二次回路导线压降所引起的误差大小与负载的性质以及接线方式有关。图4-14单相电压互感器二次连接导线压降的影响(a)原理图(b)相量图 （二）三相电压互感器二次连接导线压降所引起的误差1.两个单相互感器按V形接线，负载按V形接线第三节*二次导线有源压降补偿的原理和应用图4-16V/v形接线的电压互感器和负荷(a)接线图(b)相量图一、二次回路连接导线压降所引起的误差 （二）三相电压互感器二次连接导线压降所引起的误差第三节*二次导线有源压降补偿的原理和应用一、二次回路连接导线压降所引起的误差 2.三个单相互感器（或一台三相电压互感器）按Yy形连接，负载为形连接（二）三相电压互感器二次连接导线压降所引起的误差第三节*二次导线有源压降补偿的原理和应用一、二次回路连接导线压降所引起的误差图4-17Yy形连接的电压互感器和连接的负载 二、二次导线有源压降补偿的原理和应用如何减小电压互感器二次回路压降所引起的误差？减小二次回路阻抗，即增大二次回路线径，减小二次回路长度；取消一些回路的保护元件；定期对开关、熔断器和端子的接触部分进行打磨、维护；专门设置TV计量回路，避免其他负载接入；经常采用二次导线有源压降补偿电压互感器二次连接导线的压降。第三节*二次导线有源压降补偿的原理和应用 二、二次导线有源压降补偿的原理和应用电流跟随补偿法原理是利用电子线路通过对电压互感器二次回路电流的跟踪采用有源的电子线路在补偿器内产生一个负阻抗抵消线路阻抗，从而使得I=0第三节*二次导线有源压降补偿的原理和应用图4-18电流跟随补偿法原理图即使有TV二次回路电流的存在，由于回路阻抗为零，压降也为零。此方法可靠性要求很高。 第三节*二次导线有源压降补偿的原理和应用直接补偿电压法分为固定补偿法和电压跟随补偿法。固定补偿法是以补偿二次回路导线的压降。二、二次导线有源压降补偿的原理和应用利用自耦变压器和移相器将二次回路压降△U调至0，调整补偿器电压△U0，使之与△U大小相等，方向相反。 第三节*二次导线有源压降补偿的原理和应用直接补偿电压法电压跟随补偿法，其原理是补偿二次回路导线的压降。通过一取样电缆，将电压互感器二次端电压信号与电能表计端电压信号进行比较，以产生1个与二次回路压降大小相等，方向相反的电压叠加于电压互感器二次回路，使电压互感器二次回路电压降等效为零。采用二次导线有源压降补偿电压互感器二次回路压降，可降低电能计量装置的综合误差，提高电能计量装置的准确度。二、二次导线有源压降补偿的原理和应用 第四节*电压断相计时仪的接线和使用只有电能表和互感器的接线正确，才能正确计量电能。加装电压断相计时仪（又称三相断压断流计时仪）可以准确监视计量回路的故障及人为窃电等情况，记录故障时间，计量检查人员以此为依据，合理地计算断相修正系数，以达到正确计量电能和追补电费的目的。图4-21电压断相计时仪方框图 第四节*电压断相计时仪的接线和使用JSY-4BS型全电子失压断流计时仪（液晶汉显）是深圳市华成发实业有限公司的产品。该产品用于监视三相三线（三相四线）有功（无功）电度表的运行状态，当TV回路（一次侧或二次侧）发生熔断或完全断相时，当TA回路发生开路时，该仪表将准确判断失压电压及开路电流之相，并详细记录其相应的时间（或kWh）,并具有声光报警，该产品还具有红外通讯功能，可连接RS485满足客户远程数据快速传输，以便帮助电力计量部门对电网进行管理，追补人为的或非人为的漏计电能。当PT回路相序逆相时，该仪表可发出提示，对加强用电管理及提高计量水平等方面有着十分重要的意义，是最理想的电能计量监视仪表。 第四节*电压断相计时仪的接线和使用主要功能1．失压计时2．断流计时3．故障电量记录4．故障次数记录5、相序指示6．事件记录7．数据通讯对于有通信功能的仪表，通过仪表RS485通信辅助接线端子，可与通信终端或上位机进行数据通信，在无中继设备的情况下通信距离大于1200米。 一、断相计时仪的适用范围当计量回路出异常计量状态时，电压断相计时仪能准确判别并记录断压、断流时间，同时发出报警信号和相对应的灯光指示，提示电气值班人员，及时准确地汇报所出现的故障，并根据记录时间来追补电量。异常计量状态：断开一相电压或多相电压使电能表失压、缺相，造成表计少计或不计断开一相电流或多相电流使电能表断流，造成表计少计或不计私自对电能计量TA二次侧进行短接分流，造成表计少计或不计私自松动TV、TA或表尾接线盒螺钉等人为造成的二次回路故障TA或表计内部接线故障及二次回路故障TA二次接线柱超负载烧坏或长年氧化，造成接线点接触不良而断线引起的计量二次回路故障工作人员疏忽，造成漏接、电流极性接反、电流电压相序接错第四节*电压断相计时仪的接线和使用 图4-22三相三线系统电压断相计时仪的接线方式二、电压断相计时仪的接线方式电压断相计时仪的接线方式与供电系统的运行方式有关，即三相三线和三相四线系统中电压断相计时仪的接线方式不同。第四节*电压断相计时仪的接线和使用三相三线系统①③接A相电流⑤⑦接C相电流②④⑥分别接A、B、C三相电压 图4-23三相四线系统电压断相计时仪的接线方式二、电压断相计时仪的接线方式第四节*电压断相计时仪的接线和使用三相四线系统①③接A相电流④⑥接B相电流⑦⑨接C相电流②⑤⑧分别接A、B、C三相电压⑩接中性线N 三、电压断相计时仪的正确使用（一）LED指示及特点红灯为三相电压指示正常运行时灯亮电压故障时，对应相指示灯熄灭，对应相计时器计时；绿灯为三相电流指示正常运行时灯亮，电流故障时，对应相指示灯熄灭，对应相计时器计时；黄灯为电压相序指示正常运行时灯亮，相序接错或电压断相时指示灯熄灭，但不计时。第四节*电压断相计时仪的接线和使用 三、电压断相计时仪的正确使用（二）液晶显示说明Ua、Ub、Uc分别表示A、B、C相电压故障计时提示；Ia、Ib、Ic分别表示A、B、C相电流故障计时提示；A、B、C分别表示A、B、C相电流反极性及电压电流相位不对应计时提示；I表示三相电流同时短路计时提示（三）使用电压断相计时仪应注意的问题应按接线图安装在计量电能表旁，安装底板牢固；安装后计时仪的表壳及接线端子应铅封。应在规定的环境条件下运行。定期记录计时器所记录的数据。第四节*电压断相计时仪的接线和使用 小结测量用互感器分为电流互感器和电压互感器。电流互感器的一次绕组与被测电路串联，二次绕组与测量仪表的电流线圈相串联。由于忽略了励磁电流和二次绕组的漏阻抗压降，使得电流互感器存在变比误差和相角误差。为了减小误差，提高电流互感器的准确度，最有效的方法是尽可能地减小励磁电流，还可以采取三种人工调节误差的方法，即匝数补偿法、二次绕组并联附加阻抗元件和附加磁场法。电流互感器的接线方式可按测量电能的要求选用二相星形或三相星形接线。电流互感器二次侧严禁开路，应按减极性连接，二次侧应可靠接地。 小结电压互感器的一次绕组与被测电路并联，二次绕组与测量仪表的电压线圈相并联，二次电路所接仪表的内阻很大，其工作状态接近于空载状态。由于忽略了励磁电流和负载电流在一、二次绕组中产生的压降，使得电压互感器存在变比误差和相角误差。为了减小误差，提高电压互感器的准确度，可选择合适的铁芯材料，减小绕组的电阻，还可以采用附加绕组补偿法达到减小误差的目的。电压互感器的接线方式也可按测量电能的要求选用二相星形或三相星形接线。电压互感器二次侧严禁短路，应按相序进行连接，二次侧应可靠接地。电压互感器二次连接导线有电阻，当负载电流通过时，便产生压降，引起附加的比差和角差，应计入电压互感器本身的比差、角差内。实际使用中，这部分误差有时比电压互感器本身的误差大得多，应采取二次导线有源压降补偿法进行补偿，以减小误差，提高准确度。 复习思考题4-1电流互感器和电压互感器有哪些功能？4-2测量互感器产生误差的主要原因是什么？4-3什么是变比误差和相角误差？4-4消除误差的方法有哪些？4-5测量互感器在使用过程中应注意些什么？4-6二次负载对测量互感器误差的影响如何？4-7某用户进线电流互感器（LGF型）S2N=15VA，用作电能计量，其二次回路接电流表、瓦特表、有功和无功电能表各一只，由电流互感器至主控制室的铜导线长50m，电流互感器采用Y形连接。试确定二次导线的截面（已知无功电能表b相线圈容量为1.16VA，a、c相线圈容量为2.0VA）。 4-8两台电流互感器按V形接线，其二次回路阻抗实测数据如下：设互感器二次额定电流为5A，试选择电流互感器的容量。4-9某三相三线电路，其电压互感器接成VVN0型，二次侧接有功和无功电能表（DX1）各一只，在线电压ac间还接有电压表一只，求每台互感器二次的负载。4-10某变电所的电压互感器接成Yyn0型，其二次侧接有2只有功电能表、2只无功电能表、3只电压表.求每台互感器的负载，并选择互感器的容量。4-11电压互感器二次导线引起的误差有哪些？如何进行补偿？4-12某单相电压互感器的二次侧接有负载50VA，cosφ=0.8，每根连接导线的电阻为0.6Ω，试求导线电阻引起的误差。4-13简述二次导线有源压降补偿的原理。4-14电压断相计时仪的适用范围有哪些？如何接线？复习思考题'