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行业知识

什么是互感器?互感器的简单介绍

作者:点击:364 发布时间:2022-12-08

       互感器又称仪器变压器,是电流互感器和电压互感器的总称。用于测量或保护系统,可将高压变为低压、大电流变为小电流。其功能主要是将高压或大电流按比例转换为标准低压(100V)或标准小电流(5)A或1A,均指额定值),实现测量仪器、保护设备和自动控制设备的标准化和小型化。互感器还可用于隔离高压系统,以确保人身和设备的安全。

       工作原理:

在供电线路中,电流差从几安到几万安,电压差从几伏到几百万伏。线路中的电流和电压相对较高,如直接测量非常危险。为了方便二次仪表测量,需要将其转换为相对统一的电流和电压,使用互感器来发挥变流和电气隔离的作用。

显示仪表多为指针式电流电压表,因此电流互感器的二次电流多为安培级(如5等)。随着时代的发展,电量测量大多已经数字化,计算机采样信号一般为m安级(0-5V、4-20mA等)。微电流互感器的二次电流为毫安级,主要起到大互感器与采样之间的桥梁作用。微电流互感器称为仪器电流互感器。(仪验室中使用的多电流比精密电流互感器,一般用于扩大仪表量程。)

电流互感器原理线图微电流互感器类似于变压器也根据电磁感应原理工作,变压器转换为电压,微电流互感器转换为电流。N1.被测电流称为一次绕组(或原边绕组、初级绕组);绕组N二次绕组(或副边绕组、次级绕组)被称为二次绕组。

 互感器

微电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比称为实际电流比K。在额定工作电流下工作时,微电流互感器的电流比称为电流互感器的额定电流比Kn表示。Kn=I1n/I2n

结构原理:

有许多不同结构的互感器,下面我们只介绍两种主要方法:

1.普通电流互感器的结构原理:电流互感器的结构相对简单,由一次绕组、二次绕组、铁芯、框架、外壳、接线端子等组成。其工作原理与变压器基本相同,一次绕组匝数(N1)少,直接串联在电源线上,一次负载电流(I1)通过一次绕组时,交变磁通感应产生按比例减小的二次电流(I2);二次绕组的匝数(N2)与仪器、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷较多(Z)由于一次绕组与二次绕组的安培匝数相等,串联形成闭合回路,I1N1=I2N2.电流互感器实际运行中负载阻抗小,二次绕组接近短路,相当于短路变压器。


2.穿心式电流互感器本身的结构设绕组,载流(负载电流)导线由L1至L2.绕组通过由硅钢片轧制而成的圆形(或其他形状)铁芯。二次绕组直接均匀地缠绕在圆形铁芯上,与仪器、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷串联形成闭合电路。由于穿心式电流互感器没有一次绕组,其变比根据一次绕组穿过互感器铁芯的匝数确定。穿心匝数越多,变比越小;相反,穿心匝数越少,变比越大。额定电流比I1/n:式中I1-穿心一额定电流;n——穿心匝数。


主要作用:

为了传输电能,电力系统通常使用交流电压和大电流电路将电力传递给用户,不能直接用仪器测量。互感器的功能是将交流电压和大电流降低到可直接用仪器测量的值,方便仪器直接测量,为继电器保护和自动装置提供电源。电力系统互感器是一种特殊的变压器,将高电压、大电流信息传输到低电压、小电流二次侧、测量仪器、继电保护、自动装置,是一次系统和二次系统的连接元件,一次绕组连接到电网,二次绕组连接到测量仪器、保护装置。

配合测量仪器和测量装置,可测量一次系统的电压、电流和电能;配合继电器保护和自动装置,可形成各种电网故障的电气保护和自动控制。互感器的性能直接影响电力系统测量和测量的准确性以及继电器保护装置的可靠性。

主要分类:

互感器分为电压互感器和电流互感器两类。电压互感器可用于测量高压和超高压电力系统中的电压和功率。电流互感器可用于交换电流、交换电度和电阻线路的保护。

1.电压互感器:

(1)按用途划分

电压互感器或电压互感器的测量绕组:在正常电压范围内,向测量和测量装置提供电网电压信息;

电压互感器或电压互感器保护绕组:在电网故障状态下,向继电器保护装置提供电网故障电压信息。

(2)按绝缘介质划分

干式电压互感器:以普通绝缘材料浸渍绝缘漆为绝缘,多用于及以下低压等级;

浇筑绝缘电压互感器:由环氧树脂或其它树脂混合材料浇筑而成,多用于及以下电压等级;

油浸式电压互感器:绝缘纸和绝缘油是我国最常见的结构类型,常用于及以下电压等级;

气体绝缘电压互感器:以气体为主绝缘,多用于高压等级。

低压互感器通常是干燥的,高压或超高压密封气体绝缘(如六氟化硫)也是干燥的。浇筑类型适用于35kV以下电压互感器,35kV以上产品均为油浸式。

(3)按相数分

绝大多数产品是单相的,因为电压互感器容量小,体积小,三相高压套管之间的内外绝缘要求难以满足,所以只有3-15kV有时产品采用三相结构。

(4)根据电压变换原理进行分割

电磁电压互感器:根据电磁感应原理改变电压,原理与基本结构和变压器完全相似,我国多采用及以下电压等级;

电容式电压互感器:由电容分压器、补偿电抗器、中间变压器、阻尼器和载波装置组成,用于电压测量、功率测量、继电保护和载波通信;

光电电压互感器:电压变换仍在开发中。

(5)按使用条件划分

室内电压互感器:安装在室内配电装置中,一般用于及以下电压等级;

室外电压互感器:安装在室外配电装置中,多用于及以上电压等级。

2.电流互感器

(1)按用途划分

测量电流互感器(或电流互感器的测量绕组)。在正常工作电流范围内,向测量、测量等设备提供电网的电流信息;

保护电流互感器(或电流互感器的保护绕组)。在电网故障状态下,向继电器保护装置提供电网故障电流信息。

(2)按绝缘介质划分

干式电流互感器:以普通绝缘材料浸漆为绝缘;

浇注式电流互感器:用环氧树脂或其它树脂混合材料浇注的电流互感器;

油浸式电流互感器:绝缘纸和绝缘油,一般为室外型。目前,我国常用于各种电压等级;

气体绝缘电流互感器:主绝缘由气体组成。

(3)根据电流变换原理进行分割

电磁电流互感器:根据电磁感应原理实现电流变换的电流互感器;

光电电流互感器:通过光电变换原理实现电流变换的电流互感器仍在开发中。

(4)按安装方式划分

贯穿式电流互感器:用于穿过屏幕或墙壁的电流互感器;

支柱式电流互感器:安装在平面或支柱上,同时用作电路导体支柱的电流互感器;

套管式电流互感器:一种电流互感器直接安装在绝缘套管上,无导体和绝缘;

母线电流互感器:一种无导体但有绝缘的电流互感器,直接安装在母线上。

发展历程:

互感器最早出现在19世纪末。随着电力行业的发展,互感器的电压等级和准确性大大提高,电压、电流复合互感器、直流电流互感器、高精度电流比率器、大电流激光电流互感器、电子线路补偿互感器、超高电压系统中的光电互感器、SF6全封闭组合电器(GIS)电压、电流互感器。在电力行业,为了开发电压等级和规模的电力系统,必须开发相应电压等级和精度的互感器,以满足电力系统测量、保护和控制的需要。

随着许多新材料的不断应用,互感器也出现了许多新的类型,电磁互感器得到了充分的发展,其中铁芯电流互感器以干燥、油浸和气体绝缘结构来满足电力建设的发展需要。然而,随着电力传输能力的不断增加,电网电压水平的不断提高和保护要求的不断提高,一般铁 心式电流互感器结构逐渐暴露出不适应的弱点。其固有体积大、磁饱和、铁磁共振、动态范围小、频带窄等弱点难以满足新一代电力系统自动化和电力数字网络的发展需求。

随着光电子技术的快速发展,许多科技发达国家已经转向利用光学传感器技术和电子方法开发新型电子电流互感器,简称光电电流互感器。国际电工协会已经发布了电子电流互感器的标准。电子互感器的含义不仅包括光电互感器,还包括电子测试原理的其他电压和电流传感器。

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