紙板電池

[拼音]:huganqi

[英文]:instrument transformer

按比例變換電壓或電流的裝置。分為電壓互感器和電流互感器兩大類。互感器的功能是:將高電壓或大電流按比例變換成標準低電壓(100V或100/

V)或標準小電流(5A或1A,均指額定值),以便實現測量儀表、保護裝置和自動控制裝置的標準化、小型化。此外,互感器還可用於隔離開高電壓系統,以保證人身和裝置的安全。根據電力系統的需要,互感器又分為獨立式和裝置套管上配套用兩種。

電壓互感器

按原理分為電磁感應式和電容分壓式兩類。電磁感應式多用於 220kV及以下各種電壓等級。電容分壓式一般用於110kV以上的電力系統,330~765kV超高壓電力系統應用較多。電壓互感器按用途又分為測量用和保護用兩類。對前者的主要技術要求是保證必要的準確度;對後者可能有某些特殊要求,如要求有第三個繞組,鐵心中有零序磁通等。

電磁感應式電壓互感器

其工作原理與變壓器相同,基本結構也是鐵心和原、副繞組。特點是容量很小且比較恆定,正常執行時接近於空載狀態。電壓互感器本身的阻抗很小,一旦副邊發生短路,電流將急劇增長而燒燬線圈。為此,電壓互感器的原邊接有熔斷器,副邊可靠接地,以免原、副邊絕緣損毀時,副邊出現對地高電位而造成人身和裝置事故。測量用電壓互感器一般都做成單相雙線圈結構,其原邊電壓為被測電壓(如電力系統的線電壓),可以單相使用,也可以用兩臺接成V-V形作三相使用。實驗室用的電壓互感器往往是原邊多抽頭的,以適應測量不同電壓的需要。供保護接地用電壓互感器還帶有一個第三線圈,稱三線圈電壓互感器。三相的第三線圈接成開口三角形(圖1),

開口三角形的兩引出端與接地保護繼電器的電壓線圈聯接。正常執行時,電力系統的三相電壓對稱,第三線圈上的三相感應電動勢之和為零。一旦發生單相接地時,中性點出現位移,開口三角的端子間就會出現零序電壓使繼電器動作,從而對電力系統起保護作用。線圈出現零序電壓則相應的鐵心中就會出現零序磁通。為此,這種三相電壓互感器採用旁軛式鐵心(10kV及以下時)或採用三臺單相電壓互感器。對於這種互感器,第三線圈的準確度要求不高,但要求有一定的過勵磁特性(即當原邊電壓增加時,鐵心中的磁通密度也增加相應倍數而不會損壞)。

電磁感應式電壓互感器的等值電路與變壓器的等值電路相同。

電容分壓式電壓互感器

在電容分壓器的基礎上製成。其原理接線見圖2。

電容C1和C2串聯,U1為原邊電壓,

為C2上的電壓。空載時,電容C2上的電壓

由於C1和C2均為常數,因此

正比於原邊電壓。但實際上,當負載並聯於電容C2兩端時,

將大大減小,以致誤差增大而無法作電壓互感器使用。為了克服這個缺點,在電容C2兩端並聯一帶電抗的電磁式電壓互感器YH,組成電容分壓式電壓互感器(圖3)。

電抗可補償電容器的內阻抗。YH有兩個副繞組,第一副繞組可接補償電容Ck供測量儀表使用;第二副繞組可接阻尼電阻Rd,用以防止諧振引起的過電壓。

電容式電壓互感器多與電力系統載波通訊的耦合電容器合用,以簡化系統,降低造價。此時,它還需滿足通訊執行上的要求。

電流互感器

利用變壓器原、副邊電流成比例的特點製成。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)和副邊電流取決於被測線路的負載,而與電流互感器的副邊負載無關。由於副邊接近於短路,所以原、副邊電壓U1和

都很小,勵磁電流I0也很小。

電流互感器執行時,副邊不允許開路。因為一旦開路,原邊電流均成為勵磁電流,使磁通和副邊電壓大大超過正常值而危及人身和裝置安全。因此,電流互感器副邊迴路中不許接熔斷器,也不允許在執行時未經旁路就拆下電流表、繼電器等裝置。

電流互感器的接線方式按其所接負載的執行要求確定。最常用的接線方式為單相,三相星形和不完全星形(圖4a、b、c)。

額定變比和誤差

互感器的額定變比KN指電壓互感器的額定電壓比和電流互感器的額定電流比。前者定義為原邊繞組額定電壓U1N與副邊繞組額定電壓 U2N之比;後者則為額定電流I1N與I2N之比。即

KN=U1N/U2N

(對電壓互感器)

KN=I1N/I2N

(對電流互感器)

電壓(或電流)互感器原邊電壓(或電流)在一定範圍內變動時,一般規定為0.85~1.15U1N(或10~120%I1N),副邊電壓(或電流)應按比例變化,而且原、副邊電壓(或電流)應該同相位。但由於互感器存在內阻抗、勵磁電流和損耗等因素而使比值及相位出現誤差,分別稱為比差和角差。

比差為經摺算後的二次電壓(或二次電流)與一次電壓(或一次電流)量值大小之差對後者之比,即

fU 為電壓互感器的比差,fI 為電流互感器的比差。當KNU2>U1(或KNI2>I1)時,比差為正,反之為負。

角差為二次電壓(或二次電流)相量旋轉180°後與一次電壓(或一次電流)相量之間的夾角,以分為單位。並規定副邊的-妧2(或-夒2)超前於妧1(或夒1)時,角差為正,反之為負。

對沒有采取補償措施的電壓互感器,比差為負,角差一般為正值,比差的絕對值和角差均隨電壓的增大而減小;鐵心飽和時,比差與角差均隨電壓的增大而增大。

對於沒有采取補償措施的電流互感器,比差為負值,角差為正值,比差的絕對值和角差均隨電流增大而減小。

採用補償的辦法可以減小互感器的誤差。一般通過在互感器上加繞附加繞組或增添附加鐵心,以及接入相應的電阻、電感、電容元件來補償。常用的補償法有匝數補償、分數匝補償、小鐵心補償、並聯電容補償等。

進展

互感器最早出現於19世紀末。隨著電力工業的發展,互感器的電壓等級和準確級別都有很大提高,還發展了很多特種互感器,如電壓、電流複合式互感器,直流電流互感器,高準確度的電流比率器和電壓比率器,大電流鐳射式電流互感器,電子線路補償互感器,超高電壓系統中的光電互感器,以及SF6全封閉組合電器(GIS)中的電壓、電流互感器。在電力工業中,要發展什麼電壓等級和規模的電力系統,必須發展相應電壓等級和準確度的互感器,以供電力系統測量、保護和控制的需要。

參考文章

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