互感器一. 互感器的作用：
1. 與電氣儀表和繼電保護及自動裝置配合測量電力系統高電壓迴路的電流、電壓、電能等引數；
2. 隔離高電壓，保障工作人員與裝置安全；
3. 互感器二次測額定值統一，有利於二次裝置標準化。
4. 有利於使用低壓、低截面電纜完成測量保護功能
二. 互感器的分類：
1. 從測量內容分為電流互感器和電壓互感器；
2. 使用環境分為戶內型和戶外型；
3. 使用物件分為儀表用和保護用；
4. 其它分類：絕緣、結構、原理等方面的分類。
電壓互感器
目前，在電力系統中廣泛採用的電壓互感器，按其工作原理可分為電磁式和電容式兩種
一. 電磁式電壓互感器：
1. 電磁式電壓互感器工作原理：
電磁式電壓互感器的工作原理和變壓器相同，分析過程與電磁式電流互感器相似。其原理電路和相量圖如圖所示，其特點是：
（1）一次繞組與被測電路併聯，二次繞組與測量儀表和保護裝置的電壓線圈併聯；
（2）容量很小，類似一台小容量變壓器，但結構上要求有較高的安全係數；
（3）二次側負荷比較恆定，測量儀表和保護裝置的電壓線圈阻抗很大，正常情況下，電壓互感器近於開路（空載）狀態執行。
2. 電壓互感器的誤差：
由於電壓互感器存在勵磁電流和內阻抗，使折算到一次側的二次電壓與一次電壓在數值和相位上都有差異，即測量結果有兩種誤差—電壓誤差和相位差。
（1） 電壓誤差fu：。
（2） 相位差δu：為旋轉180°的二次電壓相量－u2與一次電壓相量u1 之間的夾角。由於角度很小，所以用「分」表示。
（3） 影響誤差的執行工況是一次電壓u1、二次負荷i2和功率因數cosφ2，當i2增加時，fu線性增大, δu也相應變化（一般也線性增大）。fu能引起所有測量儀表和繼電器產生誤差, δu只對功率型測量儀表和繼電器及反映相位的保護裝置有影響。
3. 電壓互感器的分類：
（1）按安裝地點分：①戶內式，多為35kv及以下；②戶外式，多為35kv以上。
（2）按相數分：①單相式，可製成任意電壓級；②三相式，一般只有20kv以下電壓級。
（3）按繞組數分：①雙繞組式，只有35kv及以下電壓級；②三繞組式，任意電壓級均有。它除供給測量儀表和繼電器的二次繞組外，還有乙個輔助繞組（或稱剩餘電壓繞組），用來接入監視電網絕緣的儀表和保護接地繼電器。
（4）按絕緣分：①乾式，只適用於6kv以下空氣乾燥的戶內；②澆注式，適用於3~35kv戶內；③油浸式，又分普通式和串級式，3~35kv均製成普通式，110kv及以上則製成串級式；④氣體式，用sf6絕緣。
所謂普通式就是二次繞組與一次繞組完全相互耦合，與普通變壓器一樣。
所謂串級式就是，一次繞組由匝數相等的幾個繞組元件串聯而成，最下面乙個元件接地，二次繞組只與最下面乙個元件耦合。
4. 電壓互感器型式很多，在結構上主要由一次繞組、二次繞組、鐵芯、絕緣、支援件等幾個部分組成。舉例如下：
左為jcc－220型串級式電壓互感器的原理接線圖，右圖為其外形圖。互感器的鐵芯和繞組裝在充滿油的瓷箱中。一次繞組2 由匝數相等的四個元件組成，分別套在兩個鐵芯的上、下鐵柱上，並按磁通相加方向順序串聯，接於相與地之間，每個鐵芯上的繞組的中點與鐵芯相連；二次繞組5 繞在末級鐵芯的下鐵柱上。
當二次繞組開路時，各級鐵芯的磁通相同，一次繞組的電位分布均勻，每個繞組元件的邊緣線匝對鐵芯的電位差都是uph/4（uph為相電壓）；當二次繞組接通負荷時，由於負荷電流的去磁作用，使末級鐵芯的磁通小於前級鐵芯的磁通，從而使各元件的感抗不等，電壓分布不均勻，準確度下降。為避免這一現象，在兩鐵芯相鄰的鐵芯柱上，繞有匝數相等的連耦繞組4（繞向相同,反向對接）。這樣，當每個鐵芯的磁通不等時，連耦繞組中出現電勢差，從而出現電流，使磁通較小的鐵芯增磁，磁通較大的鐵芯去磁，達到各級鐵芯的磁通大致相等和各繞組元件電壓分布均勻的目的。
因此，這種串級式結構，其每個繞組元件對鐵芯的絕緣只需按/4設計，比普通式（需按設計）大大節約絕緣材料和降低造價。在同一鐵芯的上、下柱上還有平衡繞組3（繞向相同，反向對接），借平衡繞組內的電流，使兩柱上的安匝分別平衡。
二. 電容式電壓互感器：
1. 電容式電壓互感器工作原理：
（1）電容式電壓互感器採用電容分壓原理，如圖（a）所示。在被測電網的相和地之間接有主電容c1和分壓電容c2，u1為電網相電壓，z2表示儀表、繼電器等電壓線圈負荷。c2上的電壓為由於u2與u1成比例，故可用u2代表u1，即可測出相對地電壓。
（2）等效含源一埠網路圖（a）的等效含源一埠網路如圖（b）所示。其中電源內阻抗為zi＝1/jω(c1+c2),當有負荷電流流過時，將在zi上產生電壓降，使u2與u1*c1/(c1+c2)在數值和相位上都有誤差，負荷電流越大，誤差越大。
（3）減小誤差的措施為了減小zi，從而減少誤差，可在a、b迴路中串聯一補償電抗l；減小分壓器的輸出電流，也可減小誤差，故將測量儀表經中間電磁式tv與分壓器相連線。如圖（c）所示。
2. 電容式電壓互感器基本結構：
電容式電壓互感器基本結構原理如圖所示。除上述分析外，在基本結構中尚考慮到其他因素。
（1）當互感器二次側發生短路時，由於迴路中電阻r和剩餘電抗（xl-xc）均很小，短路電流可達額定電流的幾十倍，此電流在補償電抗l和電容c2上產生很高的諧振過電壓，為了防止過電壓引起絕緣擊穿，在電容c2兩端併聯放電間隙 。
（2）在二次側併聯電容ck，使互感器空載時c2上的電壓略低於額定電壓，而帶有負荷時略高於額定電壓。此外，ck還具有補償互感器勵磁電流和負荷電流中電感分量的作用，從而可減小誤差。
（3）當受到二次側短路或斷開等衝擊時，由於非線性電抗（tv的一次繞組）的飽和，可能激發產生諧波（常見的是1/3次諧波）鐵磁諧振過電壓和大電流，對互感器、儀表和繼電器將造成危害，並可能導致保護裝置誤動作（電壓互感器開口三角形會出現零序電壓）。為了抑制次諧波的產生，常在互感器二次側設阻尼電阻rd，rd有經常接入和諧振時自動接人兩種方式。在500~750kv級的電容式互感器中，採用諧振阻尼器，它由乙隻電感和乙隻電容併聯而後與乙隻阻尼電阻串聯構成。
（4）載波耦合裝置接在圖中開關的兩端，它是一種能接收載波訊號的線路元件，其阻抗在工頻電壓下很小，可以忽略；若不接載波耦合裝置，該開關合上。
3. 電容式電壓互感器的誤差：
電容式電壓互感器的誤差由空載誤差f0、δ0，負載誤差fl、δl 和阻尼器負載電流產生的誤差fd、δd等幾部分組成。對採用諧振時自動投入阻尼器者，其fd、δd可略而不計。
電容式電壓互感器的誤差除受一次電壓、二次負荷和功率因數的影響外，還與電源頻率有關，實際頻率與額定頻率相差愈大，誤差愈大。電容式電壓互感器由於結構簡單、質量輕、體積小、占地少、成本低，且電壓愈高效果愈顯著，另外，分壓電容還可兼作載波通訊的耦合電容，因此廣泛應用於110～500kv中性點直接接地系統。
4. 產品型別：
電容式電壓互感器有三種結構型別：單柱疊裝型、全封閉型（適用於gis）及分裝型。
（1）單柱疊裝型。右圖為tyd220系列單柱疊裝型電容式電壓互感器結構圖。電容分壓器由上、下節串聯組合而成，裝在瓷套1內，2、3－上下節電容分壓器，瓷套中充滿絕緣油；電磁單元裝置4由裝在同一油箱中的中壓互感器、補償電抗器、保護間隙、阻尼器組成，其中阻尼器由多隻釉質線繞電阻併聯而成，油箱同時作為互感器的底座；二次出線盒5在電磁單元裝置側面，盒內有二次端子接線板及接線標牌。
左圖為法國生產的ccv系列疊裝型電容式電壓互感器結構圖。電容器1的每一電容元件由高純度纖維紙和鋁膜卷製而成，經真空、加熱、乾燥，而後裝入瓷套2內，浸入絕緣油3中。互感器最上部有一由鋁合金製成的帽蓋，上有阻波器的安裝孔，圓柱狀（或扁板狀）電壓連線端也直接安置於帽蓋的頂部；帽蓋內含有乙個腰鼓形膨脹膜盒5（與外界隔絕），用於補償隨溫度變化而改變的油的容積；側面的油位指示器可觀察油麵的變化。
圖中：1－電容器；2－瓷套外殼；3－高介電強度的絕緣油；4－密封設施；5－膜盒；6－密封金屬箱；7－阻尼器； 8－二次接線盒
（2）全封閉型。全封閉型電容式電壓互感器與單柱疊裝型類似，其電容分壓器裝在充有氣體的金屬封閉結構內，並疊裝在電磁單元的油箱上。
（3）分裝型。右圖為tyd220系列分裝型電容式電壓互感器結構圖。
與疊裝型不同的是，電容分壓器、電磁裝置及阻尼電阻器裝置分開安裝，前兩者裝於戶外，後者裝在散熱良好的金屬外殼內並裝於戶內。
圖中：1－瓷套及電容分壓器；2－中壓互感器及補償電抗器
5. 三. 電壓互感器的執行規定：
1. 互感器的技術引數：
（1） 變比及額定電壓
u1n、u2n分別為一二次額定電壓
大接地系統中一次額定電壓為系統額定相電壓，二次額定電壓100/
（2） 誤差
● 變比誤差δu為測得的二次電壓u2並歸算到一次測的電壓ku*u2與一次電壓實際值之差對一次實際值的百分比
● 角誤差為二次電壓線路旋轉180讀與一次電壓相量之間的角度，規定超前一次電壓為正
（3） 等級和容量
規定一誤差數額表示互感器等級，等級限定了容量。例如0.5級150va，即負載不大於150va時可保證誤差不大於0.5％
（4） 組別和極性：
互感器一般為y0-y0/12點連線，其它還有v-v連線，y-y0連線及yn,yn,d開口連線
（5）2. 執行規定：
（1） 在額定容量下允許長期執行，60kv及以下電壓互感器，其一次側都應裝熔斷器，以免互感器出現事故擴大。110kv及以上一次測一般不裝熔斷器，因為這一類互感器採用單相串級式，絕緣強度高，發生事故的可能性比較小，同時熔斷器的斷流容量亦很難滿足要求。在互感器的二次測應裝設熔斷器或低壓斷路器（空氣開關），當電壓互感器二次迴路發生故障時，使之能快速切斷，以保證電壓互感器不受損壞及不造成保護誤動。
執行中不得造成二次側短路。
（2） 電壓互感器執行電壓不超過其額定電壓的110％
（3） 電壓互感器本體及底座工作時，不僅要把一次測斷開，而且二次測有明顯斷開點。以防反充電。
（4） 油浸式電壓互感器應裝設油位計和呼吸器，以監視油位及減少空氣中水分和雜質的影響，新裝的110及以上油浸式壓變，都應採用全密封式或微正壓的金屬膨脹器。
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