学习互感器的运行与维护：基于工作过程的教程

时间：2023-08-22 理论教育版权反馈

【摘要】：学习目标明确电压互感器和电流互感器的作用、结构及工作原理。了解电压互感器和电流互感器运行中和检修时的注意事项。行动化学习任务第一部分：进行电压互感器和电流互感器知识的学习任务1：查阅《牵引变电所运行检修规程》有关电压互感器和电流互感器的要求。图1.4.1 互感器在电力系统中的连接方式一、电流互感器的运行与维护（一）电流互感器的基本知识电流互感器在工程上常用TA或CT表示。

学习任务书

小组编号：____________ 成员名单：____________

学习任务描述

通过本学习情境的学习，要求能够做到：读懂牵引变电所互感器的铭牌，熟悉牵引变电所电压互感器和电流互感器的结构、接线方式和正常巡视内容。

学习任务：互感器的运行与维护。

学习对象：电压互感器和电流互感器。

工具：生产文件、工作工具、量具等。

学习步骤：

（1）认识牵引变电所电压互感器和电流互感器。

（2）熟悉牵引变电所电压互感器和电流互感器的结构。

（3）了解牵引变电所电压互感器和电流互感器的工作原理。

（4）读懂牵引变电所电压互感器和电流互感器的铭牌内容。

（5）熟悉牵引变电所电压互感器和电流互感器的接线方式。

（6）熟悉牵引变电所电压互感器和电流互感器的正常巡视内容。

（7）熟悉牵引变电所电压互感器和电流互感器的运行要求。

学习方法

资讯：接受学习任务，根据引导问题，通过学习查找资料、网络信息等，建立总体印象。

计划：与小组成员、老师、师傅讨论电压互感器和电流互感器在变电所中的影响和意义。

决策：与老师或师傅进行专业交流，确定本项目的工作步骤和涉及的工具，拟定检查、评价标准。

实施：按确定的工作步骤完成行动化学习任务，发现问题，共同分析，遇到无法解决的问题时请老师或师傅帮助解决。

检查：（1）生产文件准备好了吗？

（2）工具准备好了吗？

（3）安全事项有哪些？

评价：与同学、老师、师傅进行专业交流，有改进的建议吗？

学习目标

（1）明确电压互感器和电流互感器的作用、结构及工作原理。

（2）明确电压互感器和电流互感器运行中的要求。

（3）对电压互感器和电流互感器的日常巡视做出规划，选择所要涉及的内容、仪表、工具等。

（4）了解电压互感器和电流互感器运行中和检修时的注意事项。

行动化学习任务

第一部分：进行电压互感器和电流互感器知识的学习

任务1：查阅《牵引变电所运行检修规程》有关电压互感器和电流互感器的要求。

任务2：查阅各种资料，熟悉电压互感器和电流互感器的结构和接线方式。

任务3：列出电压互感器的结构表。

任务4：列出电流互感器的结构表。

任务5：列出电压互感器和电流互感器的巡视表。

第二部分：进行电压互感器和电流互感器的日常巡视

任务6：完成电压互感器和电流互感器结构表的填写。

任务7：画出电压互感器和电流互感器的接线方式。

任务8：完成电压互感器和电流互感器的巡视。

任务9：总结安全注意事项。

学习信息

互感器是一种特殊的变压器，是电压互感器和电流互感器的总称，是按比例变换电压或电流的设备。其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100 V或100/ 3V，额定值）或标准小电流（5 A或1 A，额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。

图 1.4.1 所示为互感器在电力系统中的连接方式。互感器一次绕组接入电网，二次绕组分别与测量仪表、保护装置等互相连接。互感器与测量仪表和计量装置配合，可以测量一次系统的电压、电流和电能；与继电保护和自动装置配合，可以构成对电网各种故障的电气保护和自动控制。另外，互感器还可用来隔开高压系统，以保证人身和设备的安全。

图1.4.1 互感器在电力系统中的连接方式

一、电流互感器的运行与维护

（一）电流互感器的基本知识

电流互感器在工程上常用TA或CT表示。

1. 电流互感器的工作原理

电流互感器是利用变压器一、二次电流成比例制成的，其工作原理、等效电路也与一般变压器相同，只是其一次绕组串联在被测电路中，且匝数很少，二次绕组接电流表、继电器电流线圈等低阻抗负荷，近似短路。一次电流（即被测电流）和二次电流取决于被测线路的负荷，与电流互感器二次侧的负荷无关。由于二次侧接近于短路，所以一、二次电压都很小，励磁电流也很小。

当运行中的电流互感器二次侧开路时，此时一次电流不变，二次电流等于零，则二次电流产生的去磁磁通也消失了。这时，一次电流全部变成励磁电流，使互感器铁芯饱和，磁通也很高，将产生以下后果：

（1）由于磁通饱和，二次侧将产生数千伏高压，且波形改变，会对人身和设备造成严重危害。

（2）由于铁芯磁通饱和，使铁芯损耗增加，产生高热，会损坏绝缘。

（3）会在铁芯中产生剩磁，使互感器电流误差（也称比误差）和角误差增大，失去准确性。

所以，电流互感器二次侧不允许开路。电流互感器二次回路中不允许接熔断器，也不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器等设备。

2. 电流互感器的分类

（1）按用途可分为测量用电流互感器、保护用电流互感器。

（2）按绝缘介质可分为干式电流互感器、浇注式电流互感器、油浸式电流互感器和 SF6电流互感器。

（3）按电流变换原理可分为电磁式电流互感器、光电式电流互感器。

（4）按安装方式可分为贯穿式电流互感器、支柱式电流互感器、套管式电流互感器、母线式电流互感器。

（5）按一次绕组匝数可分为单匝式电流互感器、多匝式电流互感器。

（6）按变比种类可分为单电流比电流互感器、多电流比电流互感器、多个铁芯电流互感器。

（7）按技术性能可分为稳定型电流互感器、暂态型电流互感器。

（8）按使用条件可分为户内电流互感器、户外电流互感器。

3. 电流互感器的型号

电流互感器的型号由字母符号和数字组成，通常表示电流互感器的绕组类型、绝缘种类、使用场所及电压等级等，如图1.4.2所示。

图1.4.2 电流互感器的型号

注：① M—母线式（穿心式）；Q—线圈式；Y—低压式；D—单匝式；F—多匝式；A—穿墙式；R—装入式；C—瓷箱式；Z—支柱式；V—结构倒置式；J—零序。

② K—塑料外壳式；Z—浇注式；W—户外式；G—改进型；C—瓷绝缘；P—中频。

③ B—过电流保护；D—差动保护；J—接地保护或加大容量；S—速饱和；Q—加强型。

4. 电流互感器的技术参数

（1）额定电压：10～750 kV。

（2）额定频率：50 Hz。

（3）一次额定电流：5 A、10 A、15 A、20 A、30 A、40 A、50 A、75 A、100 A、150 A、200 A、300 A、400 A、500 A、600 A、800 A、1 000 A。

（4）二次额定电流：5 A或1 A。

（5）电流互感器的电流比。

电流互感器的电流比常用分数形式标出，分子表示一次绕组的额定电流，分母表示二次绕组的额定电流。例如，变流比为800/1，则表示电流互感器的一次侧额定电流为800 A，二次侧额定电流为1 A，电流比为800。

（6）电流互感器的热稳定倍数及动稳定倍数。

电流互感器的热稳定倍数是指当电力系统故障时，电流互感器承受由短路电流引起的热作用和电动力作用而不致受到破坏的能力。热稳定倍数是指热稳定电流与电流互感器额定电流之比；动稳定倍数是指短路互感器所能承受的最大电流的瞬时值与其额定电流之比。

（7）电流互感器的准确级数。

电流互感器的准确级数是互感器变比误差的百分值。电流互感器在一次额定电流下，二次负荷越大，则比误差和角误差就越大；当一次电流低于电流互感器额定电流时，互感器的比误差和角误差也会随之增大。在某一准确级工作时的标称负荷，就是互感器二次侧在这个负荷下，其比误差不超过这一准确等级所规定的数值。

常用电流互感器的准确等级为0.1、0.2、0.5、1、3、5、5P、10P共8个级别。

不同的准确度具有不同的应用范围，一般0.1级、0.2级电流互感器是用作标准电流互感器或用于实验室的精密测量，0.5级用于计量，1级用于指示性测量，3级、5级用于非精密测量，P级为保护。

（8）电流互感器的极性。

所谓极性，即铁芯在同一磁通量作用下，一次绕组和二次绕组将感应出电动势，其中两个同时达到高电位或同时为低电位的称为同名端。

电流互感器一次绕组有两个端口，其一为首端，记为P1，另一端为末端，记为P2。二次绕组也有两个端口，其一为首端，记为S1，另一端为末端，记为S2。由于原副边绕组是因为耦合而产生相互电流变换关系的，故二者有共同的磁通。如图1.4.3所示，P1和S1是一对同名端，P2和S2也是一对同名端。

图1.4.3 电流互感器极性

在图1.4.3（a）中，当一次绕组有电流1i从P1流向P2时，由于共同磁通的作用，在二次绕组中感应产生一个电流2i，从S1流出，S2流入，我们称这种极性为减极性。

在图1.4.3（b）中，当一次绕组有电流1i从P1流向P2时，由于共同磁通的作用，在二次绕组中感应产生一个电流2i，从S2流出，S1流入，我们称这种极性为加极性。

在电路图中通常在一对同名端旁标上黑点“ · ”，这样就可以明确表示电流互感器的极性。在工程实用中，一般情况下电流互感器均采用减极性接线，故实用中这种接线省去画同名端符号。

（9）10%误差曲线。继电保护装置对供保护用的电流互感器提出了一个最大允许误差值的要求，即比差不超过10%（角差不超过7°）。在10%误差曲线以下时，才能保证角误差小于7°。

（二）常用电流互感器

1. 干式电流互感器

这种互感器的绝缘介质由绝缘纸、玻璃丝带、聚酯薄膜带等固体材料构成，并经浸渍绝缘漆烘干处理，结构中的空气间隙也作为绝缘介质。其特点是结构简单，制造方便；但绝缘强度低，且受气候影响大，防火性能差，只适用于0.5 kV及以下的低压电路中。

2. 树脂浇注式电流互感器

这种互感器利用合成树脂、填料、固化剂组成的混合胶浇注在互感器里固化后形成绝缘介质。常见的有环氧树脂浇注式，适用于0.5～35 kV电压等级的电路中。

3. 油浸式电流互感器

这种互感器的主要绝缘介质是变压器油，例如油浸“8”字结构电流互感器，如图1.4.4所示。一次绕组套住带环形铁芯的二次绕组，构成两个相互套住的环，形若“8”字。铁芯和绕组安装在内部充满变压器油的瓷套（瓷箱）中。一次绕组和铁芯都包有较厚的电缆纸，通常两者绝缘厚度相等。这种结构中的电场强度分布不均匀，绝缘材料得不到充分利用，一次绕组包扎不连续，有可能形成绝缘薄弱环节，故该电流互感器适用于35～110 kV电压等级的电路中。

图1.4.4 “8”字结构电流互感器

1—原绕组；2—原绕组绝缘；3—副绕组及铁芯；4—接线盒；5—底座；6—瓷套；7—变压器油；8—放电间隙

当电压等级在110 kV及以上时，采用油浸串级式电流互感器，如图1.4.5所示。国产L-110型电流互感器就是串级结构，它由两个结构上独立的变换单元组成。

图1.4.5 串级式电流互感器原理及外形

油浸式电流互感器都是户外式产品，它可分为纯油纸绝缘的链型结构和电容型油绝缘结构。高压电流互感器一次绕组大都由能够并联或串联的两个线段组成，可得到两个电流比，一般有2～6个二次绕组，其中1～2个作为计量和测量用，其余的作为保护用（P级）。

正立式电容型绝缘结构的主绝缘全部包扎在一次绕组上；若为倒立式结构，则主绝缘全部包扎在二次绕组上。正立式电容型绝缘结构一次绕组常采用U形，倒立式结构二次绕组常采用吊环形。

4. SF6气体绝缘电流互感器

SF6气体绝缘电流互感器中用的固体绝缘材料，必须具有耐SF6电弧分解物侵蚀的能力。高分子材料大部分具有良好的耐SF6电弧分解物侵蚀的能力。

（1）配套式SF6气体绝缘电流互感器。这种互感器主要串接在母线上，与GIS的其他部分连接，母线作为一次绕组，主绝缘是外壳内的SF6气体及盆形绝缘子。

配套式SF6气体绝缘电流互感器结构简单，铁芯及二次绕组固定在外壳的内壁上，外壳上引有二次出线端子接线板，以供引出二次引线。

（2）独立式SF6气体绝缘电流互感器。这种互感器常采用倒立式结构，外形与油浸倒立式互感器相似，由头部（金属外壳）、高压绝缘套管和底座组成。

5. 光电式电流互感器

这种互感器可分为有源型、无源型和全光纤型三种。

（三）电流互感器的运行

1. 电流互感器的接线方式

电流互感器一般有单相接线、两相V形接线、两相电流差接线、三相完全星形接线、三角形接线和零序接线六种接线方式（图1.4.6），分别适用于不同场合。电流互感器在接线时，一定要注意极性接正确，否则将带来严重后果。

图1.4.6 电流互感器的接线方式

（1）单相接线。

如图1.4.6（a）所示，这种接线是将一个电流互感器接入一相中（实用中接入中间相），主要用来测量单相负荷电流或三相系统中平衡负荷的某一相，多用于低压动力线路中，接线简单，造价低。

（2）两相V形接线。

两相V形接线又称为两相三继电器不完全星形接线，如图1.4.6（b）所示。这种接线方式在 6～10 kV 中性点不接地系统中应用较广泛，通过公共线上的仪表中的电流等于 U、W相电流的相量和，大小即等于V相的电流大小。两相V形接线方式组成的继电保护电路，能对各种相间电路故障进行保护，但灵敏度不尽相同，与三相星形接线比较，灵敏度较差。由于两相V形接线方式比三相星形接线方式少了1/3的设备，因此节省了投资费用。

（3）两相电流差接线。

如图 1.4.6（c）所示，两相电流差接线方式通常应用于继电保护电路中，例如，线路或电动机的短路保护及并联电容器的横联差动保护等。该接线能反映各种相间短路，但灵敏度各不相同。采用两相电流差接线方式，正常工作时，通过仪表或继电器的电流是U、W相电流的相量差，其大小为电流互感器二次电流的倍。

（4）三相完全星形接线。

如图 1.4.6（d）所示，三相完全星形接线由三个电流互感器和三个电流继电器组成。这种接线能反映两相、三相短路及单相接地等各种故障，其流入继电器的电流和电流互感器的二次电流之比为 1，因此，对各种形式故障都同样灵敏。但这种接线方式比其他接线方式所需设备较多，而且在中性点非直接接地电网的两点接地短路中，可能造成保护装置误动作。三相完全星形接线一般用于发电机、变压器等大型贵重电气设备，以提高保护的可靠性和灵敏性，但中性点非直接接地电网很少使用。

（5）三角形接线。

如图1.4.6（e）所示，三角形接线应用于Y/△接线的变压器差动保护，这种接线一般是为了配合变压器保护，每相输出的电流相对于二次绕组电流在相位上移动了 30°，在数值上是原来的倍。

（6）零序接线。

如图 1.4.6（f）所示，这种接线由于三相正序电流之和与三相负序电流之和均为零，故该接线只能输出3倍的零序电流分量，也称为零序电流滤出器，主要用于继电保护中的零序电流保护。

2. 电流互感器的运行规定

（1）电流互感器的一次额定电流决定了互感器的误差和温升，它取决于系统的额定电流，通过电流互感器的一次侧的电流允许在不大于1.1倍额定电流的情况下长期运行。如果长期过负荷运行，会使测量误差加大，并使绕组过热或损坏。

（2）电流互感器应在铭牌规定的额定容量范围内运行，如果超过铭牌额定容量运行，则会使准确度降低，测量误差增大，表计读数不准。

（3）电流互感器是串联在线路中的，当发生短路故障时，将产生较大的短路电流，随之产生热效应和由电动力产生机械效应，电流互感器必须具备承受这些效应的能力。

（4）运行中的电流互感器二次侧不能开路。如果运行中的电流互感器二次侧开路，则二次侧会出现高电压，从而危及二次设备和人身的安全。电流互感器二次侧至少应有一个可靠的接地点，这属于保护接地，是为了防止运行中二次侧开路。规定电流互感器二次侧不准装设熔断器。若工作需要断开二次回路（如拆除仪表）时，在断开前，应先将其二次回路端子用连接片可靠短接。

（5）电流互感器的二次侧必须有保护措施，否则一、二次绕组间绝缘击穿时，一次侧的高电压窜入二次侧，将危及人身和二次设备的安全。

（6）电流互感器与电压互感器的二次回路不允许相互连接。因为电压互感器二次回路是高阻抗回路，电流互感器二次回路是低阻抗回路，如果电压互感器接于电流互感器的二次回路，会使电流互感器近似开路；如果电流互感器接于电压互感器二次回路，会造成电压互感器短路。

3. 电流互感器的巡视

电流互感器在运行中，值班人员应定期进行巡视，以保证安全运行。

（1）瓷质部分应清洁，无破损、无裂纹、无放电闪络痕迹；无异声及焦臭味，接头应无过热现象。

（2）干式（树脂）电流互感器外壳无裂纹，无碳化、脆皮、发热、熔化现象，无烧痕或冒烟现象，无异常气味。

（3）充油式电流互感器油位、油色应正常，油色应透明不发黑，无渗漏油现象。要定期对油进行试验，以检查油质情况，防止油绝缘能力降低。

（4）对环氧式电流互感器，要定期进行局部放电试验，以检查其绝缘水平，防止爆炸起火。

（5）SF6电流互感器的SF6气体压力应在正常范围内，气压表玻璃无破损及进水现象。

（6）电流互感器应无异常声音，正常运行中声音均匀、极小或无声。

（7）检查电流互感器是否因过负荷而产生焦煳味，是否有由于接线端子接触不良引起放电产生的臭氧味。

（8）电流表的三相指示值应在允许范围内，电流互感器无过负荷运行或开路现象。

（9）一次侧引线接头应牢固，压接螺钉无松动，无过热现象。

（10）二次绕组接地线应良好，接地牢固，无松动、无断裂。

（11）端子箱应清洁、不受潮，二次端子接触良好，无开路、放电或打火现象。

（12）有放水装置的电流互感器，应定期放水，以免雨水积聚在电流互感器上。

（13）户内浸膏式电流互感器应无流膏现象。

二、电压互感器的运行与维护

（一）电压互感器的基本知识

电压互感器在工程上常用PT或TV表示。

1. 电压互感器的工作原理

电压互感器是一种特殊的变压器，它将高电压变换为适合于电气仪表、继电保护装置需要的低电压，使二次设备与高电压隔离，以保证人身和设备的安全。电压互感器的一次绕组匝数较多，而二次绕组匝数较少，使用时一次绕组与被测量电路并联，二次绕组与测量仪表、继电器等的电压线圈并联。由于测量仪表、继电器等的电压线圈的阻抗很大，电压互感器正常运行中二次绕组中的电流很小，一次、二次绕组中的漏阻抗压降很小。因此其二次电压基本上等于二次电动势值，且取决于恒定的一次电压值，所以电压互感器在准确度所允许的负荷范围内，能够精确地测量一次电压。

电压互感器的工作原理相当于二次侧开路的变压器，在二次侧接入电压表测量电压（可以并联多个电压表）。电压互感器在正常运行中，二次负荷阻抗很大，由于电压互感器是恒压源，内阻抗很小，容量很小，一次绕组导线很细，当互感器二次发生短路时，一次电流将会很大，若二次侧熔丝选择不当，熔丝不能熔断时，电压互感器极易被烧坏，因此电压互感器的二次侧不能短路。

2. 电压互感器的分类

（1）按用途可分为测量用电压互感器、保护用电压互感器。

（2）按绝缘介质可分为干式电压互感器、浇注式绝缘电压互感器、油浸式电压互感器和SF6电压互感器。

（3）按电压变换原理可分为电磁式电压互感器、电容式电压互感器、光电式电压互感器。

（4）按使用条件可分为户内电压互感器、户外电压互感器。

（5）按相数可分为单相电压互感器、三相电压互感器。

（6）按一次绕组对地运行状态分类。

① 一次绕组接地的电压互感器。单相一次绕组的末端或三相电压互感器一次绕组的中性点直接接地。

② 一次绕组不接地的电压互感器。三相电压互感器一次绕组的各部分，包括接线端子对地都是绝缘的，而且绝缘水平与额定绝缘水平一致。

（7）按磁路结构分类。

① 单级式电压互感器。一次绕组和二次绕组（根据需要可设多个二次绕组）同绕在一个铁芯上，铁芯为地电位。

② 串级式电压互感器。一次绕组分成几个匝数相同的单元串接在相与地之间，每一单元有各自独立的铁芯，具有多个铁芯，且铁芯带有高电压，二次绕组（根据需要可设多个二次绕组）处在最末一个与地连接的单元。

（8）组合式互感器。由电压互感器和电流互感器组合并形成一体的互感器称为组合式互感器，也有的把与组合电器配套生产的互感器称为组合式互感器。

3. 电压互感器的型号

电压互感器的型号由字母符号和数字组成，通常表示电压互感器的绕组类型、绝缘种类、使用场所及电压等级等，如图1.4.7所示。

图1.4.7 电压互感器的型号

注：① D—单相；S—三相；C—串级；W—五铁芯柱。

② G—干式；J—油浸式；C—瓷绝缘；Z—浇注式；R—电容式；S—三相。

③ W—五铁芯柱；B—带补偿角差绕组。(www.xing528.com)

4. 电压互感器的技术参数

（1）型号。由3～4个拼音字母及数字组成。字母表示电压互感器的绕组类型、绝缘种类、铁芯结构及使用场所等。字母后面的数字表示电压等级。

（2）电压比。常以一次、二次侧绕组的额定电压标出。即电压比

（3）容量。包括额定容量和最大容量。额定容量是指负荷功率因数cosφ=0.8时，对应于不同准确度等级的负荷（V·A）。最大容量是指在满足绕组发热的条件下，所允许的最大负荷（V·A），当按最大容量使用时，其准确度将超出规定值。

（4）误差等级。指电压互感器电压比误差的百分值，通常分为0.2、0.5、1、3及3P、5P，使用时根据负荷需要来选用。

（5）连接组别。表明电压互感器一、二次线电压的相位关系。通常三相电压互感器接线方式有为Yyn0—Yyn12、开口三角形。

（6）电压比误差。指二次侧电压的测量值折算到一次侧后的电压数值与一次电压实际数值之间的差（以百分比数表示）。

（7）相角误差。指一次侧电压相量U1与转过180°的二次侧电压相量－U2在相位上的误差。

（8）准确级。指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值时，规定的电压误差（含相位误差）的最大值。

（9）极性。按照规定，一次绕组首端标为U1，尾端标为U2，二次绕组首端标为u1，尾端标为u2。U1和u1、U2和u2是同名端。

假设一次电流从首端U1流入，从尾端U2流出时，二次电流则从首端u1流出，从尾端u2流入，这样的极性标志称为减极性；反之，为加极性。单相电压互感器有Ii12（减极性）和Ii6（加极性）两种，一般工程实际中用Ii12组，只有特殊用途才会用Ii6组。

（二）常用电压互感器

电压互感器从外形看由头部、瓷套管及底座三大部分组成。

头部连接互感器与高压回路。所有互感器均有一次引线端子及其标志。油浸式互感器的头部还装有膨胀器，而SF6互感器装有防爆片。

瓷套管是互感器的外绝缘。浇注式互感器的外绝缘用浇注绝缘代替瓷套管绝缘。

底座起支持固定主体的作用。底座上有铭牌、二次引线端子、接地端子、安装孔、放油阀（或放气阀）等。SF6互感器还有压力表和气体密度继电器等。

1. 油浸式电压互感器

油浸式电压互感器在我国应用很广泛，从结构上可分为单级式和串级式。其一次绕组和二次绕组全部套在一个铁芯上，一次绕组不分级的结构为单级式；而一次绕组分成匝数接近相等的几个绕组分别套在几个铁芯上，然后串联起来的电压互感器为串级式。在我国，110 kV及以上电压等级的电路中的电压互感器为串级式，110 kV以下的为单级式。

图1.4.8所示是JDC型110 kV油浸式电压互感器，采用串级式结构，其特点是：绕组和铁芯采用分级绝缘，简化绝缘结构；铁芯和绕组组装在瓷箱中，兼做高压出线套管和油箱。其中铁芯由硅钢片叠成，一次绕组分成相等的两段分别套在上下铁芯柱上，一次绕组的分段处与铁芯等电位连接。二次绕组套在下铁芯柱上。当互感器空载时，上下芯柱磁通相等，上下绕组的空载电流相等，每段绕组承受电网电压的一半，因而降低了绝缘水平。当副绕组带负荷运行时，由于负荷电流的去磁作用，使下铁芯柱内磁通小于上芯柱磁通，因此两段一次绕组承受的电压不一样，下段绕组承受电压小于网压的 1/2，引起互感器误差增大。为减小误差，上下两芯柱装有匝数相同的平衡绕组对接，负载运行时，平衡绕组中的平衡电流产生的磁通使上铁芯磁通减少，下铁芯磁通增加，从而使电压分布均匀，误差减少。

图1.4.8 JDC型110 kV油浸式电压互感器

2. 电容式电压互感器

电容式电压互感器简称TVC，结构如图1.4.9所示，是目前电力系统中比较常见的一种设备。相对于电磁式电压互感器，它具有体积小、质量轻、维护工作量少及运行可靠等特点，目前正在逐步取代传统的电磁式电压互感器。

图1.4.9 电容式电压互感器结构

1—防晕环；2—耦合电容器；3—屏蔽罩；4—高压电容C1；5—中压电容C2；6—中压套管；7—电磁单元油箱；8—二次接线端子盒；9—低压套管；10—分压电容器；UT～XT—中间变压器一次绕组；UL～XL—补偿电抗器绕组；Z—阻尼器

电容式电压互感器是根据电容串联分压的原理工作的，如图1.4.10所示，在被测设备的相与地之间串联的两个电容C1和C2，按反比分压，二次电压为

图1.4.10 电容式电压互感器工作原理图

3. SF6气体绝缘电压互感器

SF6气体绝缘电压互感器在GIS中应用较为广泛。独立式SF6气体绝缘电压互感器需有充气阀、吸附剂、防爆片、压力表、气体密度继电器等，以保证其正常运行。

4. 光电式电压互感器

光电式电压互感器是利用电子技术和光电调制原理，用玻璃光纤来传递电流或电压信息的新型互感器。与传统电磁式互感器采用电磁耦合原理不同，它是用金属导体来传递电流或电压信息的互感器。

（三）电压互感器的运行

1. 电压互感器的接线方式

电压互感器一般有单相接线、两相V形接线、三个单相Y0/Y0接线和完全星形接线四种方式，分别适用于不同场合。

（1）单相接线。

如图1.4.11（a）所示，这种接线方式在三相线路中，只能测量某两相之间的线电压，还可以用于电压表、频率表及电压继电器等的接线，为安全起见，二次绕组有一端接地（通常取X端）。

（2）两相V/V接线。

如图1.4.11（b）所示，这种接线方式适用于中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，可以供仪表、继电器等接于三相三线制电路来测得各个线电压。其优点是接线简单、经济。

（3）Y0/Y0接线。

如图1.4.11（c）所示，这种接线方式能满足仪表和继电保护装置用相电压和线电压的要求。在一次绕组中性点接地情况下，也可用于绝缘监察电压表。

（4）完全星形接线。

如图1.4.11（d）所示，这种接线方式在10 kV中性点不接地系统中应用广泛，既能测量线电压、相电压，还能组成绝缘监察装置和供单相接地保护用。两套二次绕组中Y0接线的二次绕组称为基本二次绕组，用来接仪表、继电器及绝缘监察电压表。开口三角形接线的二次绕组称为辅助二次绕组，用来连接监察绝缘用的电压继电器。在系统正常运行时，开口三角形两端的电压接近于零，当系统发生一相接地时，开口三角形两端出现零序电压，使保护动作，发出接地预告信号。

图1.4.11 电压互感器的接线方式

2. 电压互感器的运行规定

（1）电压互感器一次侧额定电压与被测电路的额定电压应相符。电压互感器二次侧额定电压一般为100 V（或100/V），其中110 kV及以上中性点直接接地系统中，基本绕组的二次侧额定电压为100/V，辅助绕组的额定电压为100 V。

（2）电压互感器允许在不超过其1.1倍额定电压的情况下长期运行。在中性点非有效接地系统中，当发生一相接地时，非接地相电压升高倍。由于电压互感器制造时，设计为能承受1.9倍额定电压运行8 h无损伤，故中性点非有效接地系统一相接地时，其运行时间不作规定。

（3）运行中电压互感器的二次侧不能短路，为防止短路，在二次侧装设熔断器或者空气小开关。因电压互感器二次侧接入的负载阻抗很大，正常运行时，其二次电流很小，接近变压器的空负荷运行状态。而当二次侧短路时二次阻抗大大减小，会出现很大的短路电流，使二次绕组严重发热而烧毁。

（4）电压互感器的二次回路不受一次回路的限制，可采取不同的接线方式。但二次绕组必须有一点接地，且只能有一点接地。这是为了防止一、二次绕组之间的绝缘击穿时，高电压窜入低压侧，危及二次设备和人身的安全。

（5）油浸式电压互感器装有油位计和呼吸器，正常运行时电压互感器的油位应正常，呼吸器内的吸湿剂颜色应正常（否则应更换吸湿剂）。凡新装的110 kV及以上油浸式电压互感器，都应采用全密封式或带微正压的金属膨胀器。凡有渗油的，应及时处理或更换。

（6）35 kV 及以下的电压互感器，一次侧都应装熔断器，以避免互感器出现故障时使事故扩大。对于66 kV及以上的电压互感器，一次侧一般不装设熔断器，这是因为：① 这类互感器一般采用单相串级式，绝缘强度高，发生事故的可能性较小；② 110 kV 及以上系统中性点一般采用直接接地方式，接地故障时瞬时跳闸，不会过电压运行；③ 在66 kV及以上电压等级的电网中，熔断器的断流容量很难满足要求。

（7）中性点非有效接地系统中，电压互感器一次中性点应接地，为防止谐振过电压，宜在一次侧中性点或二次回路中装设消谐装置。

（8）在电压互感器二次侧装设熔断器或自动空气断路器，当电压互感器的二次侧及回路发生故障时，能快速熔断或切断，以保证电压互感器不遭受损坏及不造成保护误动。运行中不得造成二次侧短路。下列情况下电压互感器的二次侧可不装设熔断器：① 在二次侧开口三角形的出线上一般不装设熔断器。因为在正常运行时开口端无电压，无法监视熔断器的接触情况。一旦熔断器接触不良，则系统接地时不能发出接地信号。但是，供零序过电压保护的开口三角形出线例外。② 中性线上不装设熔断器，这是因为一旦熔丝熔断或接触不良，就会使断线闭锁装置失灵或使绝缘监察电压表失去指示故障的作用。③ 接自动电压调整器的电压互感器二次侧不装设熔断器，这是为了防止熔断器接触不良或熔丝熔断时电压调整器误动作。④ 66 kV及以上的电压互感器二次侧一般都装设有空气断路器而不用熔断器。

3. 电压互感器操作注意事项

（1）电压互感器停用时应将高、低压两侧都断开，操作时应先拉开二次熔断器，后拉开一次隔离开关；送电时，应先合上一次隔离开关，后投入二次熔断器，并测试接触良好，防止电压反送电。

（2）电压互感器停用或检修时，其二次侧空气断路器应分开，二次熔断器应取下，防止反送电。

（3）一般电压互感器的二次侧带有线路的距离保护、方向保护，机组的低电压闭锁电流保护和自动装置，因此电压互感器的投入或退出运行，必须考虑对仪表、自动装置、继电保护装置的影响。为防止电压互感器所带的保护及自动装置误动，应将有关保护及自动装置停用或者切换电压量。

（4）系统发生单相接地或产生谐振时，严禁就地用隔离开关或高压熔断器拉、合互感器。严禁就地用隔离开关或高压熔断器拉开有故障的电压互感器。

（5）为防止铁磁谐振过电压，一般不应将电压互感器与空母线同时运行。220 kV电压互感器、避雷器不准在中性点接地系统中运行。

（6）对单母线接线，一般情况下电压互感器和母线同时停、送电，如特殊情况需要单独停用电压互感器时，必须考虑对仪表、自动装置、继电保护装置的影响。

（7）对双母线接线，接在两组母线上的电压互感器不应长期并列运行，当一组电压互感器检修时，停用电压互感器的负荷由另一组母线电压互感器暂代。在电压互感器二次侧并列前应先将一次侧并列，否则二次侧并列后，由于一次侧电压不平衡，将在二次侧产生较大环流，容易引起熔断器暴断，使保护失去电压；另外还应考虑是否能引起保护装置误动。

4. 电压互感器的巡视

电压互感器在运行中，值班人员应定期进行检查，以保证安全运行。

（1）绝缘子应清洁，无破损、无裂纹，无放电现象和放电闪络痕迹。

（2）油位、油色应正常，油色应透明不发黑，无渗漏现象。

（3）呼吸器内的吸湿剂颜色应正常，无潮解，吸湿剂变色超过1/2应更换。

（4）SF6电压互感器的SF6气体压力应在正常区域范围内，气压表玻璃无破损及进水现象。

（5）在运行中，互感器内部声响应正常，无放电声及剧烈振动声。当外部线路接地时，更应注意该母线上的电压互感器声响是否正常，有无焦煳味。

（6）密封装置应良好，各部位螺钉应牢固，无松动；端子箱应清洁，未受潮；表计指示应正常，无异常信号。

（7）检查6～35 kV电压互感器的开口三角形绕组上安装的灯泡有无损坏，若已损坏，应予以更换。

（8）一次侧引线接头连接应良好，无松动，无过热变色；高压熔断器限流电阻及断线保护用电容器应完好；高、低压熔丝及自动空气断路器应接触良好，二次回路的电缆及导线应无腐蚀和损伤，二次接线无短路现象。

（9）电压互感器一次侧中性点接地及二次绕组接地应良好。若有断开或锈蚀，应及时联系检修人员进行更换，防止绝缘击穿时一次侧高压窜入二次回路，造成人身和设备事故。

资讯单

计划和决策单

计划和决策单见附录附表1.4.1。

实施

一、理论知识问答

1. 电流互感器由_____________组成。

2. 互感器的二次侧必须___________ ，以保证___________ 安全。

3. 电流互感器一次电流是由一次回路的______所决定的，它不随二次回路______变化，这是其与变压器工作原理的重要区别。

4. 电流互感器二次侧不允许______，一旦开路，会使二次回路本身产生______，并对人身和设备安全产生很大威胁。

5. 电流互感器的准确度等级表示在规定的______变化范围内，一次电流为额定值时的______的百分值。

6. 常用电流互感器的准确度等级分为0.2、0.5、______、______和10级等。

7. 电流互感器的电流误差，会引起各种______和______产生误差。

8. 普通结构油浸式电压互感器又分为_________式和_________式，这种形式多用在3～35 kV的系统中。

9. 电压互感器的二次负荷，包括所接的各种测量仪表、_______和______以及二次回路中的全部损耗。

10. 电流互感器工作时，二次回路始终是______的，并接近______状态。

11. 将电压互感器停电时，应先断开______，后断开______。

12. 为了防止电流互感器二次侧______，其二次侧不准装______。

13. 电流互感器的相角差，即二次电流向量翻转____________后与一次电流同相的____________。

14. 电压互感器是将高压变成____________伏的低压，供____________用的。

15. 在电流互感器二次回路上工作，用作短路二次绕组的短路线，必须是短路片式______，严禁用______缠绕。

16. 当两个线圈分别由某一固定端流入或流出电流时，它们所产生的______是相互增强的，则称这两端为______。

17. 在工程上电流互感器通常采用____________极性。

18. 电流互感器二次侧阻抗增加时，其电流误差及角误差（）。

A. 均增加 B. 均减少

C. 电流误差增加，角误差减小 D. 电流误差减小，角误差增加

19. 电压互感器的二次线圈运行中一点接地属于（）。

A. 保护接地 B. 工作接地

C. 防雷接地 D. 保护接零

20. 电流互感器的二次线圈在运行中不许（）。

A. 开路 B. 短路

C. 接地 D. 开路和接地

21. 运行中的电压互感器二次线圈不许（）。

A. 开路 B. 短路

C. 接地 D. 短路和接地

22. 万用表使用完毕后，应将选择开关拨放在（）。

A. 电阻挡 B. 交流高压挡

C. 直流电流挡 D. 任意挡位

23. 电压互感器在运行中，为避免产生很大的短路电流而烧坏互感器，要求互感器（）。

A. 严禁二次线圈开路 B. 严禁二次线圈短路

C. 必须一点接地 D. 严禁超过规定的容量加带负荷

24. 采用一台三相三柱式电压互感器，接成Y-Yn形接线，该方式能进行（）。

A. 相电压的测量 B. 线电压和相电压的测量

C. 电网运行中的负荷电流监视 D. 收集零序电压

25. 电流互感器的两相不完全星形接线，在运行中（）。

A. 不能反映所有的接地故障 B. 对任两相故障反应不灵敏

C. 对单相接地故障反应灵敏 D. 对三相短路反应不灵敏

26. 电压互感器二次侧装设熔断器是为了保护电压互感器。（）

27. 对于直流电路，电感元件相当于开路，电容元件相当于短路。（）

28. 采用V-V型接线的电压互感器，只能测量相电压。（）

29. 可以用三相三柱式电压互感器测量相对地电压。（）

30. 电压互感器的二次线圈接地，属于保护接地。（）

31. 电流互感器二次回路可以装熔断器。（）

32. 电压互感器正常运行时二次线圈近似于短路状态。（）

33. 电压互感器的工作原理与变压器相同，运行中相当于二次线圈开路。（）

34. 电流互感器的准确度等级随所接的二次负荷增大而降低。（）

35. 电流互感器的准确度数值越小，误差越大。（）

36. 电压互感器通过隔离开关和熔断器与电网连接，该熔断器是电压互感器的过负荷保护。（）

37. 当电流互感器的变比误差超过10%时，将影响继电保护的正确动作。（）

38. 我国生产的电流互感器的一次绕组和二次绕组是按加极性缠绕的。（）

39. 电流互感器有什么用途？