互感器結(jié)構(gòu)與原理.ppt

互感器,互感器作用,將電網(wǎng)高電壓、大電流的信息傳遞到低電壓、小電流二次側(cè)的計量、測量儀表及繼電保護(hù)、自動裝置的一種特殊變壓器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)原件；將二次設(shè)備及二次系統(tǒng)與一次系統(tǒng)高壓設(shè)備在電氣方面隔離，保證設(shè)備及人身安全。,第一部分電流互感器,一、分類1.按用途分：測量用電流互感器（或測量繞組），保護(hù)用電流互感器（或保護(hù)繞組）2.按絕緣介質(zhì)分：干式、澆注式、油浸式、氣體絕緣。3.按電流變換原理分：電磁式、光電式。4.按結(jié)構(gòu)型式分：正立式（二次繞組在下部）、倒立式（二次繞組在頭部）5.按密封型式分：微正壓（充油型）和全密封（氣體）,二、油紙絕緣電流互感器結(jié)構(gòu)1、正立式,a.外觀圖,b.剖面圖,c.繞組及絕緣結(jié)構(gòu)圖,2、倒立式,a.外觀圖,b.剖面圖,c.繞組及絕緣結(jié)構(gòu)圖,3.油紙絕緣電流互感器的特點和運行維護(hù)要點由其結(jié)構(gòu)決定，倒立式油紙絕緣電流互感器有以下特點：a.易滲漏油。特別是在密封工藝不良或者密封老化的情況下，滲漏油缺陷最易發(fā)生，導(dǎo)致本體絕緣受潮b.一次繞組的主絕緣難以制作。工藝控制不良最容易發(fā)生局部放電，嚴(yán)重者導(dǎo)致互感器發(fā)生爆炸。c.運行維護(hù)相對復(fù)雜。,三、氣體絕緣電流互感器,湖南電力電瓷電器廠生產(chǎn)的220kV、500kV倒立式SF6氣體絕緣電流互感器,2.“三電”產(chǎn)氣體絕緣互感器剖面圖,3.500kVSF6氣體絕緣電流互感器的結(jié)構(gòu)500kVSF6氣體絕緣電流互感器的基本結(jié)構(gòu)包括：一次線圈、二次線圈和鐵芯、外殼、底座、硅橡膠復(fù)合絕緣套管、支撐絕緣子、二次線引出管、均壓屏蔽筒、均壓屏蔽II支持絕緣子、密度繼電器、防爆膜等部分組成。但對不同的生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)的具體細(xì)節(jié)上又有不同之處。,4.氣體絕緣互感器特點a.外絕緣套管為硅橡膠復(fù)合空心絕緣套管，提高了產(chǎn)品整體絕緣性能。b.采用了高絕緣性能的SF6氣體SF6氣體具有很強的吸附電子的能力，稱為負(fù)電性，比空氣高幾十倍，SF6氣體另一個特征是較低溫時（2000K)的高導(dǎo)熱性,具有很強的息弧能力，是空氣的100倍。這是SF6氣體作為高壓電器絕緣介質(zhì)的主要原因。c.安裝了防爆膜，在設(shè)備發(fā)生內(nèi)部放電故障和事故時，外殼不發(fā)生炸裂，不會損傷其周圍的設(shè)備d.運行維護(hù)簡單1）不需要做大量的維護(hù)工作，規(guī)程規(guī)定的維護(hù)項目少。每周巡視一次，記錄產(chǎn)品氣體壓力，發(fā)現(xiàn)異常，及時處理。2）每年測水份一次，運行產(chǎn)品水份不能超過25010-6（V/V）（20）。3）當(dāng)產(chǎn)品SF6氣體泄漏率較高時，應(yīng)通知廠家派人處理或返廠檢修。,5.氣體絕緣互感器的缺陷和事故雖然SF6氣體絕緣電流互感器具有優(yōu)良的電氣性能，但由于各種原因，在實際運行中還是發(fā)生了一些缺陷和事故，主要有以下幾種：a.漏氣本體密封漏氣。密度繼電器漏氣。防爆膜破裂漏氣。b.密度繼電器損壞，指示不準(zhǔn)確。c.新互感器送電時或運行后內(nèi)部發(fā)生絕緣事故?；ジ衅鞅倔w內(nèi)部發(fā)生支持絕緣子斷裂，送電時造成內(nèi)部絕緣事故。互感器本體內(nèi)部發(fā)生支持絕緣子在運行中表面爬電，產(chǎn)生放電炭化通道擊穿主絕緣。該種類型的事故拒統(tǒng)計占整個SF6氣體絕緣互感器事故的85%，且全部為制造質(zhì)量不良造成。,二、幾個參數(shù)技術(shù)要求,1.額定短時熱電流Ith、額定動穩(wěn)定電流IdynIth二次繞組短路，電流互感器在短時間內(nèi)所能承受而無損傷的一次電流方均根值。Idyn二次繞組短路，電流互感器所能承受其電磁力作用而無電或機械損傷的一次電流峰值。標(biāo)準(zhǔn)要求值見下表,2.電容和介質(zhì)損耗因數(shù)（油浸式電流互感器）,電容式電流互感器初級繞組和次級繞組之間存在著主電容屏，主電容屏間有若干端屏。一般來說，110KVTA有6個主屏，220KVTA有10個主屏，最外面的叫末屏，運行中接地。為改善主屏端部的電場分布，又設(shè)有端屏。如果例行試驗中發(fā)現(xiàn)介損超標(biāo)或電容量變大，很有可能已經(jīng)發(fā)生了主屏或端屏擊穿。不同標(biāo)準(zhǔn)要求值見下表,不同標(biāo)準(zhǔn)對電容型TA介損要求值,此外，規(guī)程規(guī)定：10kvUm/3電壓下，介損增量不超過0.2%（交規(guī)）或0.3（狀態(tài)檢修試驗規(guī)程），電容變化不超過0.5%電容量與初始值超過5%時應(yīng)查明原因：進(jìn)水受潮、主屏或端屏擊穿。,3.污穢與爬電距離,我省新投互感器至少應(yīng)滿足III級防污要求。,SF6氣體絕緣互感器要求,年泄漏率0.5%（交規(guī)、預(yù)規(guī)、反措1%）氣體含水量250ppmV（交規(guī)250、反措300）應(yīng)配備氣體檢測裝置（帶壓力指示的密度繼電器）零表壓耐壓試驗：Um/3電壓下耐壓5min（型式試驗）,互感器運輸要求,220/500kV油浸式及SF6絕緣互感器應(yīng)在臥倒?fàn)顟B(tài)下運輸，并裝設(shè)沖撞記錄器。對于SF6絕緣互感器，還應(yīng)減壓運輸，到達(dá)現(xiàn)場后，及時補氣并重新加壓進(jìn)行老練試驗。,第二部分電壓互感器,一、分類按結(jié)構(gòu)型式分：電磁式、電容式內(nèi)絕緣型式：通常為油浸式（110及以上）外絕緣型式：瓷套（表面穩(wěn)定性能好）、硅橡膠（抗污閃和抗震性好）二、選型原則220kV及以下的：低磁密的電磁式或電容式電磁型諧振條件：空母線、斷路器斷口電容、隔離開關(guān)330kV及以上：電容式三、污穢等級（與電流互感器相同）,一、電磁式電壓互感器1.結(jié)構(gòu)圖,2.油紙絕緣電磁式電壓互感器的結(jié)構(gòu)特點a.高壓繞組首端和末端絕緣水平不一致，采用了分級絕緣方式（首端的絕緣等級與系統(tǒng)相同，末端的試驗電壓為交流2000V）。b.一次繞組采用串級式寶塔形結(jié)構(gòu)，四個繞組自上而下所承受的系統(tǒng)對地電壓逐步降低。c.內(nèi)部絕緣支撐架在運行中承受電壓作用。其中上鐵芯固定點承受3/4相對地電壓，下鐵芯固定點承受1/4相對地電壓。,3.油紙絕緣電磁式電壓互感器的常見故障和缺陷a.因內(nèi)部絕緣支架材質(zhì)不良或內(nèi)部進(jìn)水受潮，導(dǎo)致絕緣支架介質(zhì)損耗升高，最終發(fā)生絕緣擊穿爆炸事故，這樣的事故在上個世紀(jì)的80年代末期發(fā)生的較多。b.內(nèi)部進(jìn)水受潮或者與絕緣油接觸的金屬部件加工工藝不良，造成互感器運行后絕緣油中微量水分和色譜時氫氣超標(biāo)。密封不良或密封老化造成滲漏油缺陷。d.使用油紙絕緣電磁式電壓互感器的系統(tǒng)，在系統(tǒng)進(jìn)行操作或發(fā)生故障時，易引發(fā)鐵磁諧振，引起諧振過電壓，損壞互感器或與系統(tǒng)相連接的其它設(shè)備，導(dǎo)致絕緣事故發(fā)生。（鐵磁諧振條件：空母線、開關(guān)帶斷口電容、隔離開關(guān)在合位）,4.油紙絕緣電磁式電壓互感器的電氣試驗技術(shù)要點按照國家電網(wǎng)公司電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程要求，油紙絕緣電磁式電壓互感器在預(yù)防性試驗中應(yīng)該進(jìn)行絕緣電阻測量、繞組絕緣和支架絕緣的介質(zhì)損耗測量、油中溶解氣體色譜分析項目。多年的實踐證明，通過測量繞組絕緣和支架絕緣的介質(zhì)損耗，加強絕緣油的色譜分析，是能夠及時發(fā)現(xiàn)互感器內(nèi)部的支架絕緣缺陷、受潮、內(nèi)部局部放電等缺陷的，特別是絕緣油的色譜分析，對于缺陷產(chǎn)生初期的發(fā)現(xiàn)，預(yù)控缺陷的發(fā)展過程、了解缺陷的性質(zhì)，及時采取有效的技術(shù)措施，防止缺陷的擴大和事故的發(fā)生，能起到重要的作用，但在進(jìn)行以上試驗時，要把握以下技術(shù)要點：,a.對絕緣油進(jìn)行色譜分析時，要嚴(yán)格按照色譜規(guī)程的要求進(jìn)行，取樣器皿的準(zhǔn)備、取樣的過程、油樣的保存和運輸、脫氣及檢測、含氣量的計算要規(guī)范化，避免出現(xiàn)某一過程失誤造成的測量誤差，必要時采取多樣分析核對的手段，確保測試結(jié)果準(zhǔn)確，為缺陷或故障判斷打好基礎(chǔ)。在發(fā)現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)異常時，要適時縮短實驗周期，或者輔助以絕緣油耐壓和微水實驗項目，增加對故障判斷的判據(jù)。b.繞組絕緣和支架絕緣的介質(zhì)損耗的測量，要充分考慮互感器的絕緣結(jié)構(gòu)對測量結(jié)果的影響（被測絕緣的電容量大小、二次接線端子的臟污、空間電磁場的干擾等），并根據(jù)被測量絕緣部位選擇正確的接線方式。,5.串級式電壓互感器介損測量,1.常規(guī)反接法：一次首尾短接加壓，二次繞組短路接地。這種接線方式測出的主要是以下三部分的介損：一次繞組靜電屏對二次繞組的介損；一次繞組對二繞組端部的介損；絕緣支架對地的介損。相對于2、3來說，一次靜電屏對二次繞組的電容值要大得多，所以，這種接線方式難以反映2、3兩部分的絕緣情況。此外，由于一次繞組尾端的絕緣較低，所以，這種試驗方法所能施加的電壓也較低，一般，不允許超過2KV，影響了試驗的精確度。而且，容易受一次尾端引出端子板、引出線小磁套臟污的影響。,2.自激法：互感器的二次繞組勵磁感應(yīng)出高壓來進(jìn)行試驗。這種方法的優(yōu)點：試品上的電壓分布與其工作時的一致，且一次尾端對地的介損被屏蔽，測量的是一次繞組對二次繞組端絕緣以及絕緣支架對地的介損。主要缺點有：1，一次繞組對地的雜散電容影響試驗數(shù)據(jù)；2，二次勵磁引起的試驗回路電壓的相位偏移；3抗空間電場干擾能力弱。需要說明的是，有的廠家生產(chǎn)的電磁式電壓互感器在出廠說明書或出場試驗報告上，明確指出，該廠的互感器不允許用自激法作介損試驗。3.末端屏蔽法：一次繞組首端加高壓，尾端接電橋屏蔽（正接線時接地），二次繞組尾端短接（二次繞組不能首尾短接），接電橋的CX。由于一次尾端被屏蔽，故一次靜電屏對二次繞組的介損也被屏蔽，正接線時底座法蘭接地，小磁套及接線端子板的臟污受潮等產(chǎn)生的影響也被屏蔽。故此種方法只是測量一次繞組對二次繞組的介損。,二、電容式電壓互感器,1.結(jié)構(gòu)圖,(1)電容分壓器(7)阻尼器(12)接地端(2)電磁單元(8)電容分壓器低壓(13)絕緣油(3)高壓電容端對地保護(hù)間隙(14)電容分壓器套管(4)中壓電容(9)阻尼器連接線(15)電磁單元箱體(5)中間變壓器(10)一次接線端(16)端子箱(6)補償電抗器(11)二次輸出端(17)外置式金屬膨脹器,2.電容式電壓互感器的特點與電磁式電壓互感器相比較，電容式電壓互感器有以下特點：a.體積小，重量輕，現(xiàn)場便于安裝和運輸。b.由溫度變化引起的電容量和分壓比的變化可以忽略不計。c.每節(jié)分壓電容內(nèi)裝金屬膨脹器，在互感器本體溫度變化時保持內(nèi)部壓力微正壓，不容易滲漏油。d.電容器的電感量小，因此，除用做系統(tǒng)電壓測量外，還作為載波或繼電保護(hù)信號的上傳通道。e.正常運行時不需要對其中的絕緣油進(jìn)行處理和分析。f.運行時不易導(dǎo)致系統(tǒng)的鐵磁諧振。,3.電容式電壓互感器的常見故障和缺陷a.滲漏油。包括分壓電容器的膨脹器制造質(zhì)量不良造成的破裂滲漏、端部法蘭密封老化造成的滲漏、電磁單元油位觀察窗密封不良造成的滲漏。需要特別說明的是，電容式電壓互感器一旦發(fā)現(xiàn)滲漏油要立即退出運行。b.分壓電容器介質(zhì)損耗試驗超標(biāo)。主要因內(nèi)部電容元件制造工藝不良和總裝時真空處理不好造成。c.電磁單元內(nèi)部的補償電抗器因鐵芯松動造成振動大，聲音異常。d.中壓電容接地端子未正常接地或者接地不良造成二次接線盒內(nèi)部放電。,4.電容式電壓互感器的現(xiàn)場試驗遇到的問題a.現(xiàn)場電磁干擾大。當(dāng)500kV站部分停電，即有干擾時，離地面1.5米高處空間場強約為23kV/m左右，被試設(shè)備上感應(yīng)電壓一般約為35kV左右，在此環(huán)境下進(jìn)行試驗時，必須采用抗干擾措施或者選擇抗干擾性能優(yōu)良的試驗儀器。b.試驗接線方式對對試驗結(jié)果影響大。受周圍干擾源影響（工頻50HZ），試驗儀器本體測試回路上的干擾信號會因接線方式的不同而變化，需要根據(jù)被試驗設(shè)備所處的環(huán)境選擇最有利的接線方式，另外，各種高、低壓引線的布置要恰當(dāng)。c.被試驗設(shè)備高位布置，一次引線位置高且沉重，拆接線困難，現(xiàn)場全部拆除一次引線危險性大，需要合適的檢修工器具和特種車輛，如高架車等。因此，需要在拆線試驗和不拆線試驗做選擇。,5.電容式電壓互感器現(xiàn)場試驗常規(guī)接線方式500kV電容式電壓互感器的現(xiàn)場試驗建議采用不拆除一次引線的設(shè)備試驗狀態(tài)，對于500kV以下設(shè)備可根據(jù)現(xiàn)場實際情況決定，基本的原則是：保證工作安全的情況下，以最小的工作量，最短的工作時間，最準(zhǔn)確的試驗結(jié)果，完成全部試驗工作。a.測量電容C11的tg和電容量采用電橋反接線法屏蔽（高壓屏蔽）測量，此時CVT的C11上端死接地。,電容C11的tg和電容量測量接線圖,b.測量電容C12的tg和電容量原則上采用電橋正接線法測量，此時CVT的C1上端死接地。,電容C12的tg和電容量測量接線圖,c.測量C13和C2的tg和電容量由于C13和C2同在一個瓷套中，連接點打不開，采用感應(yīng)加壓法進(jìn)行tg和電容量試驗。但由于C2的接地端子設(shè)計上只能承受2500V交流電壓，所以要控制C2接地端子的試驗電壓不能超過2000V，同時控制低壓輔助繞組勵磁電流不超過廠家設(shè)計的長時間運行電流。圖測C13的tg和電容量圖測C2的tg和電容量,CVT結(jié)構(gòu)要求中間變壓器高壓側(cè)不應(yīng)裝設(shè)MOA或保護(hù)間隙（MOA或保護(hù)間隙不是防止中間電磁單元發(fā)生鐵磁諧振的根本措施，而且在高壓側(cè)容易擊穿而引起設(shè)備事故）諧振特性對電容式電壓互感器應(yīng)要求制造廠在出廠時進(jìn)行0.8U1n、1.0U1n、1.2U1n及1.5U1n的鐵磁諧振試驗。在電壓1.2U1n而負(fù)荷實際為零的情況下，互感器二次端子短路后又突然消除短路，其二次電壓峰值應(yīng)在10個周波內(nèi)恢復(fù)到與正常值相差不大于10%；在電壓1.5U1N(用于中性點有效接地系統(tǒng))或1.9U1N(用于中性點非有效接地系統(tǒng))而負(fù)荷實際上為零的情況下，互感器的二次端子短路后又突然消除短路，其鐵磁諧振持續(xù)時間應(yīng)不超過2s。目的：檢查當(dāng)互感器發(fā)生分?jǐn)?shù)次諧振時，能否在短時間內(nèi)消除諧振狀態(tài)。,瞬變響應(yīng)特性要求二次繞組帶有25%-100%額定負(fù)載，高壓端子在額定電壓下發(fā)生對地短路后，二次輸出電壓應(yīng)在額定頻率的一個周波內(nèi)降低到短路前電壓峰值的10%運行中的電容式電壓互感器可堪稱L-R-C儲能回路，當(dāng)對地發(fā)生短路時，有個能量釋放過程。保護(hù)方面要求電壓能快速下降，以使二次保護(hù)能正確、快速動作。電容和介損電容量測得的電容量與額定值之差不應(yīng)超過額定值的-5%-10%條件許可時測量單節(jié)電容器在10kV至額定電壓范圍內(nèi)，電容量的變化量大于1%時判為不合格CVT耦合電容器（高壓臂）由100多個單個電容串聯(lián)組成，一個或幾個擊穿會導(dǎo)致測試結(jié)果變大。介損20時，膜紙絕緣互感器介損不超過0.15%（出廠）0.2%（交接）。新投運的CVT多為膜紙絕緣結(jié)構(gòu)。,第三部分基建類和生產(chǎn)類標(biāo)準(zhǔn)差異協(xié)調(diào)統(tǒng)一條款（變電部分）,電磁式電壓互感器交流耐壓GB50150-2006交規(guī)規(guī)定：電磁式電壓互感器交流耐壓試驗按出廠試驗電壓的80進(jìn)行。DL/T596-1996預(yù)規(guī)規(guī)定：電磁式電壓互感器一次繞組交流耐壓按出廠的85進(jìn)行。協(xié)調(diào)方案：按出廠試驗的80%進(jìn)行。SF6絕緣互感器交流耐壓試驗十八項反措規(guī)定，氣體絕緣的電流互感器安裝后應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場老煉試驗及耐壓，試驗電壓為出廠試驗值的90。交規(guī)規(guī)定，互感器交流耐壓試驗，應(yīng)符合下列規(guī)定：應(yīng)按出廠試驗電壓的80協(xié)調(diào)方案：現(xiàn)場按出廠值的80%進(jìn)行交流耐壓。,GB50150-2006交規(guī)9.0.6：絕緣介質(zhì)性能試驗，對絕緣性能有懷疑的互感器，應(yīng)檢測絕緣介質(zhì)性能，并符合下列規(guī)定：2、SF6氣體的性能應(yīng)符合如下要求：SF6氣體充入設(shè)備24小時后取樣，SF6氣體水分含量不得大于250L/L（20體積分?jǐn)?shù)）。國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施，10.3.3.1條：進(jìn)行安裝時，密封檢查合格后方可對互感器充SF6氣體至額定壓力，靜置1h后進(jìn)行SF6氣體微水測量。氣體密度表、繼電器必須經(jīng)校驗合格，SF6含水量不應(yīng)超過300L/L。協(xié)調(diào)方案：（1）SF6氣體的性能應(yīng)符合如下要求：SF6氣體充入設(shè)備24小時后取樣，SF6氣體水分含量不得大于250L/L（20體積分?jǐn)?shù)）。,第四部分互感器故障類型及原因,一、故障類型可按以下分類1.互感器回路故障a，過電壓過電流入侵互感器引起的接地事故；b，二次回路的短路、開路引起的故障；c，因受潮、漏氣、漏油等設(shè)備缺陷引起的故障。2.互感器繞組故障a，繞組絕緣擊穿故障，包括主絕緣擊穿和匝間絕緣擊穿；b，油浸式互感器絕緣油老化變質(zhì)；c，互感器局部放電故障；d，介損值不合格或突變。3.