03第二章变换器和滤过器

教材配套电子教案

继电保护原理刘学军 编制

中国电力出版社

第二章 互感器及变换器

第三节 变换器常用变换器有电压变换器 (UV), 电 流变换器 (UA) ,电抗变换器 (UX) 。 一. 电压变换器 二. 电流变换器 三. 电抗变换器

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一. 电压变换器(UV)1.电压变换器工作原理同电磁式电压互感器完全相同。二次 绕组接负载电阻很大，接近开路状态。 2.二次侧电压 U2 KUU1, KU 1 ,式中KU为UV的变换系数， 其值小于1,当忽略励磁电流影响，二次电压 U 2 与一次侧电 压 U1 同相位。 3.可以利用电压变换器降压和移相。在UV一次侧绕组串接一 个电阻R,这样 U 2 将超前 U1一个 角，如图2-15(b)所示。 改变电阻R的大小，可使 角改变。改变电阻R的大小，可 使 角在0º ~90º 范围内变化。

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一. 电压变换器(UV)电压变换器一次侧绕组串接电阻

图2-15电压变换器一次侧绕组串接电阻 (a)原理接线图；(b)相量图中国电力出版社

二. 电流变换器(UA)3.将输入电流 I1 变成与其成正比的电压 U 2 , UA的输出电压与输入电流成正比，且同相位。Ir U2 I2 R R Ki I1 KTA

R Ki KTA

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二. 电流变换器(UA)UA的等值电路和向量图将输入电流 I1 折算到UA 的输出侧为 I1 I1 I r I2IL

IR

U2 I R R

ImIC

I1

I C

IR

U2

Im

Zm

R

U2

Im

I R I1

C

当UA二次接入负荷时电压变换系数为1 R ZL Ki ( ) K TA R Z L

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三.电抗变换器(UX)电抗变换器UX的作用是将由电流互感器输入的电 流I1转换成与其成正比的输出电压U2。电抗变换器的 结构如图示。

图2-19电抗变换器原理接线图等值电路、相量图中国电力出版社

三.电抗变换器(UX) (1)电抗变换器工作原理(1)UX二次侧开路由于UX磁路有较大气隙，所以磁路磁阻大，励磁阻抗Zm很 小，励磁电流Im很大，通常UX二次负荷阻抗很大，负荷电 流可以忽略不计，可以认为一次电流i1′全部流入励磁回路 作为励磁电流im。可以认为i1′=im,所以二次侧近于开路 状态运行，可以把UX看成一只电抗器。I1 I1 W , KUX 2 KUX W1U 2 I1 Z m Zm I1 K I I1 KUX

Zm KI KUX中国电力出版社

称为为电抗变换器的转移阻抗，是一个复数，当铁心未饱和时，是一个常数。

1.电抗变换器UX的工作原理(2)UX二次侧接入电阻R电流 输出电压 I1 I ma I mr I R ( R r ) jX m U2 I1 ( R r jX m ) KUX

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图2-20W3绕组接入电阻时等值电路、相量图

2、电抗变换器UX使用注意事项(1)因为UX一次绕组接入电流源，

故是不变的，当W3接入电 阻时，励磁电流比没接R时要小，则磁通要减小，将会引起 二次侧输出电压下降。 (2)在实际调试中，要减小 ,必须减小R,但当R减小到 一定值时，这种方法就不奏效了。因为在R减小时，IR虽然 增大，但W3二次回路阻抗角 2 也在增大，对减少 来说， 这两个因素作用正好相反。所以在调节过程中，当R值较大 值也减小， 时，前一个因素起主要作用，故随着减小R值， 当R减小到一定程度，第二个因素起主要作用，如继续减小 R,则 值反而会增大。中国电力出版社

2、电抗变换器UX使用注意事项(4)电抗变换器本身是一个模拟阻抗， Z R jX m jX m

X m M 2 fM(M为UX的一次和二次绕组互感)。

可见Z是一次电流频率f的函数，f越高，Z值越大， 因此在负荷电流中含有大量高次谐波的电路中禁止 使用UX,UX对非同期分量及低次谐波电流有削弱作 用。

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2、电抗变换器UX使用注意事项(3)提高UX的线性度1)采用带气隙铁芯，气隙长度与一次绕组安匝数要适当 配合，保证通入最大电流时铁芯不饱合。

2)在UX空气隙中插入铍镆合金片

图2-21电抗变换器的磁化曲线 (a)铁芯的磁化曲线；(b)电抗变换器kI与I1的关系； (c)铍镆合金磁化曲线 中国电力出版社

第四节

对称分量滤过器

一、零序电流滤过器 二、零序电压滤过器 三、负序电压滤过器 四、负序电流滤过器 五、接线

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一.零序电流滤过器工作原理：零序电流滤过器由三台相同型号和相同变比的电流互感器构成。

图2-22零序电流滤过器的接线中国电力出版社

a)由三个TA构成零序电流滤过器；b)由零序电流互感器构成零序电流 滤过器。

一.零序电流滤过器(1)三相对称短路时1 I A I B I C I mA I mB I mC I r I a Ib I c KTA

3I 0 1 I mA I mB I mC KTA KTA因为 所以

I A I B IC 0 1 Ir I mA I mB I mC Iunb KTA

三相对称短路时，继电器输入电流Ir等于不平衡 电流 Iunb,其值很小。中国电力出版社

一.零序电流滤过器(2)发生接地故障时

1 )当发生接地故障， TA 一次侧出现零序分量电流， 二次侧才有3I0输出。继电器输入电流Ir=3I0 2)采用零序电流互感器的优点是没有不平衡电流， 同时接线也简单。

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二、零序电流互感器接线为防止故障电流沿电

缆铅皮由电缆头接地线入地，使继电器因无电流流 过而拒绝动作。为此，电Ir

KAN

缆铅皮和铠装从电缆头至零序电流互感器一段应与 地绝缘，电缆头接地线必 须穿过

零序电流互感器后 接地。中国电力出版社

TAN

图2-22由零序电流互感器构成的零序 电流滤过器

三.零序电压滤过器正常运行时，三相电压对称， 电压滤过器输出为零Umn=0,单相接地 短路时输出零序电压3U0/KTV=100V 由三个单相电压互感器或三相 五柱式电压互感器构成零序电压滤 过器当忽略电压互感器误差时，开 图2-23a三相五柱式电压 互感器 口三角形绕组输出电压Umn为：

U mn中国电力出版社

3U 0 1 U a Ub U c (U A U B UC ) KTV KTV