互感器又稱儀用變壓器，是電流互感器和電壓互感器的統稱。互感器利用電磁感應原理，將高電壓變成低電壓、大電流變成小電流，是一種特殊的變壓器。

一、互感器的作用

電流互感器將高壓系統中的電流或低壓系統中的大電流，變成低壓的標準的小電流(5A或1A)；電壓互感器將系統的高電壓變成標準的低電壓(100V或100/√3V)。互感器的作用是:

1、 配合電氣儀表，測量線路和設備的電流、電壓、電能；

2、 配合繼電保護及自動裝置，對系統和設備進行過電流、過電壓、過負荷和單相接地等保護；

3、 使二次設備和工作人員與一次高壓之間進行電氣隔離，且二次側有一點接地，保證了設備和人身的安全；

4、 使電流和電壓變換成統一的標準值，以利于儀表和繼電器的標準化；

5、 使二次設備用低電壓、小電流連接控制，以便于集中控制；

6、 使二次回路不受一次系統的限制，從而使接線簡單化。

二、互感器的特點

1、電流互感器

1）一次繞組串聯在被測電路中，匝數很少，一般為一匝或幾匝。一次電流完全取決于被測電路的負荷電流，而與二次負載無關。二次繞組匝數多，二次側額定電流為5A或1A。

2）二次側所串接的測量儀表和繼電器的電流線圈阻抗很小，正常運行時接近于短路狀態，因此一、二次感應電動勢和端電壓都很低，不超過十幾伏。

3）運行中二次側絕不允許開路。若二次開路，鐵芯內的磁通將劇增，引起鐵芯嚴重飽和，磁通波形畸變為平頂波；由于副繞組匝數多，感應電動勢與磁通變化率成正比，因此，磁通過零時副繞組將產生很高的尖頂波電動勢，峰值可達數千伏甚至萬伏，這對工作人員和二次回路中的設備都有很高的危險；同時由于鐵芯磁感應強度和鐵損劇增，將使鐵芯過熱而損壞絕緣。

4）為防止電流互感器二次側開路，規定二次側不得裝設熔斷器，在運行中若需拆除儀表和繼電器時，必須先用導線或短路壓板將二次回路短接，以防止開路。

2、電壓互感器

1）從結構上講是一種小容量、高變比的降壓變壓器，但它不輸送電能，僅作為測量和保護用的標準電源。

2）二次回路的負載為阻抗恒定且很大的測量表計和繼電保護及自動裝置的電壓線圈，二次工作電流小，相當于變壓器的空載運行狀態，消耗功率很小，二次電壓基本上等于二次電動勢，只取決于恒定的一次電壓，所以測量電壓具有一定的準確級。

3）二次繞組不能短路。由于電壓互感器的正常負載是阻抗很大的儀表或繼電器電壓線圈，而發生短路后，二次回路阻抗僅僅是互感器二次繞組的阻抗，因此在二次回路中會產生很大的短路電流，影響測量表計的指示，造成繼電保護誤動，甚至燒毀互感器。

4）二次繞組及零序電壓繞組的一端必須接地，否則在線路發生故障時，在二次繞組和零序電壓繞組上將感應出高電壓，危及儀表、繼電器和人身安全。

三、互感器的型號含義

1、電流互感器

電流互感器可以按用途、結構型式、絕緣型式及一次繞組的型式來分類，如下圖所示，電壓流互感器的型號通常用橫列拼音字母及數字表示。

第一個字母L表示電流互感器；第二個字母表示一次繞組型式或安裝方式；第三個字母表示絕緣、結構形式；第四個字母表示結構形式或用途。

2、電壓互感器

電壓互感器按其結構形式，可分為單相、三相、雙繞組、三繞組以及戶外裝置、戶內裝置等。如下圖所示，電壓互感器的型號通常用橫列拼音字母及數字表示。

第一個字母J表示電壓互感器；第二個字母表示相數；第三個字母表示絕緣形式；第四個字母表示結構形式。

四、互感器的工作原理

1、電流互感器

電流互感器是按電磁感應原理工作的，一次繞組匝數很少，串聯在被測線路里。二次繞組匝數較多,與測量儀表和繼電器的電流線圈串聯。運行中一次繞組內的電流取決于線路的負載電流，與二次負載無關。由于接在二次繞組內的測量儀表和繼電器的電流線圈阻抗都很小，所以電流互感器在正常運行時，接近于短路狀態，相當于一個短路運行的變壓器。

2、電壓互感器

電壓互感器是利用電磁感應原理工作的，一次繞組匝數較多，二次繞組匝數較少，使用時一次繞組與被測量電路并聯，二次繞組與測量儀表或繼電器等電壓線圈并聯。由于測量儀表、繼電器等電壓線圈的阻抗很大,因此,電壓互感器在正常運行中相當于一個空載運行的降壓變壓器，其二次電壓基本上等于二次電動勢值,且取決于恒定的一次電壓值，所以電壓互感器在準確度所允許的負載范圍內,能夠精確地測量一次電壓。

五、互感器的主要參數

1、電流互感器

1）變流比

電流互感器的變流比是指一次繞組與二次繞組額定電流之比。由于電流互感器二次繞組的額定電流都規定為5A或1A，所以變流比的大小取決于一次額定電流的大小。

2）誤差和準確級次

（1）電流互感器的測量誤差分為兩種：一種是變比誤差，簡稱比差；另一種是相角誤差，簡稱角差。

（2）電流互感器的準確級次是以最大比差和角差來區分的，準確級次在數值上就是比差限值的百分數。

3）電流互感器的容量

電流互感器的容量是指其允許接入的二次負載功率S e (VA)，由于S e =I^2^2eZ fz 。其中Zfz為二次負載阻抗，I2e為二次線圈額定電流(均為5A)，因此通常用額定二次負載阻抗(Ω)來表示。

4）保護用電流互感器的10%倍數

所謂10%倍數就是指一次電流倍數增加到n倍(一般規定6～15倍)時，電流誤差達到10%，此時的一次電流倍數n稱為10%倍數。10%倍數越大表示互感器的過電流性能越好。

5）熱穩定及動穩定倍數

電流互感器的熱穩定及動穩定倍數，是表示互感器承受短路電流熱作用和機械力作用的能力。

2、電壓互感器

1）變壓比

電壓互感器通常在銘牌上標出一次繞組和二次繞組的額定電壓，變壓比是指一次與二次繞組額定電壓之比K=U 1e /U 2e 。

2）誤差和準確級次

（1）電壓互感器的測量誤差分為兩種:一種是變比誤差，另一種是角誤差。

（2）電壓互感器的準確級是以最大比差和角差來區分的。由于電壓互感器的誤差與二次負載的大小有關,所以同一電壓互感器對應于不同的二次負載容量,在銘牌上標注幾種不同的準確級次，而電壓互感器銘牌上所標定的最高的準確級次，稱為標準準確級次。

3）電壓互感器的容量

電壓互感器的容量是指二次繞組允許接入的負荷功率，分為額定容量和最大容量兩種,以VA值表示。

（1）額定容量

由于電壓互感器的誤差是隨二次負載功率的大小而變化的，容量增大,準確度降低，所以銘牌上每一個給定容量是和一定的準確級次相對應的，通常所說的額定容量是指對應于最高準確級次的容量。

（2）最大容量

最大容量是允許發熱條件規定的極限容量，除特殊情況及瞬時負荷需用外，一般正常運行情況下,二次負荷不應達到這個容量。

4）接線組別

電壓互感器的接線組別,是指一次繞組與二次繞組線電壓間的相位關系。10kV系統常用的單相電壓互感器,接線組別為I,IO；三相電壓互感器接線組別為Y,yn0或YN,yn0。

六、互感器的極性及其測定方法

1、電流互感器

1）電流互感器的極性

（1）所謂電流互感器的極性就是指其一次線圈和二次線圈間電流方向的關系。按照規定，電流互感器一次線圈的首端標為L 1 ，尾端標為L 2 ，二次線圈的首端標為K 1 ，尾端標為K 2 。在接線中，L1和K1稱為同極性端，L2和K2也為同極性端。

（2）如上圖所示，假定一次電流I1從首端L1流入，從尾端L2流出時，感應的二次電流是從首端K1流出，從尾端K2流入；或者當電流互感器一、二次線圈同時在同極性端子通入電流時，它們在鐵芯中產生的磁通方向相同，這樣的電流互感器極性標志稱為減極性。反之，將K1和K2的標志調換位置時，稱為加極性。常用的電流互感器，除特殊情況外，均采用減極性標志。

（3）電流互感器的極性預先沒有檢查出來，或者在接線時將互感器極性弄錯，如果將它用在繼電保護回路中，將會引起繼電保護裝置的錯誤動作；如果用在儀表計量回路中，將會影響功率表和電度表的正確測量。

2）電流互感器極性的測定

測定電流互感器極性的常用方法有以下幾種：

（1）直流法

接線如上圖所示，在電流互感器的一次線圈(或二次線圈)上，通過按鈕開關AN接入1.5～3V干電池E。L1接電池正極，L2接電池負極。在二次線圈兩端接以低量程直流電壓表或電流表。儀表的正極接K 1 ，負極接K 2 。當將按鈕開關AN按下，電路接通時，若電壓表或電流表指針正起，AN斷開時，指針反起則為減極性。反之為加極性。直流法測定極性，簡便易行，結果準確，是現場最常用的一種方法。

（2）交流法

接線如上圖所示，將電流互感器一、二次線圈的尾端L 2 、K2聯在一起，在匝數較多的二次線圈上通以1～5V的交流電壓U 1 ，再用10V以下小量程交流電壓表分別測量U2及U3的數值，若U 3 =U 1 -U 2 ，則為減極性；若U 3 =U 1 +U 2 ，則為加極性。

在試驗中應注意使通入的電壓U1盡量低，只要電壓表的讀數能看清即可，以免電流太大損壞線圈。為讀數清楚，電壓表的量程應選小些。

當電流互感器的變比在5及以下時，用交流法測定極性既簡單又準確；但電流互感器的變比較大(10以上)時，因U2數值較小，U3與U1數值接近，電壓表讀數不易區別大小，故不宜采用此法測定極性。

（3）儀器法

一般的互感器校驗儀都帶有極性指示器，因此在測定電流互感器誤差之前，儀器可預先檢查極性，若極性指示器沒有指示，則說明被試電流互感器極性正確(減極性)。

2、電壓互感器

1）電壓互感器的極性

（1）如上圖所示，按照規定電壓互感器的一次線圈的首端標為A，尾端標為X，二次線圈的首端標為a，尾端標為x。在接線中，A與a及 X與x均稱為同名端。

（2）假定一次電流I1從首端A流入，從尾端X流出時，二次電流是從首端a流出，從尾端 x流入，這樣的極性標志稱為減極性。反之為加極性。常用的電壓互感器，一般均為減極性標志。

（3）電壓互感器的極性錯誤能引起繼電保護裝置的錯誤動作或影響電度計量的正確性，因此電壓互感器的極性必須檢查正確。

2）電壓互感器極性的測定

電壓互感器極性的測定方法和電流互感器相同。

七、互感器的常用接線方式

1、電流互感器

根據繼電保護裝置的不同要求，電流互感器有多種接線方式，常用的有星形接線、不完全星形接線、兩相差接線和三角形接線。

1）星形接線

如下圖所示，由三個電流互感器和三個電流繼電器組成。

（1）這種接線方式在中性點直接接地的電力系統中，對任何形式的短路故障都能起到保護作用；在中性點不直接接地的電力系統中，對單相接地以外的任何故障也能起到保護作用。

（2）這種接線方式常用于35KV以上中性點直接接地的電力系統，以及在中性點不直接接地的電力系統中，作為容量較大的發電機和變壓器的保護。

2）不完全星型接線

如下圖所示，由兩個裝于U、W相上的電流互感器和兩個電流繼電器組成。

（1）這種接線方式在中性點不直接接地的系統中，除某種形式的兩點接地故障（如圖中K1、K2接地）外，對其他各種相間短路故障均能起到保護作用。它的缺點是在保護丫/△接線及Y/Y n接線的變壓器時，在某些故障情況下靈敏度較低。

（2）這種接線方式常用于35KV容量較小的變壓器，以及10KV中性點不接地系統中的變壓器保護。

3）兩相差接線

如下圖所示，兩只電流互感器分別裝在U、W相上，一只電流繼電器KA接于兩相電流差回路。

（1）這種接線方式在中性點不直接接地系統中，除圖中K1、K2兩點接地短路保護不動作外，對其他任何形式的相間短路故障均能起到保護作用。

（2）這種接線方式僅適用于作為線路或電動機的保護，不能用于丫/△接線及Y/Y n接線的變壓器的保護，因為變壓器二次側U、V相間短路或V相對地短路，流過繼電器的故障電流為零。

4）三角形接線

如下圖所示，由三個電流互感器和三個電流繼電器組成。

（1）這種接線方式在中性點直接接地的電力系統中，對任何形式的短路故障都能起到保護作用；在中性點不直接接地的電力系統中，對于單相接地以外的任何短路故障也都能起到保護作用。

（2）這種接線方式比較復雜，投資多，只用于容量較大的丫/△接線變壓器采用差動保護時，為改變星形側電流的相位。

2、電壓互感器

1）一臺單相電壓互感器的接線

（1）用途

一臺單相電壓互感器在35kV及以下中性點不接地或不直接接地系統中，可用來測量某一相間電壓，用于連接電壓表、頻率表、繼電器等。在110kV及以上中性點直接接地系統中，可用來測量相對地電壓，用于連接各種儀表和繼電器等。

（2）特點

這種接線方式根據一次系統中性點接地方式的不同而用途有所不同。為了安全起見，二次繞組必須有一端（通常取X端）接地。

2）兩臺單相電壓互感器的V，v接線

（1）用途

兩臺單相電壓互感器V，v接線又稱不完全三角形接線，應用于中性點不接地或經高阻抗接地的20kV及以下系統中，可以獲得對稱的三個線電壓，但不能獲得相電壓，可用于只需要線電壓的電能、功率的測量、繼電保護、安全自動裝置等，不能用于絕緣監察和接地保護，使用時具有局限性。

（2）特點

這種接線方式，接線簡單、經濟，由于一次繞組沒有接地點，減少了系統中的對地勵磁電流，避免產生內過電壓。為了安全起見，通常將二次繞組V公共點接地。

3）一臺三相電壓互感器的Y0，y0，d接線

（1）用途

一臺三相五柱式電壓互感器的Y0，y0，d接線，一、二次側都接成星形，中性點接地，其輔助繞組接成開口三角形，廣泛應用于3～15kV系統中，用于連接各種儀表、繼電保護、安全自動裝置、接地信號等。

（2）特點

這種接線方式，接線比較復雜，能滿足各種測量儀表、絕緣監察、繼電保護、安全自動裝置等的要求，使用的比較多。為了安全起見，要在一、二次繞組中性點接地。

4）三臺單相電壓互感器的Y0，y0，d接線

（1）用途

三臺單相電壓互感器Y0，y0，d接線，一、二次側都接成星形，中性點接地，其輔助繞組接成開口三角形，廣泛應用于35kV及以上的高壓電力系統中，用于連接各種儀表、繼電保護、安全自動裝置、接地信號等。

①用于中性點不接地或經消弧線圈接地的35kV系統時，電壓互感器的一次繞組按相電壓設計，而主絕緣按線電壓設計，以滿足單相接地時能夠安全運行。單相電壓互感器輔助繞組的額定電壓應為100/√3V。

②用于中性點直接接地的110kV及以上系統中，當發生單相金屬性接地時，輔助繞組開口三角形兩端電壓應為100V，故單相電壓互感器輔助繞組的額定電壓應為100V。

（2）特點：這種接線方式，接線比較復雜，能滿足各種測量儀表、絕緣監察、繼電保護、安全自動裝置等的要求，使用廣泛。為了安全起見，要在一、二次繞組中性點接地。

八、互感器的運行維護

1、電流互感器

1）投入運行前的檢查

電流互感器投入運行前，應按有關試驗規程的交接試驗項目進行試驗并合格，還應進行以下幾項檢查:

（1）充油電流互感器外觀應清潔，油量充足，無滲漏油現象；

（2）瓷套管和其它絕緣物無裂紋破損；

（3）一次側引線、線卡及二次回路各連接部分螺絲應緊固，接觸應良好；

（4）外殼及二次回路一點接地應良好。

2）運行中的檢查

電流互感器應保持清潔,定期進行清掃,每一至二年進行一次預防性試驗。運行過程中應定期檢查：

（1）檢查瓷質部分是否清潔、完整(應無破損和放電現象)；

（2）干式電流互感器外殼應無裂紋，無碳化脆皮發熱熔化現象，無燒痕和冒煙現象，無異常氣味。

（3）充油式電流互感器的油位、油色應正常，呼吸器完整，內部吸潮劑不潮解。

（4）正常運行中的電流互感器，聲音均勻、極小或無聲。運行異常時“嗡嗡”聲較大，可能是鐵芯穿心螺絲夾得不緊，硅鋼片松弛，也可能是一次負載突然增大或過載；“嗡嗡”聲很大夾雜“吱吱”聲，可能是二次回路開路；內部有較大的“噼啪”放電聲，可能是線圈故障。

（5）一次導線接頭應無過熱現象。

（6）仔細檢查二次回路導線有無松動處，計量單元的電流電路導線截面積不應小于4mm^2^的銅導線，輔助單元的控制、信號等導線截面積不應小于1.5mm^2^的銅導線； 二次回路一點接地良好，各種表計指示正確，無開路現象。

（7）外殼應清潔并接地良好，無滲漏油、嚴重銹蝕和過熱現象。

（8）一般不允許過載，過載時應加強監視，并記錄時間、電流。

（9）二次回路開路檢查。開路時會有如下現象：

①內部有“吱吱”的放電聲，并有振動感。

②端子排可能有打火、燒傷或燒焦現象。

③電流表和功率表指示為零，電能表不轉動，而且伴有“嗡嗡”聲。

④二次電壓升高，可能引起放電，嚴重時會將絕緣擊穿。

⑤因鐵芯嚴重飽和而過熱，使外殼溫度升高，嚴重時會燒壞互感器。

3）在運行中的電流互感器二次回路上工作時的注意事項

在運行中的電流互感器二次回路上進行工作，必須按照《電業安全工作規程》的要求填寫工作票，并且要注意下列幾項：

（1）工作中嚴禁將電流互感器二次回路開路；

（2）根據需要在適當地點將電流互感器二次回路短路。短路應采用短路片或專用短路線，短路應妥善可靠，禁止采用熔絲或一般導線纏繞；

（3）禁止在電流互感器與短路點之間的回路上進行任何工作；

（4）工作時必須有人監護，使用絕緣工具，并站在絕緣墊上；

（5）值班人員在清掃二次線時，應使用干燥的清掃工具，穿長袖工作服，帶線手套，工作時應將手表等金屬物摘下。工作中要認真、謹慎，避免損壞元件或造成二次回路斷線，不得將回路的永久接地點斷開。

2、電壓互感器

1）投入運行前的檢查

電壓互感器投入運行前，應按《電氣設備試驗規程》交接試驗項目進行試驗，合格后，還應進行以下檢查：

（1）充油電壓互感器外觀應清潔，油量充足，無滲漏油現象。

（2）瓷套管或其他絕緣介質無裂紋破損。

（3）一次側引線、線卡及二次回路各連接部分螺絲應緊固，接觸應良好。計量單元的電壓電路導線截面積不應小于2.5mm ^2^ 、輔助單元的控制、信號等導線截面積不應小于1.5mm ^2^ ，導線應為銅導線。

（4）外殼及二次回路一點接地應良好，不應有松動、斷開現象。

2）運行中的檢查

運行中的電壓互感器應保持清潔。每1~2年進行一次預防性試驗。運行過程中應定期巡視檢查。

（1）外殼應清潔，無滲漏油現象，油位、油色應正常，無異常氣味。

（2）瓷質部分應清潔，無破損，無裂紋，無放電現象和閃絡痕跡。

（3）呼吸器應完整，內部硅膠不變色。

（4）高、低壓熔絲及小開關應接觸良好，無短路、斷路和異常聲響。

（5）內部無放電聲音和其它異常聲響。

（6）接地應良好，各部連接牢固，無松動，過熱現象。

（7）表計指示正常，無異常信號。

3）運行中電壓互感器的維護

（1）電壓互感器能在1.1倍額定電壓下長期運行，并能在8h內無損傷地承受2倍(35kV為1.9倍)的額定電壓。

（2）電壓互感器運行中的注意事項

①電壓互感器在運行中，二次回路不允許短路。

②如果發現電壓互感器一次側絕緣有損傷現象，應使用斷路器將故障的電壓互感器切斷，禁止使用隔離開關或取下熔絲管等方法停用故障的電壓互感器，因為它們都沒有滅弧功能，若使用它們斷開故障的電壓互感器，故障電流將引起母線、設備損壞或發生人身事故。

九、互感器的異常運行與處理

1、電流互感器

1）二次開路的處理

當運行中的電流互感器發出噪聲，電流型儀表指示擺動或為零時，電流互感器可能二次開路。二次開路的電流互感器會感應出危險的高電壓危及設備和人身安全。應作如下處理：

（1）在靠近電流互感器最近的端子排上將二次回路短接，短接時一定要穿絕緣靴，戴絕緣手套，用帶絕緣把手的工具在監護人監護下工作。

（2）若短接后開路現象仍未消除，則可能是互感器本身接線端子或內部開路。此時應立即報告調度，將電流互感器退出運行后進行修理。

2）其他故障的處理

互感器發生下列故障時，應立即匯報上級，切斷電源進行處理。

（1）內部發出異味或冒煙、著火；

（2）內部放電、聲音異常或引線與外殼間有火花放電；

（3）主絕緣發生擊穿，造成單相接地故障；

（4）充油式電流互感器漏油、漏膠。

2、電壓互感器

1）熔斷器熔斷或二次回路斷線

中央信號屏發出“TV電壓回路斷線”的預告信號，并出現光字牌亮、警鈴響時，檢查電壓表可發現未熔斷相電壓指示不變，熔斷相指示降低或為零，與該相有關的電壓表指示為相電壓值，與該電壓無關的表計指示正常。處理步驟如下：

（1）退出互感器所帶保護與自動裝置，防止保護誤動作。

（2）檢查二次熔斷器是否熔斷，如已熔斷應立即更換，若再次熔斷，應查明原因。如熔斷器完好則檢查二次回路有無短路現象，有無接觸不良。找到故障后應立即處理。

（3）如二次回路正常，應檢查一次熔斷器是否熔斷，更換一次熔斷器，應在隔離開關將電壓互感器退出運行并做好安全措施后進行。如合閘后再次熔斷，則應將電壓互感器退出運行，并向主管部門匯報，聽候處理。

2）高壓熔斷器熔斷原因分析

（1）系統發生單相間歇性電弧接地；

（2）系統產生鐵磁諧振；

（3）電壓互感器本身內部出現單相接地或相間短路故障；

（4）二次側發生短路，但二次側熔斷器未熔斷。

高壓側熔斷器只保護熔斷器安裝處至電壓互感器本體內的各種故障，對二次回路的故障不起保護作用。

3）其他故障的處理

電壓互感器發生下列嚴重事故時，應用斷路器將互感器退出，嚴禁用取高壓熔斷器的辦法退出互感器。

（1）一次熔斷器連續熔斷；

（2）漏油、漏膠，瓷套管破碎，外部放電；

（3）著火、冒煙、有糊味兒。