第五章 电能计量
在电力系统中，发电量和用电量都是以电能作为计算标准的，因此电能的测量是一种必不可少的测量。
我们知道，电能等于功率与时间的乘积。在测量发电机发出多少电能或负载吸收多少电能时，测量仪表不仅要反映出发电机发出多少功率或负载吸收多少功率，而且还要反映出功率延续的时间，
即要反映出电能随时间积累的总和。电能表就是用来测量某一段时间内，发电机发出多少电能或负载吸收多少电能的仪表。
本章主要介绍感应系电能表的结构、工作原理和使用方法，三相有功和无功电能表等。
电能表的分类
电能表就是电度表。电能表按其结构、工作原理和测量对象等可以分为许多类，且分类方法也很多。
１．按结构和工作原理可分为电气机械式电能表和数字式电能表两大类。
电气机械式电能表又分为电动系和感应系两类。
电能表的分类
电动系电能表相当于把电动系功率表的游丝去掉，
采用多少个活动线圈，加上换向装置，让它的活动部分可以连续转动，从而进行电能测量。用来测量直流电能的电能表就是电动系电能表。由于电动系电能表结构复杂、造价高，所以对于需要量大、用来测量交流电能的电能表不宜采用电动系结构。
感应系电能表是用于交流电能测量的仪表，它的转动力矩较大，结构牢固，价格便宜。目前仍是国内外大量使用的一类交流电能表。
电能表的分类
（２）数字式电能表。数字式电能表是随着电子技术的发展而出现的一种新型电能表。它的优点是没有转动部分，准确度高。例如国内市场上，
已有 0.02级,0.05级,0.1和 0.2级数字式标准电能表；国外德国西门子公?司生产的准确度为
0.2级的 7EC1021-1A型三相安装式数字电能表以及西纽姆伯格（Ｓｃｈｌｕｍｂｅｒｇｅｒ）
公司推出的ＳＰＡ系列单相数字电能表等就是这一类新型电能表。尽管数字电能表由于结构复杂，
成本较高，可靠性较差等原因，使得它尚未被广泛应用，但它仍是一种很有发展前途的新型仪表。
电能表的分类
２．根据使用，电能表分为单相电能表和三相电能表。
３．根据测量对象的不同，电能表可分为有功电能表和无功电能表两类。有功?电能表用来测量有功电能，无功电能表用来测量无功电能。
４．根据电能表的准确度不同，可分为一般电能表和用于校验一般电能表的标准电能表。
电能表的分类
５．按照用途不同，电能表可分为普通使用的电能表和作特殊使用的特种电能表。特种电能表有以下几种：
（１）用来自动监视并控制用电单位日用电量及电能计量控制的电力定量器。
（２）附带有测量在一定积算周期内最大平均功率指示器的最大需量电能表。
（３）测量线路损耗的铜损电能表（如 DD14-2
型）。
（４）测量大型含铁心电器（如变压器）铁心损耗的铁损电能表（如 DD14-1型）。
感应型电能表
由一个或几个固定的交流电磁铁产生的磁场与其在可动导体元件中感应的电流相互作用而工作的仪表称为感应仪表。它的主要用途是测量交流电能。本章以单相电能表为例说明其结构、工作原理、误差及调整方法。
感应系电能表作为测量的专用仪表，在电力系统的发电，供电和用电的各个环节中，
得到了广泛的应用。感应系电能表的种类、
型号尽管很多，但是它们的基本结构都是相似的。
感应型电能表的结构和工作原理
感应系单相交流电能表有切线型和射线型二种形式，图是它的结构示意图，
两种结构的主要区别是铁心平面安放位置不同。
感应型电能表的结构和工作原理交流单相电能表的结构
1.电压线圈
2.电流线圈
3.铝盘
4.转轴
5.上轴承
6.下轴承
7.蜗轮、蜗杆
8.永久磁钢
9.计数装置
10.端纽
11.铭牌感应型电能表的结构
图中包括以下几个主要部分
１．测量机构
（１）驱动元件：即产生转动力矩的元件，
包括固定线圈的可动铝盘。固定线圈有电压线圈１，与负载并联；电流线圈２，与负载串联，二线圈产生的三个交变磁通，
都穿过铝盘，故名为“三磁通”铝盘在磁通作用下感应涡流，并与磁通相互作用，
产生电磁力。
感应型电能表的结构
（２）制动元件：为使铝盘在不同转动力矩作用下能产生不同转速，需要有一个与速度成一定比例的制动力矩，电能表制动力矩由永久磁铁５与铝盘组成。因此永久磁铁产生的制动力矩方向总是与转矩方向相反。
（３）积算机构：用来计算电能表铝盘的转数，
以实现电能的测量和积算。它包括安装在转轴上的蜗杆６、蜗轮７、计数器 ——齿轮和字轮。
２．补偿调整装置（如轻载调整、相角调整、温度补偿等）。
３．辅助部件（表盖、底座、基架端钮盒和铬牌等）。
感应型电能表的结构 1
感应型电能表的结构 2
感应型电能表的结构 3
感应型电能表工作原理 1
电压线圈通入交流电压之后，产生 ΦU,ΦU分为两部分交变磁通；
穿过铝盘的部分 ΦU1称为工作磁通；
不穿过铝盘而自行闭合的部分 ΦL称为非工作磁通；
调节 ΦL大小可以改变 ΦU1 与电压Ｕ的相位差；
电流线圈通入负载电流后，产生交变磁通 ΦI,Φ I二次穿过铝盘，分别标以 ΦI1,ΦI2 见图。
感应型电能表工作原理 2
三个交变磁通 Φu1,ΦI1,ΦI2 穿过铝盘，分别感应出涡流 Iu,Ii，磁通与涡流之间相互作用产生的电磁力矩，驱使铝盘转动
变交磁通 Φu1,ΦI1,ΦI2 不但所处的空间不同，
而且初相也不同。两者结合起来就形成了“移进磁场”。可以证明移进磁场的移进方向是从相位超前的磁通位置移向相位滞后的磁通位置，这也是驱动铝盘转动的方向。
感应型电能表工作原理 3
感应型电能表工作原理 4
转动力矩由两部分所组成：电压磁通由 Φu1与电流磁通所产生的涡流 Ii，
相互作用而产生，电流磁通 ΦI1,
ΦI2与电压磁通所产生的涡流 Iu相互作用所产生。我们可以分四个区域来研究电能表力矩的产生感应型电能表工作原理 5
感应型电能表工作原理 6
感应型电能表工作原理 7
感应型电能表工作原理 8
感应型电能表工作原理 9
感应型电能表工作原理 10
s inIUKM
c o s11 IU iKM
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c o sc o s 2121 UIIUD iKiKMMM
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电能表向量图电能表调整
相位调整（力率调整）,为保证 ψ＝ 90° － Φ，
电能表中设置一个或两个调节装置，此即相位调整，也称力率调整。
满载调整,在额定电压，额定电流和 COSΦ＝１
的条件下调整制动力矩，使铝盘转速和负载功率之间满足ｎ＝ＣＰ的关系，叫做满载调整。
轻载调整（摩擦力补偿）,电能表传动部分存在摩擦力，在轻载时，由于转动力矩较小会造成很大的误差。负载电流很小时，铝盘甚至不能转动。
为此，在电能表中装有轻载调整节装置，用来补偿轻载时的摩擦误差。
电能表调整
潜动调整,有时经过轻负荷调整以后，可能出现这样一种现象，即当负荷电流为零时电度表的转盘仍然连续转动，这种现象称为电压潜动，简称潜动。产生潜动的主要原因是由于轻负荷补偿力矩过大或电磁元件装配倾斜等引起。
电能表调整
相位调整方法：
在电压线圈非工作磁通 ΦL气隙中，放置一调节铜片，以改变铜片中涡流大小，冲而改变 Φu1相位。铜片移进，涡流加大 Φu滞后角加大，表速变慢，反之表速变快。
在电压工作磁通的磁极上，放置一短路环，环左移电阻减小 Φu滞后角加大表变快。
电能表调整
相位调整 ——U-Φu=900
电能表调整
相位调整电能表调整
相位调整 I-Φi
满载调整方法
满载调整方法,
1.改变制动力矩的力臂制动力矩等于永久磁铁产生的电磁力和力臂的乘积。因此，改变力臂的大小便可达到调整制动力矩的目的。为了改变力臂，可以调整永久磁铁和铝盘轴心的相对位置。如果铝盘转速太慢，可将永久磁铁移进轴心以减小制动力矩。反之，则将永久磁铁外移。
2.改变永久磁铁穿过铝盘的磁通移动永久磁铁，可使穿过铝盘的磁通量发生变化，
造成涡流和电磁力的变化，从而使制动转矩得到调整。
轻载调整 —— 摩擦力补偿方法
在电压工作磁通的路径上，放置一导电铜环，见图 5—
16(a)，当电压磁通中。穿过图 5—15 双重滞后调整铜环时，它将感生一电流，根据楞次定律，此电流所产生的磁通，必然与穿过此铜环的磁通方向相反，因此，当中
u自零增长时，铁芯被铜环罩住部分的磁通的增长，较未被罩住部分的增长慢。当中 u自最大值降低时，被罩住部分的降低也较未被罩住部分的降低慢，即被铜环罩住部分的磁通比未被罩住部分的磁通在相位上落后一个角度。根据电能表转动原理，这一位移可以产生一个转动力矩，用来补偿摩擦力矩。将铜环对铁芯作左右移动，可以改变补偿力矩的大小，用来调整电能表低负荷时的表速。补偿力矩的方向为超前磁通指向滞后磁通。
轻载调整 1
为了实现补偿，在电压元件工作磁通的磁路空气隙中，装设一块可以移动的铜片，
将工作磁通分为不穿过铜片的磁通 ΦU1和穿过铜片的磁通 ΦU2两部分，由于铜片中涡流的作用，使 ΦU2的相位滞后于 Φ U１
一个角度 δ角，称为“裂相”。裂相使得工作磁通穿过铝盘时，空间位置不同而且存在相位差的两个磁，通根据前面的分析，
铝盘上将产生附加转矩。
电能表调整
(3)在电压铁芯上旋进一条长的铁螺丝杆，螺丝从工作磁通中分出一部分磁力线经铝转盘而到达下磁铁，若螺丝位置对铁芯不对称，那么铁芯两侧的磁场就不对称，因而产生一个不大的力矩用来补偿摩擦力，见图 5—16(c)。
电能表调整
摩擦力补偿 ——轻载调整电能表调整
防潜装置：电能表中设置防潜装置，如图所示，
电能表转轴上固接一钢丝１，在电压线圈下部固定一钢片２。当钢片和钢丝靠近时，由于钢片２
被电压铁芯的漏磁通 Φ1磁化，当钢丝１靠近钢片
２时，其间产生电磁力矩 Mi，使转盘转速加快；
当完全靠近时，相当于没有附加力矩（吸引力指向转盘中心，不产生转矩）；稍大于时，产生一个方向相反的附加制动力矩阻止转盘转动。改变钢丝１和钢片２之间的距离及钢片面积，就改变了电磁力矩 Mi的大小。
此外，有电能表的铝盘上钻孔，防止转盘潜动。
电能表调整潜动调整负荷特性 1
由于电磁元件磁导体的磁化曲线并非线性，以及图 5—17 潜动调整 I一铁丝钩； 2一磁化舌片 3一磁通； 4一电压元件负荷增大时，电磁元件的自制动增加等因素，使电能表在不同负荷情况下，它的指示值与实际消耗的电能有所差异。电能表这些误差的变化，常以负荷曲线来表征。图 5—
18给出一般电能表的负荷曲线，它是在额定电压，额定频率，
正常使用温度,cos＝ 1.0及 cos=0.5(滞后 )的条件下测得的。
它们处于上下两条直线之间，后者是容许误差的极限。 从图 5—18可以看出，当负荷电流低于 30％时，曲线向负的方向弯曲，这是由于电流铁芯磁化曲线的非直线性及摩擦力矩所造成的。
负荷特性 2
超过额定电流，特性曲线又向负的方向弯曲，这是由电流磁通自制动力矩增加所引起。电流磁通制动力矩正比于电流磁通的平方与铝盘转速的乘积，而驱动力矩仅与电流成正比，因而在负荷电流增大时，负荷曲线向负方向下降。改善电能表负荷特性的方法，可从大负荷与小负荷两个方面进行 。
负荷特性 3
大负荷时主要矛盾是电流磁通自制动力矩的增加，从这一点出发，可以采取的措施是,(1)增大电能表常数 (即转盘每转的瓦时数 )，降低转动元件的转速，为此选用强磁性制动磁钢。 (2)添加过负荷补偿装置，即用磁分路将一部分电流磁通分出，使之不通过铝转盘，当负荷电流增大时，通过磁分路的磁通也增大，磁分路到某 +程度时即达到饱和，饱和 Sm过磁分路的磁通就不随负荷电流成正比增大，因而使通过铝转盘的 I作磁通相对增大,9S动力矩也随之增大，使电流特性曲线保持平直。 (3)增加电压工作磁通，驱动力矩与电压电流工作磁通的乘积成比例，
若电压磁通增加，电流磁通对于驱动力矩的比例相对降低，
电流磁通自制动力矩也随着减小，因而过负荷曲线得到改善。
负荷特性 5
在小负荷时特性曲线受摩擦力与铁芯导磁非线性的影响较大，为此，可以采取以下措施：
(1)减轻转动部件的重量；
(2)改进下轴承结构，如采用双宝石轴承；
(3)提高计数器各部件光洁度；
(4)电流铁芯选用 高导磁的材料；
合理选择电流铁心参数；
增加驱动力矩电能表负荷曲线电能表启动灵敏度电能表误差
温度影响
频率影响
电压影响
倾斜影响
自热影响
电压、电流波形畸变影响电能表温度误差特性电能表温度误差补偿频率影响
频率影响：电压线圈的阻抗随频率的升高而增大，
是电压线圈里的电流减小，从而电压磁通减小、
驱动力减弱，导致表速变慢。
有功电能表接线
直接接入式有功电能表接线
经互感器接入式有功电能表接线
用单相电能表计量 380V单相负载有功电能表接线
用单相电能表计量 380V单相负载
c osABABAB IUP?
)30co s (1ABAN IUP
)30co s (2BABN IUP
21 PPP )]30c o s ()30[ c o s (ABAN IU
c o sc o s3 ABABABAN IUIU
单相电能表接线
DDS988 单相电子式电能表接线图单项电能表接线
DDS988 单相电子式电能表接线图 (继电器 )
三相四线有功电能表的接线
直接接入式三相四线有功电能表的接线三相电能表接线三相四线有功电能表的接线
DDS988 三单相电子式电能表接线图三相四线有功电能表的接线
经互感器接入式三相四线有功电能表的接线三相电能表经互感器接线三相三线有功电能表的接线
直接接入式三相三线有功电能表的接线
经互感器接入式电能表的联合接线第七节 电能表的错误连接
地线与火线颠倒
电能表同名端反接
连接片没有接上（俗称摘钩）
三相四线有功电能表的错误连接电能表的电压线圈零线断开三相四线有功电能表的错误连接
三相四电能表的电压线圈零线断开
电压线圈断线（摘钩）
经电流互感器接入的电能表电流线圈断线
电流线圈极性接反三相三线有功电能表的错误连接
A相电流极性接反
)s in2/1c o s2/3()1 5 0(1 aabaab IUIUP?
)s in2/1c o s2/3()30(2 ccbccb IUIUP?
s in21 UIPPP
三相三线有功电能表的错误连接三相三线有功电能表的错误连接
电压相序接错（ abc接成 bca）
其它错误接线
s i n)90c o s (1 aababc IUIUP
)s in2/1c o s2/3()1 5 0c o s (2 cbccac IUIUP
)60co s (321UIppp
三相三线有功电能表的错误连接三相无功电能测量单项正弦型无工电能表三相无功电能测量
三项正弦型无功电能表三相无功电能测量
900跨相型无功电能表三相无功电能测量
带附加电流线圈的三相 900跨相型无功电能表三相无功电能测量
600型无功电能表三相无功电能测量
1.结构及工作原理
2.两元件型三相三线型无功电能表
)30s in ()1 5 0s in ( 1111 AU B CIAU B CQ KKM
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三相无功电能测量
三元件型无功电能表三相无功电能测量
三元件型无功电能表
)1 8 0s in ()1 8 0s in ( 121 BUCAIAUBQ KKM
)1 8 0s in (1 CICUAK
CCABCAABI IUKIUKIUK s i ns i ns i n 12
第五节 互感器
互感器标准 IEC44-1:1996及 GB1208-1997《
电流互感器,；
IEC60044-2:1997及 GB1207-1997,电压互感器,标准 互感器的用途与结构
1.互感器的用途
2.互感器的一般结构
互感器的正确使用
1.电压互感器的接线使用注意事项
2.电流互感器的接线使用注意事项互感器
电力系统要安全经济运行，必须装置一些测量仪表，以测量电路中各种电气量，如电压、电流、功率、电能等。我们经常还会遇到测量较高电压和较大电流的各种电气量，
为了更方便更正确地获得这种被测量的数值，测量用互感器是不可缺少的。
仪表与互感器配合使用，可以使仪表制造的规格标准化
（如 100:5Ａ），且可以利用互感器扩大测量范围，仪表测量准确度也容易提高。此外，仪表的安装地点及被测量回路的连接方式可以灵活选择。
利用互感器测量，还可以保护操作人员免除接触高压的危险。因为操作人员使用的仪表是接在互感器二次电路上，
二次电路的电压不高，并且通常都有一端接地。
互感器户外干式组合互感器装入式发电机套管型电流互感器互感器结构
互感器可分为测量用互感器和保护用互感器两种。
还可分为电流互感器的和电压互感器。
电流互感器的原理结构与一般变压器相似。
由两个绕制在团合铁芯上，彼此绝缘的绕组（一次绕组和二次绕组）所组成，其匝数分别为 N1和 N2如图所示，一次绕组与被测电路串联，二次绕组与测量仪表的电流线圈相串联。
互感器结构互感器工作原理
电流互感器的工作原理与一般变压器的工作原理基本相同。当一次绕组中有电流 I1通过时，由一次绕组的磁动势 I1N1产生的磁通绝大部分通过铁芯而闭合。从而在二次绕组中感应出电动势 E2。
如果二次绕组接有负荷，那么二次绕组中就有电流 I2通过，二次绕组的磁动势 I2N2也产生磁通，
其绝大部分也通过铁芯闭合。因此铁芯中的磁通是一个由一、二次绕组的磁动势共同产生的合成磁通 Φ，称为主磁通。根据磁动势平衡原理可以得到：
互感器工作原理
KIN=I1/I2=N2/N1
即理想电流互感器两侧的电流大小和它们的绕组匝数成反比，并且等于常数 KIN，
称为电流互感器的额定变比。
由公式得到,I1=K1NI2
这是电流互感器的基本计算公式，根据它可从电流互感器铭牌上标出的额定变比 K1N
及二次回路电流表的读数 I2计算出被测电流 I1。
电流互感器的工作特性
正常工作情况下，电流互感器的工作状态与普通变压器有显著的区别，主要表现以下几个方面：
（１）电流互感器的一次电流不随二次的负荷变化，它取决于一次电路的负荷。
（２）电流互感器二次电路所消耗的功率随二次电路阻抗的增大而增大。
（３）接到二次电路都是此内阻很小的仪表，如电流表以及功率、电能表的电流线圈等，所以其工作状态接近于短路状态。
电流互感器的工作特性
此外，为了保证精确测量，希望电流互感器没有误差，但实际上是不可能的。为了减少误差，要求激磁电流愈小愈好。因此一般电流互感器铁芯磁通密度较低，在 0.08～ 0.1Ｔ范围。
普通电流互感器的铁芯通常制成芯式，材料是优质硅钢片。为了减少涡流损耗，片与片之间彼此绝缘。
准确度级别高的实验室型电流互感的铁芯，是用坡莫合金制成，其截面为圆环形，这种合金只有较高的起始导磁率、最大导磁率以及很小的损耗。
电流互感器的主要参数
在国家标准 GB1208 － 87中对电流互感器的参数有明确定义及规定。
１．额定一次电流 I1N：作为互感器性能基准的一次电流值。各种互感的 I1N不同，可为 0.1～ 50000Ａ。在使用时被测电流应接近 I1N，此时误差较小。
２．额定二次电流 I2N：作为互感器性能基准的二次电流值。 I2N通常为 1Ａ或 5Ａ，这是为了使量限为 1Ａ和 5Ａ的电流表能适用于各种电流量限的测量。
３．额定变流比 K1N：额定一次电流与额定二次电流比，
理想情况下即为匝数比。
电流互感器的主要参数
４．额定负荷：电流互感器的负荷是二次回路的阻抗，即二次绕组的 K1,K2端之间所接全部仪表及导线的组抗。每个电流互感器在实际应用时所接的负荷并不相同，为了确定电流互感器准确度必须对负荷值有所规定，称为额定负荷。电流互感器在额定电流和额定负荷下运行时，二次所输出的容量称额定容量。
由于大多数电流互感器的 I2N为５Ａ,SN与 ZN之间只差一个系数，即额定容量与额定负荷均可说明二次回路的总阻抗，因此额定负荷也常用额定容量伏安数表示。
电流互感器的主要参数
５．设备最高电压：根据设备的绝缘条件及其它性能，允许长期运行的最高相间电压的有效值。
6,准确度等级：准确度等级是对电流互感器所指定的误差等级。在规定使用条件下，互感器的误差应在规定限度之内。电流互感器的准确度级别用额定电流下所规定的允许电流误差来划分。测量用电流互感器分 5,3,1,0.5,0.2,0.1级。
仪用互感器分 0.2,0.1,0.05,0.02,0.01级。
电流互感器的误差
变比误差
相角误差,简称角差。它是旋转 180° 后的二次磁势安匝数与一次磁势安匝数之间的相位差。
影响误差的因素
（１）激磁电流 I0对误差的影响
（２）一次电流的影响，当电流互感器工作在小电流时，由于硅钢片磁化曲线的非线性影响，其初始的磁通密度较低，因而导磁率 μ小，引起的误差增大。所以在选择电流互感器容量时，不能选得过大，以避免在小电流下运行。
电流互感器的误差
（３）二次负荷的影响：二次负荷阻抗Ｚ b增加
（如多接几块仪表），由于一次电流 I1变不，当
Ｚ增加时（设负荷功率因数 cosΦ2不变），则二次电流 I2减小,I10 N1增加，因此比差及角差增大。
当二次负荷功率因数角 Φ2增加时，比差增大，而角差减小；反之亦然。但此部分比差和角差的变化很小，在实用中对准确度等级低的互感器而言可以忽略不计。
（４）电源频率的影响：频率降低时，将使 Φ2等减小，影响误差，其间关系如图所示。
电流互感器的误差电压互感器的结构与工作原理
结构：电压互感器的工作原理、结构和接线方式与电力变压器相似，同样是由相互绝缘的一次、二次绕组绕在公共的闭合铁芯上组成的，如图所示。
其主要区别是二者容量不同，且电压互感器是在接近空载的状态下工作的。
电压互感器的工作原理电压互感器的工作原理
电压互感器是将高电压变化为低电压供电给仪表，
所以它的一次匝数 N1多，二次匝数 N2少，一次绕组与被测电压并联，二次绕组与电压表、电能表的电压线圈等并联。
当一次绕组加上电压时铁芯内有交变主磁通 Φ通过，一、二次绕组分别有感应电势 E和 E2。将电压互感器二次绕组阻抗折算到一次侧后，可以得到如图和所示的Ｔ形等值电路图,
从等值电路图中得到,
KuN=U1/U2=N1/N2
电压互感器的工作原理
这就是理想电压互感器的电压变比，称为额定变比。即理想电压互感器一次绕组电压Ｕ 1与二次绕组电压 U2的比值是个常数，
等于一次绕组和二次绕组的匝数比。被测电压 U1的大小为,
U1=KuNU2
这是电压互感器的基本计算公式，由此可根据二次回路电压表的读数 U2及额定电压比 KUN求出被测电压 U1。
电压互感器的主要参数
额定电压比：额定一次电压 U1N与额定二次电压
U2N之比，用符号 KUN表示。
准确度等级,准确度等级是对电压互感器所指定的误差等级。在规定使用条件下，互感器的误差应在规定限度之内。
目前用于电力系统中的国产电压互感器准确度等级有 0.1级,0.2级,0.5级,1.0级和 3.0级。其中 0.2级以上的互感器主要用于试验室进行功率，
电能的精密测量或用来校验低等级的互感器。其中 0.5级的互感器在电力系统电能计量中得到广泛的应用。
电压互感器的主要参数
额定二次负荷：二次负荷是指接在电压互感器二次回路电压表功率表及电能表的电压线圈以及连接导线的总阻抗。
负荷通常以视在功率伏安值表示，并以二次电压为计算基础。
额定二次负荷是指用来确定互感器的二次线圈是否符合规定的准确度等级要求所依据的负荷值。在产品铭牌上标注的额定二次负荷与准确度等级是相对应的。电压互感器在额定电压及额定二次负荷下运行时，二次输出的容量为额定容量。
产品铭牌上标定的额定二次负荷通常用额定容量ＶＡ数表示，其输出标准值有１０，１５，３０，５０，７５，１
００，１５０ＶＡ等。
电压互感器的误差
前提到的公式是忽略绕组的铜电阻压降及漏阻抗压降。实际上，电压互感器是有铁损和铜损的，
绕组中有阻抗压降。电压互感器存在着比差和角差。
１．比差：比差等于折算到一次回路的二次电压与实际一次电压的差值
２．相角差：相角差简称角差。是指一次电压与旋转１８０ ° 后二次电压相量间的相位差，当旋转后的二次电压超前于一次电压相量时，角差为正值，反之，角差为负值。
电压互感器的误差
电压互感器的误差同样受到铁芯材料、磁路结构、
一、二次绕组的阻抗及二次负荷 Zb的影响，电压互感器误差与二次负荷的关系见图。
为了提高电压互感器测量的准确度，减少误差，
除了选择合适的铁芯材料外，更重要的是减小绕组的电阻。此外可以采用附加绕组补偿法，即在二次绕组上并绕一个附加绕组 NK，利用 NK上产生的感应电势，使输出电压的大小和相位上得到补偿，从而达到减小比差和角差的目的。其原理接线如图所示。
互感器接线
电压互感器的接线方式
1.V,v接法
2.Y,yn接法
3.YN,yn接法
电流互感器的接线方式
1.两相星型接线
2.三相星型接线
3.分接线电压互感器的接线方式电流互感器的接线方式电流互感器的选择
（１）额定电压的选择，电流互感器的额定电压必须大于实际工作电压
（２）额定变比的选择长期通过电流互感器的最大工作电流应小于或等于互感器一次额定电流Ｉ 1N，最好使电流互感器在额定电流附近运行，这样测量就更准确。
（３）准确度等级的选择依据电流互感器在额定工作条件下所产生的变比误差，规定了准确等级。
电流互感器的选择
（４）额定容量的选择,电流互感器的额定容量就是二次额定电流 I2通过二次额定负荷 Z2N所消耗的视在功率 S2N，接入电流互感器二次负荷容量
S2应满足,
即 0.25S2N ≤ S2 ≤ S2N
这样，其误差才不会超过给定的准确等级。
由于电流互感器的二次额定电流 I2N已标准化。一般为５Ａ。所以二次负荷容量 S2主要决定于表计阻抗，接头接触电阻（一般取 0.05～ 0.1Ω）以及导线电阻。前二者为确定值，唯有导线电阻为定值，校验时必须予以注意。
使用电流互感器应注意的问题
（１）电流互感器绕组应按减极性连接，如图所示。电流互感器一次及二次绕组的端子上有极性标志。一次绕组出线端首端标为 L1，末端为 L2；二次绕组出线端标为 K1，末端标为 K2。一次电流自 L1端流向 L2端时，二次电流自 K1流出，经外部回路流回 K2。从电流互感器一次绕组和二次绕组的同极性端子（ L1，Ｋ１；Ｌ２,K2）来看，
电流 I1和 I2的方向是相反的，这种极性关系称为“减极性”。
（２）运行中电流互感器二次线圈不许开路。
（３）电流互感器二次侧应可靠地接地，防止一次侧的高电压窜入二次侧。但只允许有一个接地点，在接近电流互感器端子箱内，经端子接地。
（４）为了保证计算的准确性和电网的安全运行，计量用的电流互感器次级回路必须专用。
电压互感器的选择
（１）额定电压的选择：电压互感器的额定电压系指加于三相电压互感器一次绕组上的线电压，是绕组能够长期工作的电压，有６、１０、３５ｋＶ等；选择时，电压互感器一次绕组额定电压应大于接入的被测电压的 0.9倍，小于被测电压的 1.1倍。
即,0.9Ux/<UN<1.1Ux
（２）准确度等级的选择,作为电能计量用的电压互感器，
应选用 0.2级或 0.5级。
（３）接线方式的选择 __电压互感器的接线方式有多种，
作为计量有功电能和无功电能时，常用图中（ a）和（ b）
两种接线方式。
电压互感器的选择
（４）额定容量的选择,按照二次负荷取用的总视在功率Ｓ选择电压互感器的?额定容量 S2
0.25SN≤S≤SN
电压互感器每相的二次负荷并不一定相等，因此应按最大一相取用的负荷功率来考虑选择，即,
0.25SN≤Smax≤SN
二次负荷取用总视在功率计算,
式中,Pn——各仪表消耗的有功功率；
Qn——各仪表消耗的无功功率。
对于三相电压互感器，由于互感器和负荷接线方式不同，其二次负荷容量的计算方法就不同。
使用电压互感器应注意的问题
为了达到安全和准确测量的目的，必须注意以下事项：
（１）按要求的相序进行接线，防止接错极性，
否则将引起某一相电压升高 倍
（２）电压互感器二次侧应可靠接地，以保证人身及仪表的安全；
（３）电压互感器二次侧严禁短路。
3
在电力系统中，发电量和用电量都是以电能作为计算标准的，因此电能的测量是一种必不可少的测量。
我们知道，电能等于功率与时间的乘积。在测量发电机发出多少电能或负载吸收多少电能时，测量仪表不仅要反映出发电机发出多少功率或负载吸收多少功率，而且还要反映出功率延续的时间，
即要反映出电能随时间积累的总和。电能表就是用来测量某一段时间内，发电机发出多少电能或负载吸收多少电能的仪表。
本章主要介绍感应系电能表的结构、工作原理和使用方法，三相有功和无功电能表等。
电能表的分类
电能表就是电度表。电能表按其结构、工作原理和测量对象等可以分为许多类，且分类方法也很多。
１．按结构和工作原理可分为电气机械式电能表和数字式电能表两大类。
电气机械式电能表又分为电动系和感应系两类。
电能表的分类
电动系电能表相当于把电动系功率表的游丝去掉，
采用多少个活动线圈，加上换向装置，让它的活动部分可以连续转动，从而进行电能测量。用来测量直流电能的电能表就是电动系电能表。由于电动系电能表结构复杂、造价高，所以对于需要量大、用来测量交流电能的电能表不宜采用电动系结构。
感应系电能表是用于交流电能测量的仪表，它的转动力矩较大，结构牢固，价格便宜。目前仍是国内外大量使用的一类交流电能表。
电能表的分类
（２）数字式电能表。数字式电能表是随着电子技术的发展而出现的一种新型电能表。它的优点是没有转动部分，准确度高。例如国内市场上，
已有 0.02级,0.05级,0.1和 0.2级数字式标准电能表；国外德国西门子公?司生产的准确度为
0.2级的 7EC1021-1A型三相安装式数字电能表以及西纽姆伯格（Ｓｃｈｌｕｍｂｅｒｇｅｒ）
公司推出的ＳＰＡ系列单相数字电能表等就是这一类新型电能表。尽管数字电能表由于结构复杂，
成本较高，可靠性较差等原因，使得它尚未被广泛应用，但它仍是一种很有发展前途的新型仪表。
电能表的分类
２．根据使用，电能表分为单相电能表和三相电能表。
３．根据测量对象的不同，电能表可分为有功电能表和无功电能表两类。有功?电能表用来测量有功电能，无功电能表用来测量无功电能。
４．根据电能表的准确度不同，可分为一般电能表和用于校验一般电能表的标准电能表。
电能表的分类
５．按照用途不同，电能表可分为普通使用的电能表和作特殊使用的特种电能表。特种电能表有以下几种：
（１）用来自动监视并控制用电单位日用电量及电能计量控制的电力定量器。
（２）附带有测量在一定积算周期内最大平均功率指示器的最大需量电能表。
（３）测量线路损耗的铜损电能表（如 DD14-2
型）。
（４）测量大型含铁心电器（如变压器）铁心损耗的铁损电能表（如 DD14-1型）。
感应型电能表
由一个或几个固定的交流电磁铁产生的磁场与其在可动导体元件中感应的电流相互作用而工作的仪表称为感应仪表。它的主要用途是测量交流电能。本章以单相电能表为例说明其结构、工作原理、误差及调整方法。
感应系电能表作为测量的专用仪表，在电力系统的发电，供电和用电的各个环节中，
得到了广泛的应用。感应系电能表的种类、
型号尽管很多，但是它们的基本结构都是相似的。
感应型电能表的结构和工作原理
感应系单相交流电能表有切线型和射线型二种形式，图是它的结构示意图，
两种结构的主要区别是铁心平面安放位置不同。
感应型电能表的结构和工作原理交流单相电能表的结构
1.电压线圈
2.电流线圈
3.铝盘
4.转轴
5.上轴承
6.下轴承
7.蜗轮、蜗杆
8.永久磁钢
9.计数装置
10.端纽
11.铭牌感应型电能表的结构
图中包括以下几个主要部分
１．测量机构
（１）驱动元件：即产生转动力矩的元件，
包括固定线圈的可动铝盘。固定线圈有电压线圈１，与负载并联；电流线圈２，与负载串联，二线圈产生的三个交变磁通，
都穿过铝盘，故名为“三磁通”铝盘在磁通作用下感应涡流，并与磁通相互作用，
产生电磁力。
感应型电能表的结构
（２）制动元件：为使铝盘在不同转动力矩作用下能产生不同转速，需要有一个与速度成一定比例的制动力矩，电能表制动力矩由永久磁铁５与铝盘组成。因此永久磁铁产生的制动力矩方向总是与转矩方向相反。
（３）积算机构：用来计算电能表铝盘的转数，
以实现电能的测量和积算。它包括安装在转轴上的蜗杆６、蜗轮７、计数器 ——齿轮和字轮。
２．补偿调整装置（如轻载调整、相角调整、温度补偿等）。
３．辅助部件（表盖、底座、基架端钮盒和铬牌等）。
感应型电能表的结构 1
感应型电能表的结构 2
感应型电能表的结构 3
感应型电能表工作原理 1
电压线圈通入交流电压之后，产生 ΦU,ΦU分为两部分交变磁通；
穿过铝盘的部分 ΦU1称为工作磁通；
不穿过铝盘而自行闭合的部分 ΦL称为非工作磁通；
调节 ΦL大小可以改变 ΦU1 与电压Ｕ的相位差；
电流线圈通入负载电流后，产生交变磁通 ΦI,Φ I二次穿过铝盘，分别标以 ΦI1,ΦI2 见图。
感应型电能表工作原理 2
三个交变磁通 Φu1,ΦI1,ΦI2 穿过铝盘，分别感应出涡流 Iu,Ii，磁通与涡流之间相互作用产生的电磁力矩，驱使铝盘转动
变交磁通 Φu1,ΦI1,ΦI2 不但所处的空间不同，
而且初相也不同。两者结合起来就形成了“移进磁场”。可以证明移进磁场的移进方向是从相位超前的磁通位置移向相位滞后的磁通位置，这也是驱动铝盘转动的方向。
感应型电能表工作原理 3
感应型电能表工作原理 4
转动力矩由两部分所组成：电压磁通由 Φu1与电流磁通所产生的涡流 Ii，
相互作用而产生，电流磁通 ΦI1,
ΦI2与电压磁通所产生的涡流 Iu相互作用所产生。我们可以分四个区域来研究电能表力矩的产生感应型电能表工作原理 5
感应型电能表工作原理 6
感应型电能表工作原理 7
感应型电能表工作原理 8
感应型电能表工作原理 9
感应型电能表工作原理 10
s inIUKM
c o s11 IU iKM
co s22 UI iKM
c o sc o s 2121 UIIUD iKiKMMM
c o sfK IU
c o sK U IM D?
KnMMMM IUmZ
电能表向量图电能表调整
相位调整（力率调整）,为保证 ψ＝ 90° － Φ，
电能表中设置一个或两个调节装置，此即相位调整，也称力率调整。
满载调整,在额定电压，额定电流和 COSΦ＝１
的条件下调整制动力矩，使铝盘转速和负载功率之间满足ｎ＝ＣＰ的关系，叫做满载调整。
轻载调整（摩擦力补偿）,电能表传动部分存在摩擦力，在轻载时，由于转动力矩较小会造成很大的误差。负载电流很小时，铝盘甚至不能转动。
为此，在电能表中装有轻载调整节装置，用来补偿轻载时的摩擦误差。
电能表调整
潜动调整,有时经过轻负荷调整以后，可能出现这样一种现象，即当负荷电流为零时电度表的转盘仍然连续转动，这种现象称为电压潜动，简称潜动。产生潜动的主要原因是由于轻负荷补偿力矩过大或电磁元件装配倾斜等引起。
电能表调整
相位调整方法：
在电压线圈非工作磁通 ΦL气隙中，放置一调节铜片，以改变铜片中涡流大小，冲而改变 Φu1相位。铜片移进，涡流加大 Φu滞后角加大，表速变慢，反之表速变快。
在电压工作磁通的磁极上，放置一短路环，环左移电阻减小 Φu滞后角加大表变快。
电能表调整
相位调整 ——U-Φu=900
电能表调整
相位调整电能表调整
相位调整 I-Φi
满载调整方法
满载调整方法,
1.改变制动力矩的力臂制动力矩等于永久磁铁产生的电磁力和力臂的乘积。因此，改变力臂的大小便可达到调整制动力矩的目的。为了改变力臂，可以调整永久磁铁和铝盘轴心的相对位置。如果铝盘转速太慢，可将永久磁铁移进轴心以减小制动力矩。反之，则将永久磁铁外移。
2.改变永久磁铁穿过铝盘的磁通移动永久磁铁，可使穿过铝盘的磁通量发生变化，
造成涡流和电磁力的变化，从而使制动转矩得到调整。
轻载调整 —— 摩擦力补偿方法
在电压工作磁通的路径上，放置一导电铜环，见图 5—
16(a)，当电压磁通中。穿过图 5—15 双重滞后调整铜环时，它将感生一电流，根据楞次定律，此电流所产生的磁通，必然与穿过此铜环的磁通方向相反，因此，当中
u自零增长时，铁芯被铜环罩住部分的磁通的增长，较未被罩住部分的增长慢。当中 u自最大值降低时，被罩住部分的降低也较未被罩住部分的降低慢，即被铜环罩住部分的磁通比未被罩住部分的磁通在相位上落后一个角度。根据电能表转动原理，这一位移可以产生一个转动力矩，用来补偿摩擦力矩。将铜环对铁芯作左右移动，可以改变补偿力矩的大小，用来调整电能表低负荷时的表速。补偿力矩的方向为超前磁通指向滞后磁通。
轻载调整 1
为了实现补偿，在电压元件工作磁通的磁路空气隙中，装设一块可以移动的铜片，
将工作磁通分为不穿过铜片的磁通 ΦU1和穿过铜片的磁通 ΦU2两部分，由于铜片中涡流的作用，使 ΦU2的相位滞后于 Φ U１
一个角度 δ角，称为“裂相”。裂相使得工作磁通穿过铝盘时，空间位置不同而且存在相位差的两个磁，通根据前面的分析，
铝盘上将产生附加转矩。
电能表调整
(3)在电压铁芯上旋进一条长的铁螺丝杆，螺丝从工作磁通中分出一部分磁力线经铝转盘而到达下磁铁，若螺丝位置对铁芯不对称，那么铁芯两侧的磁场就不对称，因而产生一个不大的力矩用来补偿摩擦力，见图 5—16(c)。
电能表调整
摩擦力补偿 ——轻载调整电能表调整
防潜装置：电能表中设置防潜装置，如图所示，
电能表转轴上固接一钢丝１，在电压线圈下部固定一钢片２。当钢片和钢丝靠近时，由于钢片２
被电压铁芯的漏磁通 Φ1磁化，当钢丝１靠近钢片
２时，其间产生电磁力矩 Mi，使转盘转速加快；
当完全靠近时，相当于没有附加力矩（吸引力指向转盘中心，不产生转矩）；稍大于时，产生一个方向相反的附加制动力矩阻止转盘转动。改变钢丝１和钢片２之间的距离及钢片面积，就改变了电磁力矩 Mi的大小。
此外，有电能表的铝盘上钻孔，防止转盘潜动。
电能表调整潜动调整负荷特性 1
由于电磁元件磁导体的磁化曲线并非线性，以及图 5—17 潜动调整 I一铁丝钩； 2一磁化舌片 3一磁通； 4一电压元件负荷增大时，电磁元件的自制动增加等因素，使电能表在不同负荷情况下，它的指示值与实际消耗的电能有所差异。电能表这些误差的变化，常以负荷曲线来表征。图 5—
18给出一般电能表的负荷曲线，它是在额定电压，额定频率，
正常使用温度,cos＝ 1.0及 cos=0.5(滞后 )的条件下测得的。
它们处于上下两条直线之间，后者是容许误差的极限。 从图 5—18可以看出，当负荷电流低于 30％时，曲线向负的方向弯曲，这是由于电流铁芯磁化曲线的非直线性及摩擦力矩所造成的。
负荷特性 2
超过额定电流，特性曲线又向负的方向弯曲，这是由电流磁通自制动力矩增加所引起。电流磁通制动力矩正比于电流磁通的平方与铝盘转速的乘积，而驱动力矩仅与电流成正比，因而在负荷电流增大时，负荷曲线向负方向下降。改善电能表负荷特性的方法，可从大负荷与小负荷两个方面进行 。
负荷特性 3
大负荷时主要矛盾是电流磁通自制动力矩的增加，从这一点出发，可以采取的措施是,(1)增大电能表常数 (即转盘每转的瓦时数 )，降低转动元件的转速，为此选用强磁性制动磁钢。 (2)添加过负荷补偿装置，即用磁分路将一部分电流磁通分出，使之不通过铝转盘，当负荷电流增大时，通过磁分路的磁通也增大，磁分路到某 +程度时即达到饱和，饱和 Sm过磁分路的磁通就不随负荷电流成正比增大，因而使通过铝转盘的 I作磁通相对增大,9S动力矩也随之增大，使电流特性曲线保持平直。 (3)增加电压工作磁通，驱动力矩与电压电流工作磁通的乘积成比例，
若电压磁通增加，电流磁通对于驱动力矩的比例相对降低，
电流磁通自制动力矩也随着减小，因而过负荷曲线得到改善。
负荷特性 5
在小负荷时特性曲线受摩擦力与铁芯导磁非线性的影响较大，为此，可以采取以下措施：
(1)减轻转动部件的重量；
(2)改进下轴承结构，如采用双宝石轴承；
(3)提高计数器各部件光洁度；
(4)电流铁芯选用 高导磁的材料；
合理选择电流铁心参数；
增加驱动力矩电能表负荷曲线电能表启动灵敏度电能表误差
温度影响
频率影响
电压影响
倾斜影响
自热影响
电压、电流波形畸变影响电能表温度误差特性电能表温度误差补偿频率影响
频率影响：电压线圈的阻抗随频率的升高而增大，
是电压线圈里的电流减小，从而电压磁通减小、
驱动力减弱，导致表速变慢。
有功电能表接线
直接接入式有功电能表接线
经互感器接入式有功电能表接线
用单相电能表计量 380V单相负载有功电能表接线
用单相电能表计量 380V单相负载
c osABABAB IUP?
)30co s (1ABAN IUP
)30co s (2BABN IUP
21 PPP )]30c o s ()30[ c o s (ABAN IU
c o sc o s3 ABABABAN IUIU
单相电能表接线
DDS988 单相电子式电能表接线图单项电能表接线
DDS988 单相电子式电能表接线图 (继电器 )
三相四线有功电能表的接线
直接接入式三相四线有功电能表的接线三相电能表接线三相四线有功电能表的接线
DDS988 三单相电子式电能表接线图三相四线有功电能表的接线
经互感器接入式三相四线有功电能表的接线三相电能表经互感器接线三相三线有功电能表的接线
直接接入式三相三线有功电能表的接线
经互感器接入式电能表的联合接线第七节 电能表的错误连接
地线与火线颠倒
电能表同名端反接
连接片没有接上（俗称摘钩）
三相四线有功电能表的错误连接电能表的电压线圈零线断开三相四线有功电能表的错误连接
三相四电能表的电压线圈零线断开
电压线圈断线（摘钩）
经电流互感器接入的电能表电流线圈断线
电流线圈极性接反三相三线有功电能表的错误连接
A相电流极性接反
)s in2/1c o s2/3()1 5 0(1 aabaab IUIUP?
)s in2/1c o s2/3()30(2 ccbccb IUIUP?
s in21 UIPPP
三相三线有功电能表的错误连接三相三线有功电能表的错误连接
电压相序接错（ abc接成 bca）
其它错误接线
s i n)90c o s (1 aababc IUIUP
)s in2/1c o s2/3()1 5 0c o s (2 cbccac IUIUP
)60co s (321UIppp
三相三线有功电能表的错误连接三相无功电能测量单项正弦型无工电能表三相无功电能测量
三项正弦型无功电能表三相无功电能测量
900跨相型无功电能表三相无功电能测量
带附加电流线圈的三相 900跨相型无功电能表三相无功电能测量
600型无功电能表三相无功电能测量
1.结构及工作原理
2.两元件型三相三线型无功电能表
)30s in ()1 5 0s in ( 1111 AU B CIAU B CQ KKM
)30s in ()210s in ( 222 ICU B AICU A CQ KKM
)]30s in ()30[ s in (21IUQQQ KMMM
s in3s in3 UIKK IU
三相无功电能测量
三元件型无功电能表三相无功电能测量
三元件型无功电能表
)1 8 0s in ()1 8 0s in ( 121 BUCAIAUBQ KKM
)1 8 0s in (1 CICUAK
CCABCAABI IUKIUKIUK s i ns i ns i n 12
第五节 互感器
互感器标准 IEC44-1:1996及 GB1208-1997《
电流互感器,；
IEC60044-2:1997及 GB1207-1997,电压互感器,标准 互感器的用途与结构
1.互感器的用途
2.互感器的一般结构
互感器的正确使用
1.电压互感器的接线使用注意事项
2.电流互感器的接线使用注意事项互感器
电力系统要安全经济运行，必须装置一些测量仪表，以测量电路中各种电气量，如电压、电流、功率、电能等。我们经常还会遇到测量较高电压和较大电流的各种电气量，
为了更方便更正确地获得这种被测量的数值，测量用互感器是不可缺少的。
仪表与互感器配合使用，可以使仪表制造的规格标准化
（如 100:5Ａ），且可以利用互感器扩大测量范围，仪表测量准确度也容易提高。此外，仪表的安装地点及被测量回路的连接方式可以灵活选择。
利用互感器测量，还可以保护操作人员免除接触高压的危险。因为操作人员使用的仪表是接在互感器二次电路上，
二次电路的电压不高，并且通常都有一端接地。
互感器户外干式组合互感器装入式发电机套管型电流互感器互感器结构
互感器可分为测量用互感器和保护用互感器两种。
还可分为电流互感器的和电压互感器。
电流互感器的原理结构与一般变压器相似。
由两个绕制在团合铁芯上，彼此绝缘的绕组（一次绕组和二次绕组）所组成，其匝数分别为 N1和 N2如图所示，一次绕组与被测电路串联，二次绕组与测量仪表的电流线圈相串联。
互感器结构互感器工作原理
电流互感器的工作原理与一般变压器的工作原理基本相同。当一次绕组中有电流 I1通过时，由一次绕组的磁动势 I1N1产生的磁通绝大部分通过铁芯而闭合。从而在二次绕组中感应出电动势 E2。
如果二次绕组接有负荷，那么二次绕组中就有电流 I2通过，二次绕组的磁动势 I2N2也产生磁通，
其绝大部分也通过铁芯闭合。因此铁芯中的磁通是一个由一、二次绕组的磁动势共同产生的合成磁通 Φ，称为主磁通。根据磁动势平衡原理可以得到：
互感器工作原理
KIN=I1/I2=N2/N1
即理想电流互感器两侧的电流大小和它们的绕组匝数成反比，并且等于常数 KIN，
称为电流互感器的额定变比。
由公式得到,I1=K1NI2
这是电流互感器的基本计算公式，根据它可从电流互感器铭牌上标出的额定变比 K1N
及二次回路电流表的读数 I2计算出被测电流 I1。
电流互感器的工作特性
正常工作情况下，电流互感器的工作状态与普通变压器有显著的区别，主要表现以下几个方面：
（１）电流互感器的一次电流不随二次的负荷变化，它取决于一次电路的负荷。
（２）电流互感器二次电路所消耗的功率随二次电路阻抗的增大而增大。
（３）接到二次电路都是此内阻很小的仪表，如电流表以及功率、电能表的电流线圈等，所以其工作状态接近于短路状态。
电流互感器的工作特性
此外，为了保证精确测量，希望电流互感器没有误差，但实际上是不可能的。为了减少误差，要求激磁电流愈小愈好。因此一般电流互感器铁芯磁通密度较低，在 0.08～ 0.1Ｔ范围。
普通电流互感器的铁芯通常制成芯式，材料是优质硅钢片。为了减少涡流损耗，片与片之间彼此绝缘。
准确度级别高的实验室型电流互感的铁芯，是用坡莫合金制成，其截面为圆环形，这种合金只有较高的起始导磁率、最大导磁率以及很小的损耗。
电流互感器的主要参数
在国家标准 GB1208 － 87中对电流互感器的参数有明确定义及规定。
１．额定一次电流 I1N：作为互感器性能基准的一次电流值。各种互感的 I1N不同，可为 0.1～ 50000Ａ。在使用时被测电流应接近 I1N，此时误差较小。
２．额定二次电流 I2N：作为互感器性能基准的二次电流值。 I2N通常为 1Ａ或 5Ａ，这是为了使量限为 1Ａ和 5Ａ的电流表能适用于各种电流量限的测量。
３．额定变流比 K1N：额定一次电流与额定二次电流比，
理想情况下即为匝数比。
电流互感器的主要参数
４．额定负荷：电流互感器的负荷是二次回路的阻抗，即二次绕组的 K1,K2端之间所接全部仪表及导线的组抗。每个电流互感器在实际应用时所接的负荷并不相同，为了确定电流互感器准确度必须对负荷值有所规定，称为额定负荷。电流互感器在额定电流和额定负荷下运行时，二次所输出的容量称额定容量。
由于大多数电流互感器的 I2N为５Ａ,SN与 ZN之间只差一个系数，即额定容量与额定负荷均可说明二次回路的总阻抗，因此额定负荷也常用额定容量伏安数表示。
电流互感器的主要参数
５．设备最高电压：根据设备的绝缘条件及其它性能，允许长期运行的最高相间电压的有效值。
6,准确度等级：准确度等级是对电流互感器所指定的误差等级。在规定使用条件下，互感器的误差应在规定限度之内。电流互感器的准确度级别用额定电流下所规定的允许电流误差来划分。测量用电流互感器分 5,3,1,0.5,0.2,0.1级。
仪用互感器分 0.2,0.1,0.05,0.02,0.01级。
电流互感器的误差
变比误差
相角误差,简称角差。它是旋转 180° 后的二次磁势安匝数与一次磁势安匝数之间的相位差。
影响误差的因素
（１）激磁电流 I0对误差的影响
（２）一次电流的影响，当电流互感器工作在小电流时，由于硅钢片磁化曲线的非线性影响，其初始的磁通密度较低，因而导磁率 μ小，引起的误差增大。所以在选择电流互感器容量时，不能选得过大，以避免在小电流下运行。
电流互感器的误差
（３）二次负荷的影响：二次负荷阻抗Ｚ b增加
（如多接几块仪表），由于一次电流 I1变不，当
Ｚ增加时（设负荷功率因数 cosΦ2不变），则二次电流 I2减小,I10 N1增加，因此比差及角差增大。
当二次负荷功率因数角 Φ2增加时，比差增大，而角差减小；反之亦然。但此部分比差和角差的变化很小，在实用中对准确度等级低的互感器而言可以忽略不计。
（４）电源频率的影响：频率降低时，将使 Φ2等减小，影响误差，其间关系如图所示。
电流互感器的误差电压互感器的结构与工作原理
结构：电压互感器的工作原理、结构和接线方式与电力变压器相似，同样是由相互绝缘的一次、二次绕组绕在公共的闭合铁芯上组成的，如图所示。
其主要区别是二者容量不同，且电压互感器是在接近空载的状态下工作的。
电压互感器的工作原理电压互感器的工作原理
电压互感器是将高电压变化为低电压供电给仪表，
所以它的一次匝数 N1多，二次匝数 N2少，一次绕组与被测电压并联，二次绕组与电压表、电能表的电压线圈等并联。
当一次绕组加上电压时铁芯内有交变主磁通 Φ通过，一、二次绕组分别有感应电势 E和 E2。将电压互感器二次绕组阻抗折算到一次侧后，可以得到如图和所示的Ｔ形等值电路图,
从等值电路图中得到,
KuN=U1/U2=N1/N2
电压互感器的工作原理
这就是理想电压互感器的电压变比，称为额定变比。即理想电压互感器一次绕组电压Ｕ 1与二次绕组电压 U2的比值是个常数，
等于一次绕组和二次绕组的匝数比。被测电压 U1的大小为,
U1=KuNU2
这是电压互感器的基本计算公式，由此可根据二次回路电压表的读数 U2及额定电压比 KUN求出被测电压 U1。
电压互感器的主要参数
额定电压比：额定一次电压 U1N与额定二次电压
U2N之比，用符号 KUN表示。
准确度等级,准确度等级是对电压互感器所指定的误差等级。在规定使用条件下，互感器的误差应在规定限度之内。
目前用于电力系统中的国产电压互感器准确度等级有 0.1级,0.2级,0.5级,1.0级和 3.0级。其中 0.2级以上的互感器主要用于试验室进行功率，
电能的精密测量或用来校验低等级的互感器。其中 0.5级的互感器在电力系统电能计量中得到广泛的应用。
电压互感器的主要参数
额定二次负荷：二次负荷是指接在电压互感器二次回路电压表功率表及电能表的电压线圈以及连接导线的总阻抗。
负荷通常以视在功率伏安值表示，并以二次电压为计算基础。
额定二次负荷是指用来确定互感器的二次线圈是否符合规定的准确度等级要求所依据的负荷值。在产品铭牌上标注的额定二次负荷与准确度等级是相对应的。电压互感器在额定电压及额定二次负荷下运行时，二次输出的容量为额定容量。
产品铭牌上标定的额定二次负荷通常用额定容量ＶＡ数表示，其输出标准值有１０，１５，３０，５０，７５，１
００，１５０ＶＡ等。
电压互感器的误差
前提到的公式是忽略绕组的铜电阻压降及漏阻抗压降。实际上，电压互感器是有铁损和铜损的，
绕组中有阻抗压降。电压互感器存在着比差和角差。
１．比差：比差等于折算到一次回路的二次电压与实际一次电压的差值
２．相角差：相角差简称角差。是指一次电压与旋转１８０ ° 后二次电压相量间的相位差，当旋转后的二次电压超前于一次电压相量时，角差为正值，反之，角差为负值。
电压互感器的误差
电压互感器的误差同样受到铁芯材料、磁路结构、
一、二次绕组的阻抗及二次负荷 Zb的影响，电压互感器误差与二次负荷的关系见图。
为了提高电压互感器测量的准确度，减少误差，
除了选择合适的铁芯材料外，更重要的是减小绕组的电阻。此外可以采用附加绕组补偿法，即在二次绕组上并绕一个附加绕组 NK，利用 NK上产生的感应电势，使输出电压的大小和相位上得到补偿，从而达到减小比差和角差的目的。其原理接线如图所示。
互感器接线
电压互感器的接线方式
1.V,v接法
2.Y,yn接法
3.YN,yn接法
电流互感器的接线方式
1.两相星型接线
2.三相星型接线
3.分接线电压互感器的接线方式电流互感器的接线方式电流互感器的选择
（１）额定电压的选择，电流互感器的额定电压必须大于实际工作电压
（２）额定变比的选择长期通过电流互感器的最大工作电流应小于或等于互感器一次额定电流Ｉ 1N，最好使电流互感器在额定电流附近运行，这样测量就更准确。
（３）准确度等级的选择依据电流互感器在额定工作条件下所产生的变比误差，规定了准确等级。
电流互感器的选择
（４）额定容量的选择,电流互感器的额定容量就是二次额定电流 I2通过二次额定负荷 Z2N所消耗的视在功率 S2N，接入电流互感器二次负荷容量
S2应满足,
即 0.25S2N ≤ S2 ≤ S2N
这样，其误差才不会超过给定的准确等级。
由于电流互感器的二次额定电流 I2N已标准化。一般为５Ａ。所以二次负荷容量 S2主要决定于表计阻抗，接头接触电阻（一般取 0.05～ 0.1Ω）以及导线电阻。前二者为确定值，唯有导线电阻为定值，校验时必须予以注意。
使用电流互感器应注意的问题
（１）电流互感器绕组应按减极性连接，如图所示。电流互感器一次及二次绕组的端子上有极性标志。一次绕组出线端首端标为 L1，末端为 L2；二次绕组出线端标为 K1，末端标为 K2。一次电流自 L1端流向 L2端时，二次电流自 K1流出，经外部回路流回 K2。从电流互感器一次绕组和二次绕组的同极性端子（ L1，Ｋ１；Ｌ２,K2）来看，
电流 I1和 I2的方向是相反的，这种极性关系称为“减极性”。
（２）运行中电流互感器二次线圈不许开路。
（３）电流互感器二次侧应可靠地接地，防止一次侧的高电压窜入二次侧。但只允许有一个接地点，在接近电流互感器端子箱内，经端子接地。
（４）为了保证计算的准确性和电网的安全运行，计量用的电流互感器次级回路必须专用。
电压互感器的选择
（１）额定电压的选择：电压互感器的额定电压系指加于三相电压互感器一次绕组上的线电压，是绕组能够长期工作的电压，有６、１０、３５ｋＶ等；选择时，电压互感器一次绕组额定电压应大于接入的被测电压的 0.9倍，小于被测电压的 1.1倍。
即,0.9Ux/<UN<1.1Ux
（２）准确度等级的选择,作为电能计量用的电压互感器，
应选用 0.2级或 0.5级。
（３）接线方式的选择 __电压互感器的接线方式有多种，
作为计量有功电能和无功电能时，常用图中（ a）和（ b）
两种接线方式。
电压互感器的选择
（４）额定容量的选择,按照二次负荷取用的总视在功率Ｓ选择电压互感器的?额定容量 S2
0.25SN≤S≤SN
电压互感器每相的二次负荷并不一定相等，因此应按最大一相取用的负荷功率来考虑选择，即,
0.25SN≤Smax≤SN
二次负荷取用总视在功率计算,
式中,Pn——各仪表消耗的有功功率；
Qn——各仪表消耗的无功功率。
对于三相电压互感器，由于互感器和负荷接线方式不同，其二次负荷容量的计算方法就不同。
使用电压互感器应注意的问题
为了达到安全和准确测量的目的，必须注意以下事项：
（１）按要求的相序进行接线，防止接错极性，
否则将引起某一相电压升高 倍
（２）电压互感器二次侧应可靠接地，以保证人身及仪表的安全；
（３）电压互感器二次侧严禁短路。
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