電壓互感器-電壓互感器的作用與接線方式、電壓互感器異常與處理

電壓互感器

電壓互感器和變壓器類似，是用來(lái)變換線路上的電壓的儀器。但是變壓器變換電壓的目的是為了輸送電能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安為計(jì)算單位；而電壓互感器變換電壓的目的，主要是用來(lái)給測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置供電，用來(lái)測(cè)量線路的電壓、功率和電能，或者用來(lái)在線路發(fā)生故障時(shí)保護(hù)線路中的貴重設(shè)備、電機(jī)和變壓器，因此電壓互感器的容量很小，一般都只有幾伏安、幾十伏安，最大也不超過(guò)一千伏安。

電壓互感器的作用

1、電壓互感器時(shí)隔離高電壓，供繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和測(cè)量?jī)x表獲取一次電壓信息的傳感器。把高電壓按比例關(guān)系變換成100V或100/3V標(biāo)準(zhǔn)二次電壓，供計(jì)量、儀表裝置和繼電保護(hù)使用。

2、同時(shí)使用電壓互感器可以將高電壓與電氣工作人員隔離，保證設(shè)備和人身安全的作用。

電壓互感器分類

1、按安裝地點(diǎn)可分：戶內(nèi)式和戶外式。35kV及以下多為戶內(nèi)式，35kV及以上多為戶外式，其絕緣有明顯差距。

2、按相數(shù)可分：?jiǎn)蜗嗍胶腿嗍健?0kV及以下采用三相式。

3、按繞組數(shù)可分：雙繞組、三繞組和四繞組。

4、按絕緣方式可分：干式、澆注式、油浸式和氣體式。

5、按工作原理可分為：電磁式、電容式和新型的光電式電壓互感器。

其中電磁式可分為:三相式和單相式；三相式又可分：三相兩柱式和兩相五柱式。

電壓互感器結(jié)構(gòu)

1、油浸式電壓互感器

油浸式電壓互感器分為：?jiǎn)渭?jí)式和串級(jí)式單級(jí)式，單級(jí)式可用于220kV及以下電壓等級(jí)，串級(jí)式可用于66kV及以上電壓的所有電壓等級(jí)。

單級(jí)式其一二次繞組繞在共同的鐵芯上，絕緣不分級(jí)，靠磁耦合實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。

串級(jí)式由多個(gè)匝數(shù)相同的一次繞組裝在數(shù)量為繞組數(shù)一半的相同的鐵芯上，自上而下排列，接于高壓與地之間。

2、SF6氣體絕緣電壓互感器

SF6氣體絕緣電壓互感器由外殼、絕緣套管、鐵芯、一、二次繞組以及安裝附件組成。一次繞組一般采用寶塔形層式繞組，并按分級(jí)方式繞制；二次繞組為層式繞組，緊靠鐵芯繞制，鐵芯通常采用單相雙柱疊片鐵芯。

SF6氣體絕緣電壓互感器可以與GIS配套，也可以作為獨(dú)立的SF6氣體絕緣電壓互感器。

3、澆注絕緣電壓互感器

澆注絕緣采用不飽和樹脂和環(huán)氧樹脂。澆注絕緣電壓互感器通常用于35kV電壓等級(jí)，可做成戶內(nèi)、戶外、接地、不接地等多種結(jié)構(gòu)。

對(duì)于10kV開關(guān)柜內(nèi)，幾乎全部采用澆注式。

4、電容式電壓互感器

電容式電壓互感器的結(jié)構(gòu)，按電容分壓器和電磁單元的組合方式分為：分裝式和單柱式兩種。

電容分壓器和電磁單元分別安裝，電磁單元通過(guò)外部套管與電容分壓器的中亞端子相互連接的方式稱為分裝式。

電容分壓器和電磁單元上下組裝在一起，二者在產(chǎn)品內(nèi)部連接，稱為單柱式。

電壓互感器的工作原理

其工作原理與變壓器相同，基本結(jié)構(gòu)也是鐵心和原、副繞組。特點(diǎn)是容量很小且比較恒定，正常運(yùn)行時(shí)接近于空載狀態(tài)。

電壓互感器本身的阻抗很小，一旦副邊發(fā)生短路，電流將急劇增長(zhǎng)而燒毀線圈。為此，電壓互感器的原邊接有熔斷器，副邊可靠接地，以免原、副邊絕緣損毀時(shí)，副邊出現(xiàn)對(duì)地高電位而造成人身和設(shè)備事故。

測(cè)量用電壓互感器一般都做成單相雙線圈結(jié)構(gòu)，其原邊電壓為被測(cè)電壓（如電力系統(tǒng)的線電壓），可以單相使用，也可以用兩臺(tái)接成V-V形作三相使用。實(shí)驗(yàn)室用的電壓互感器往往是原邊多抽頭的，以適應(yīng)測(cè)量不同電壓的需要。供保護(hù)接地用電壓互感器還帶有一個(gè)第三線圈，稱三線圈電壓互感器。三相的第三線圈接成開口三角形，開口三角形的兩引出端與接地保護(hù)繼電器的電壓線圈聯(lián)接。

正常運(yùn)行時(shí)，電力系統(tǒng)的三相電壓對(duì)稱，第三線圈上的三相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之和為零。一旦發(fā)生單相接地時(shí)，中性點(diǎn)出現(xiàn)位移，開口三角的端子間就會(huì)出現(xiàn)零序電壓使繼電器動(dòng)作，從而對(duì)電力系統(tǒng)起保護(hù)作用。

線圈出現(xiàn)零序電壓則相應(yīng)的鐵心中就會(huì)出現(xiàn)零序磁通。為此，這種三相電壓互感器采用旁軛式鐵心（10KV及以下時(shí)）或采用三臺(tái)單相電壓互感器。對(duì)于這種互感器，第三線圈的準(zhǔn)確度要求不高，但要求有一定的過(guò)勵(lì)磁特性（即當(dāng)原邊電壓增加時(shí)，鐵心中的磁通密度也增加相應(yīng)倍數(shù)而不會(huì)損壞）。

電壓互感器是發(fā)電廠、變電所等輸電和供電系統(tǒng)不可缺少的一種電器。精密電壓互感器是電測(cè)試驗(yàn)室中用來(lái)擴(kuò)大量限，測(cè)量電壓、功率和電能的一種儀器。電壓互感器和變壓器很相像，都是用來(lái)變換線路上的電壓。

線路上為什么需要變換電壓呢？這是因?yàn)楦鶕?jù)發(fā)電、輸電和用電的不同情況，線路上的電壓大小不一，而且相差懸殊，有的是低壓220V和380V，有的是高壓幾萬(wàn)伏甚至幾十萬(wàn)伏。要直接測(cè)量這些低壓和高壓電壓，就需要根據(jù)線路電壓的大小，制作相應(yīng)的低壓和高壓的電壓表和其他儀表和繼電器。這樣不僅會(huì)給儀表制作帶來(lái)很大困難，而且更主要的是，要直接制作高壓儀表，直接在高壓線路上測(cè)量電壓，那是不可能的，而且也是絕對(duì)不允許的。

電壓互感器接線方法

1、單相接線常用于大接地電流系統(tǒng)判線路無(wú)壓或同期，可以接任何一相，但另一判據(jù)要用母線電壓的對(duì)應(yīng)相。

2、接于兩相電壓間的一只電壓互感器，主要用于小電流接地系統(tǒng)判線路無(wú)壓或同期，因?yàn)樾〗拥仉娏飨到y(tǒng)允許單相接地，如果只用一只單相對(duì)地的電壓互感器，如果電壓互感器正好在接地相時(shí)，該相測(cè)得對(duì)地電壓為零，則無(wú)法檢定線路是否卻以無(wú)壓，如果錯(cuò)判則可能造成非同期合閘。

3、V/V接線主要用于小接地電流系統(tǒng)的母線電壓測(cè)量，它只要兩只接于線電壓的電壓互感器就能完成三相電壓的測(cè)量，節(jié)約投資。但該接線無(wú)法測(cè)量系統(tǒng)的零序電壓。

4、星形接線和三角接線應(yīng)用最多，常用于母線測(cè)量三相電壓和零序電壓。

5、中性點(diǎn)安裝有消弧電壓互感器的星形接線。在電流接地系統(tǒng)，當(dāng)單相接地時(shí)允許繼續(xù)運(yùn)行2h，非接地相的電壓上升為線電壓，對(duì)于間隙性接地還有暫態(tài)過(guò)電壓。

這可能造成電壓互感器鐵芯飽和，引起鐵磁諧振，使系統(tǒng)產(chǎn)生諧振過(guò)電壓，所以在小電流接地系統(tǒng)中電壓互感器要考慮消諧問(wèn)題。

6、用以檢定同期或線路無(wú)壓的線路電壓互感器采用電容型或電壓抽取裝置。

電壓互感器的注意事項(xiàng)

1．電壓互感器在投入運(yùn)行前要按照規(guī)程規(guī)定的項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)檢查。例如，測(cè)極性、連接組別、搖絕緣、核相序等。

2．電壓互感器的接線應(yīng)保證其正確性，一次繞組和被測(cè)電路并聯(lián)，二次繞組應(yīng)和所接的測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)裝置或自動(dòng)裝置的電壓線圈并聯(lián)，同時(shí)要注意極性的正確性。

3．接在電壓互感器二次側(cè)負(fù)荷的容量應(yīng)合適，接在電壓互感器二次側(cè)的負(fù)荷不應(yīng)超過(guò)其額定容量，否則，會(huì)使互感器的誤差增大，難以達(dá)到測(cè)量的正確性。

4．電壓互感器二次側(cè)不允許短路。由于電壓互感器內(nèi)阻抗很小，若二次回路短路時(shí)，會(huì)出現(xiàn)很大的電流，將損壞二次設(shè)備甚至危及人身安全。電壓互感器可以在二次側(cè)裝設(shè)熔斷器以保護(hù)其自身不因二次側(cè)短路而損壞。在可能的情況下，一次側(cè)也應(yīng)裝設(shè)熔斷器以保護(hù)高壓電網(wǎng)不因互感器高壓繞組或引線故障危及一次系統(tǒng)的安全。

5．為了確保人在接觸測(cè)量?jī)x表和繼電器時(shí)的安全，電壓互感器二次繞組必須有一點(diǎn)接地。因?yàn)榻拥睾螅?dāng)一次和二次繞組間的絕緣損壞時(shí)，可以防止儀表和繼電器出現(xiàn)高電壓危及人身安全。

6、電壓互感器副邊絕對(duì)不容許短路。

電壓互感器的異常與處理

（一）常見(jiàn)異常

（1）三相電壓指示不平衡：一相降低（可為零），另兩相正常，線電壓不正常，或伴有聲、光信號(hào)，可能是互感器高壓或低壓熔斷器熔斷；

（2）中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)，三相電壓指示不平衡：一相降低（可為零），另兩相升高（可達(dá)線電壓）或指針擺動(dòng)，可能是單相接地故障或基頻諧振，如三相電壓同時(shí)升高，并超過(guò)線電壓（指針可擺到頭），則可能是分頻或高頻諧振；

（3）高壓熔斷器多次熔斷，可能是內(nèi)部絕緣嚴(yán)重?fù)p壞，如繞組層間或匝間短路故障；

（4）中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)，母線倒閘操作時(shí)，出現(xiàn)相電壓升高并以低頻擺動(dòng)，一般為串聯(lián)諧振現(xiàn)象；若無(wú)任何操作，突然出現(xiàn)相電壓異常升高或降低，則可能是互感器內(nèi)部絕緣損壞，如絕緣支架繞、繞組層間或匝間短路故障；

（5）中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)，電壓互感器投運(yùn)時(shí)出現(xiàn)電壓表指示不穩(wěn)定，可能是高壓繞組N（X）端接地接觸不良。

（6）電壓互感器回路斷線處理。

（二）處理方法

1. 根據(jù)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置有關(guān)規(guī)定，退出有關(guān)保護(hù)，防止誤動(dòng)作。

2. 檢查高、低壓熔斷器及自動(dòng)空氣開關(guān)是否正常，如熔斷器熔斷、應(yīng)查明原因立即更換，當(dāng)再次熔斷時(shí)則應(yīng)慎重處理。

3.檢查電壓回路所有接頭有無(wú)松動(dòng)、斷開現(xiàn)象，切換回路有無(wú)接觸不良現(xiàn)象。

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