第六章_電壓互感器設計計算0

1、第六章 電壓互感器設計計算第一節(jié) 計算依據(jù)電壓互感器計算依據(jù)是：（1） 額定一次電壓、（2） 額定二次電壓（3） 剩余電壓繞組（如果有）額定電壓（4） 二次繞組準確級及額定電壓，極限輸出（5） 剩余電壓繞組（如果有）準確級及額定電壓（6） 額定頻率 （7） 絕緣水平第二節(jié) 鐵心和繞組設計計算一、鐵心設計計算 1鐵心額定磁通密度選擇額定磁通密度是一個選擇性很強的基本設計參數(shù)。不同的電壓互感器其額定磁通密度值差別很大。選擇合適的額定磁通密度是產(chǎn)品設計中必須首先解決的問題之一。額定磁通密度與互感器誤差及過勵磁特性直接有關，其數(shù)值選取分析如下。（1） 單相及三相不接地電壓互感器通常用于測量過壓、壓保護

2、，當系統(tǒng)發(fā)生故障時并不改變互感器相間電壓或線端與中心點的電壓。因此這兩種電壓互感器并不承受系統(tǒng)故障所引起的工頻電壓升高。它們可能承受的最大工頻電壓升高幅度一般不超過1.3倍額定電壓，是指發(fā)電機突然甩負荷而引起的飛轉，長線電容效應等所引起的工頻電壓升高。此時如果鐵心過飽和，二次繞組感應電勢中將含有較大的三次諧波分量，電壓波形失真。這種電壓互感器選擇磁通密度時需滿足以下兩點要求。a. 電壓互感器在兩個極限電壓空載誤差的差值不應過大。b. 系統(tǒng)出現(xiàn)工頻電壓升高時，互感器鐵心不應過飽和。這種電壓互感器選取額定磁通密度應不大于1.2T。（2） 供中性點有效接地系統(tǒng)使用的單相接地電壓互感器，主要用于測量及

3、單相接地保護?；ジ衅饕淮卫@組連接在相與地間，它除了承受幅度一般不超過1.3倍額定電壓的工頻電壓升高外，還要承受接地短路引起的工頻過電壓，其幅度一般不超過1.5倍額定電壓。這兩種過電壓都是瞬時的，選擇這種互感器額定磁通密度時，需滿足以下三點要求。a. 測量用繞組在兩個極限電壓下空載誤差的差值不應過大。b. 系統(tǒng)出現(xiàn)工頻電壓升高時，互感器鐵心不應過飽和。c. 系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時，互感器鐵心不應過飽和。三點要求中起決定性作用的是c點。這種電壓互感器選取額定磁通密度時應不大于1T。（3） 供中性點非有效接地系統(tǒng)使用的單相電壓互感器和三相電壓感器，它們所承受的過電壓也有兩種。1.3倍額定電壓的工頻電

4、壓升高和單相接地短路引起的工頻過電壓，其幅度一般不超過1.9倍額定電壓。前一種過電壓是瞬時的，而后一種過電壓可持續(xù)數(shù)小時。 另外，中性點非有效接地系統(tǒng)中互感器可能引起并聯(lián)鐵磁諧振，僅以鐵磁諧振要求，鐵心額定磁通密度愈小愈好。 選取這種電壓互感器額定磁通密度時，需滿足以下四點要求。a. 測量用繞組在兩個極限電壓下空載誤差的差值不應過大。b. 系統(tǒng)出現(xiàn)工頻電壓升高時，互感器鐵心不應過飽和。c. 系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時，互感器鐵心不應過飽和。d. 互感器具有良好的過勵磁特性，以盡量防止并聯(lián)鐵磁諧振發(fā)生。 四點要求中起決定性作用的是c、d兩點，這種電壓互感器選取的額定磁通密度應不大于0.8T。必須指出

5、，三相鐵心不對稱，三相勵磁特性不相同，這對防止鐵磁諧振不利。為此，三相磁路不對稱的三相接地電壓互感器，額定磁通密度還應適當降低，選取應不大于0.7T。 2鐵心截面確定 （1）按磁通密度確定鐵心截面根據(jù)選定的磁通密度，初步計算 電壓互感器鐵心直徑確定的原理和方法與變壓器相似。為了 出所需要的心柱及鐵軛的截面積。 為了確定鐵心D必須選取合適的磁通密度BN與每匝電勢et。心柱截面積： , 鐵軛截面積： , 如:=11.54cm式中 et - 繞組的每匝電壓，V/匝， 取D=115mm(標準直徑) et-每匝電壓，V f - 額定頻率， HZ - 額定磁通密度，T BC - 鐵心柱磁通密度，T - 心

6、柱空間利用系數(shù)，初步可取0.840.88 By - 鐵軛磁通密度， T (經(jīng)驗值取0.86) （2）按心柱及鐵軛尺寸計算截面積 疊片鐵心的心柱疊裝成呈外接圓型的多級形狀，級數(shù)愈多，心柱填充繞線筒內孔空間的填充系數(shù)愈大，填充系數(shù)=外接圓面積/鐵心柱截面積。用積分方法計算出不同級數(shù)時，填充系數(shù)最大時的各級鐵心片寬，如圖6-1所示。為了便于生產(chǎn)管理，硅鋼片合理剪裁，使鐵心片寬標準化，片寬取整數(shù)且為5mm進級，如片寬為20、25、30、35、40mm等等。按圖6-1計算出的片寬大多數(shù)不是標準值，此時應取與其數(shù)值相近的標準片寬，每級厚度也應盡量取成整數(shù)。 根據(jù)按圖6-1確定的尺寸計算鐵心柱的有效截面積。

7、 第一級（厚度×片寬）第二級（厚度×片寬）第三級（厚度×片寬級）第四級 ×疊片系數(shù) 疊片系數(shù)是鐵心柱或鐵軛有效截面積與其幾何截面積的比值。硅鋼片厚度一定時，疊片系數(shù)與鐵心疊片的波浪度，絕緣厚度與鐵心夾緊程度有關。對于0.35mm厚冷軋硅鋼片疊片系數(shù)為0.940.95，對于0.35mm厚熱軋硅鋼片疊片系數(shù)為0.910.92。矩形卷鐵心，“c”型鐵心及疊片鐵心的鐵軛多為矩形截面，其有效截面為： 鐵心片寬×鐵心厚度×疊片系數(shù) 鐵心片寬應取標準尺寸。 (3)根據(jù)需要的AC和Ay，選取心柱及鐵軛標準尺寸。如果AC、Ay與標準尺寸的截面積有差別，

8、應調整BC、By使二著截面積相同，但標準尺寸的截面積應不小于AC、Ay。通常Ay應大于AC5%10%。 3.鐵心尺寸確定根據(jù)繞組的高度、直徑，繞組到鐵心各部分的絕緣距離以及繞組之間的絕緣距離，來確定鐵心總的尺寸。確定鐵心尺寸還應考慮油箱形狀及產(chǎn)品選型的要求。(補充說明的資料)鐵心柱及鐵軛磁密的確定：對單相雙柱鐵心和三相三柱鐵心（忽略三相磁路不對稱的影響。）心柱磁密（T） 鐵軛磁密（T）Be = AC BC/Ae 單相單柱帶雙旁軛鐵心，鐵軛截面積按心柱的1/2再適當放大；而三相三柱帶雙旁軛鐵心，鐵軛截面則按心柱截面的1/3再作適當放大。4.鐵心重量計算(1)單相雙柱鐵心 見圖6-2，其重量計算如

9、下： 鐵心柱重量：Gc=2HAC×10-3 , kg 鐵軛重量：Gy=2MOAy×10-3+2HyAC×10-3, kg 鐵心重量：G= Gc+Gy , kg 式中-硅鋼片比重，g/cm3 (2) 單相三柱鐵心 見圖6-3，其重量計算如下： 鐵心柱重量：Gc=HAC×10-3 , kg 鐵軛重量：Gy=(MB+H+2Hy)Ay×10-3, kg 鐵心重量：G= Gc+Gy , kg 式中-硅鋼片比重，g/cm3 (3) 三相三柱鐵心 見圖6-4，其重量計算如下： 鐵心柱重量：Gc=HAC×10-3 , kg 鐵軛重量：Gy=2MOAy

10、×10-3+HyAC×10-3, kg 鐵心重量：G= 3Gc+2Gy , kg 式中-硅鋼片比重，g/cm3 (4) 三相五柱鐵心 見圖6-5，其重量計算如下： 鐵心柱重量：Gc=2HAC×10-3 , kg 主鐵軛重量：Gy=2MOAy×10-3 , kg 旁鐵軛重量：Gb=(2MOb+H+Hb)Ab×10-3 , kg 鐵心重量：G= 3Gc+2Gy+2Gb , kg 式中Ab -旁軛截面積， cm2 二、繞組設計計算 1.一次繞組 (1) 匝數(shù)確定 首先需要選取合理的每匝電壓et。et值直接影響產(chǎn)品的誤差性能和經(jīng)濟指標。在確定磁通密度已

11、經(jīng)確定的情況下，et值愈大鐵心愈大，硅鋼片用量多，空載誤差大，et值愈小繞組匝數(shù)愈多，導線用量多，繞組阻抗壓降大，誤差大。用多方案計算比較，以求得到最佳每匝電壓值。選擇et值還應使二次繞組為整數(shù)匝，剩余電壓繞組、保護繞組和其它二次繞組亦應盡量為整數(shù)匝，以減少因非整數(shù)匝所造成的誤差。根據(jù)以往的經(jīng)驗，開始計算時可先按表6-1選擇et值。 表6-1 電壓互感器每匝電壓選擇互感器額定電壓，KV10及以下35110及以下每匝電壓et，V/匝0.410.71.31.83 一次繞組額定匝數(shù)計算公式為N1n=U1n/et ,匝。 在選擇每匝電壓時，要特別注意使輸出側的二次繞組和三次繞組的匝數(shù)都接近整數(shù)匝，以減

12、少匝數(shù)比的誤差。在輸出容量和準確定給定（約束條件）時，最佳變量的組合可獲得成本最低和重量最輕的最優(yōu)方案；而在幾何尺寸和準確度給定時，則可獲得輸出容量最大的最佳方案。 (2) 導線選擇電壓互感器一次繞組采用漆包圓銅線，因額定負荷及極限輸出都很小，不能完全根據(jù)溫升限值選擇導尺寸。應著重考慮導線的機械強度和短路電流。一般導線直徑不小于0.2mm.線徑過細繞線時容易拉斷，或在繞線過程線徑變細而影響產(chǎn)品性能。如果有性能良好的繞線設備，也可以選擇線徑更小的導線，但在二次短路時銅導線的電流密度不應大于160/mm2.導線截面積計算：S1=r12,mm2 r1導線半徑, mm. (3) 一次繞組設計與絕緣計算

13、電壓互感器大都采用多層同心圓筒式繞組。根據(jù)造型需要，一次繞組可以布置成軸向尺寸大于徑向尺寸，也可以使徑向尺寸大于軸向尺寸。徑向尺寸大的繞組其導線電阻及漏電抗較大。為了增加繞組至主鐵軛的距離，一次繞組也可布置成截面為寶塔形狀。總之，需要綜合考慮各種因素而設計繞組形狀。 計算多層同心圓筒繞組尺寸，首先選定每層線匝數(shù)，再計算導線層數(shù)及層間絕緣，最后計算繞組軸向和徑向尺寸。調整每層匝數(shù)，改變繞組軸向和徑向尺寸，直到滿足要求為止。設計一次繞組應進行下列計算：a線層高度計算一次繞組加靜電屏補償后，一般情況下，QQ-2型縮醛漆包線和QZ-2型聚酯漆包線可以滿足各種電壓互感器一、二次繞組匝間絕緣的要求。有時二

14、次繞組及剩余電壓繞組采用截面大的紙包線，紙包線的絕緣厚度為0.3、0.45、0.8、1.2 mm等。根據(jù)繞組匝間絕緣要求選用不同的紙層厚度。如果繞組直徑很大或漆包線針孔較多，還應在漆包線外增加絲包絕緣層或紗包絕緣層。 每層導線高度= 導線絕緣直徑×（每層匝數(shù)+1）×脹包系數(shù) 式中的脹包系數(shù)與導線的絕緣直徑有關，0.5mm及以下導線脹包系數(shù)為1.061.08，0.5mm以上導線脹包系數(shù)為1.041.06。對于澆注互感器及干式互感器，線層高度應盡可能小，樹脂或絕緣漆容易充滿繞組線層之間。b. 層間絕緣厚度計算首先需確定產(chǎn)品安全運行所允許的層間絕緣平均電場強度。一次繞組加靜電屏補

15、償后,經(jīng)實驗驗證，在工頻試驗電壓下，油紙絕緣層間平均電場強度推薦選用67.5KV/mm,中壓互感器取較小值，高壓互感器取較大值；漆紙絕緣層間平均電場強度推薦選用3KV/mm，紙、聚脂薄膜、樹脂絕緣的層間平均電場強度推薦選用3.54KV/mm。層間絕緣厚度=層間電壓/允許平均電場強度 式中 層間電壓=（工頻試驗電壓/一次繞組實際匝數(shù)）×二層的匝數(shù)。層間絕緣厚度值除以絕緣材料每層的厚度得出所需絕緣材料層數(shù)。這個計算出來的絕緣材料層數(shù)絕大多數(shù)不是整數(shù)值，應取其近于且大于計算值的整數(shù)值。再計算實際層間平均電場強度。 實際層間平均電場強度=層間電壓/（絕緣材料每層厚度×絕緣材料層數(shù)）

16、c. 一次繞組厚度計算接在繞組高壓端的靜電屏用銅箔或鋁箔制做。銅箔或鋁箔兩端應折疊一次，境加靜電屏端部電極的曲率。靜電屏外包幾層絕緣紙，在端部形成絕緣覆蓋。高壓互感器中，常在靜電屏焊上36的金屬圓棒。改善繞組的端部電場。一次繞組厚度=（導線絕緣直徑×導線層數(shù)）+（層間絕緣厚度×導線層數(shù)）+靜電屏厚度+繞組外包厚度×脹包系數(shù) 式中的脹包系數(shù)與導線直徑、層間絕緣材料及層間絕緣包扎方法有關，取1.131.20。d. 一次繞組端部絕緣計算一次繞組高壓端對繞組低壓端、主鐵軛及旁鐵軛間的絕緣強度，在產(chǎn)品絕緣結構設計中占有十分重要的位置。 （）一次繞組高壓端對其低壓端的絕緣計算

17、 一次繞組第一層和最后一層（或靜電屏）之間的電壓很高，電場又很不均勻，容易發(fā)生端部沿面放電。通常采用使層間絕緣伸出線層端部一定長度的方法來增長二者之間的沿面距離。實驗證明，工頻試驗電壓下沿絕緣材料表面允許的平均電場強度，在變壓器油中不大于600V/mm，在空氣中不大于300V/mm,那么，最小沿面距離=第一層與最后一層導線間工頻試驗電壓/沿面允許的平均電場強度 如果層間絕緣伸出線層端部的長度太大，過分的加大了繞組的幾何尺寸，可在線層間增設一個或幾個軟角環(huán)。（）一次繞組對主鐵軛的絕緣計算 油浸式及干式電壓互感器的一次繞組與主鐵軛之間的絕緣多采用圖4-12所示的結構。如果放電路徑是沿著各種絕緣介質

18、表面進行，那么 最小沿面距離=一次繞組與主鐵軛的工頻試驗電壓/沿面允許的平均電場強度式中的絕緣介質沿面允許的平均電場強度與（）相同。 為避免不合理的增加繞組幾何尺寸，也可增設軟角環(huán)或絕緣隔板，以增加其絕緣強度，或者所有的層間絕緣均用軟角環(huán)來代替如圖4-16表示的那樣，一次繞組與主鐵軛的距離將大大縮短。軟角環(huán)選用的平均電場強度與層間絕緣相同。絕緣隔板用1.5 mm 、2.0 mm或3.0 mm絕緣紙板板制做。如果是擊穿各種絕緣介質對主鐵軛放電，那么最小絕緣厚度=一次繞組與主鐵軛的工頻試驗電壓/介質允許的平均電場強度式中的介質允許的平均電場強度，應比層間絕緣的選用值低些。如果一次繞組與主鐵軛之間是

19、樹脂絕緣的樹脂澆注電壓互感器，那么樹脂層最小厚度=一次繞組與主鐵軛的工頻試驗電壓/樹脂層允許的平均電場強度式中的樹脂層允許的平均電場強度推薦選用45KV/mm。 （）一次繞組對旁鐵軛之間的絕緣計算 油浸式電壓互感器的一次繞組與旁鐵軛之間主要是變壓器油隙作為絕緣。在絕緣設計中變壓器油允許的平均電場強度應不大于3KV/mm。 最小變壓器間隙=一次繞組與旁鐵軛的工頻試驗電壓/變壓器油允許的平均電場強度 欲壓縮鐵心尺寸，沿鐵心內側設絕緣隔板以減小變壓器油間隙，可以奏效。 樹脂澆注電壓互感器，一次繞組與旁鐵軛之間為樹脂層絕緣，那么 樹脂層最小厚度=一次繞組與旁鐵軛的工頻試驗電壓/樹脂層允許的平均電場強度

20、式中的樹脂層允許的平均電場強度也推薦選用45KV/mm。 (4) 導線質量計算 G1=L1N1S10×(導線引線絕緣的系數(shù)) ×10-3，Kg 式中L1 - 一次繞組導線平均匝長，cm。L1=（繞組內徑+繞組外徑）/2 N1 - 一次繞組匝數(shù)； S1 - 一次繞組導線截面積。 Cm2 ； 0 -導線比重。g/ Cm3, 銅導線0 =8.9。 2二次繞組、剩余電壓繞組和保護繞組 （1）匝數(shù)和導線選擇 N2n=U2n/et,匝 N3n=U3n/et,匝 N4n=U4n/et,匝 二次繞組、剩余電壓繞組和保護繞組均可采用漆包圓導線或扁導線，油浸式電壓互感器也可采用紙包圓導線或扁導

21、線。當繞組直徑較小時，紙包絕緣可能開裂。 電壓互感器二次繞組導線主要取決于短路電流和誤差的要求。開始計算時短路電流和誤差都不知道，可以按繞組最大輸出時的電流密度為1.53A/ Cm2選取最小導線截面。S2=I2m/(1.53), Cm2 式中I2m - 極限輸出時的二次繞組電流，I2m=極限輸出/ U2n，A。 根據(jù)最小二次導線計算截面S2選取標準導線尺寸，標準導線截面應等于或大于最小二次導線計算截面。再計算實際的電流密度。還應計算短路電流密度，然而視短路電流密度及誤差的大小，反過來調整二次導線尺寸。短路電流密度不大于160A/ mm2.按同樣方法確定保護繞組和剩余電壓繞組的導線。 （2）二次

22、繞組、剩余電壓繞組和保護繞組設計及絕緣計算 三個繞組的導線高度盡量和一次繞組相同, 減少繞組間的橫向漏磁通。如果也是多層排列導線，也應有層間絕緣，兩層間電壓很低，只需墊一層0.2mm絕緣紙板或一層0.12mm電纜紙即可。三個繞組之間對地工頻試驗電壓為2KV，繞組之間墊0.5mm紙板一層或0.2mm紙板二層。繞組與主鐵軛間的絕緣僅靠二者間沿面距離即可滿足要求。三個繞組的高度、度及導線質量計算與一次繞組相同。 3一、二次繞組間的絕緣計算 （1）接地電壓互感器 額定電壓10KV及以下電壓互感器，一次繞組接地端對二次繞組工頻試驗電壓為2KV。在二者之間襯墊0.5mm紙板一張或0.2mm紙板兩張作為絕緣

23、。 額定電壓35KV及以上電壓互感器，一次繞組接地端對二次繞組工頻試驗電壓為5KV。在二者之間襯墊0.5mm紙板兩張或0.2mm紙板四張作為絕緣。干式和澆注互感器以青殼紙板作為絕緣為好。 （2）不接地電壓互感器 一次繞組和二次繞組間工頻試驗電壓按GB311.1-83規(guī)定。 實驗證明，一次繞組和二次繞組間的絕緣介質在工頻試驗電壓作用下允許的電場強度，油紙絕緣不大于57KV/mm，樹脂層絕緣不大于5KV/mm，紙漆絕緣不大于3KV/mm。一次繞組和二次繞組間的絕緣介質厚度計算：絕緣介質厚度=工頻試驗電壓/介質允許的平均電場強度第三節(jié) 單相電壓互感器空載計算 電力系統(tǒng)的電壓施加在空載電壓互感器一次繞

24、組上，一次繞組中流過空載電流，互感器鐵心中有了磁通，產(chǎn)生鐵心損耗，稱作空載損耗，這時電壓互感器由電源吸取的功率稱作勵磁功率。為了方便，將電壓互感器誤差分為空載誤差和負載誤差，分別進行計算。計算空載誤差需要計算不同電壓下的勵磁功率，或不同電壓下的勵磁磁勢。同時還要計算額定電壓下的空載電流和空載損耗。測量用電壓互感器在80%、100%和120%額定電壓下進行計算，保護用電壓互感器在2%、5%和150%（或190%）額定電壓下進行計算。 一、鐵心平均磁路長及接縫數(shù)計算1單相雙柱鐵心 見圖6-2。 鐵心柱平均磁路長度：Lc=2H ,cm 鐵軛平均磁路長度：Ly=(MO+Hy) ,cm 鐵心柱接縫數(shù)：N

25、c=2 鐵軛接縫數(shù)：Ny=2 2. 單相三柱鐵心 見圖6-3。 鐵心柱平均磁路長度：Lc=H ,cm 鐵軛平均磁路長度：Ly=H+MB+2Hy ,cm 鐵心柱接縫數(shù)：Nc=1 鐵軛接縫數(shù)：Ny=3二、磁通密度計算 根據(jù)額定磁通密度分別計算80%、100%和120%額定電壓下磁通密度和2%、5%和150%（或190%）額定電壓下磁通密度。譬如5%額定電壓下磁通密度=0.05×額定磁通密度。 鐵心柱磁通密度計算：，T 鐵軛磁通密度計算：，T三、勵磁功率計算 由不同電壓下的磁路密度查磁化曲線，得到鐵心柱和鐵軛的單位質量的無功勵磁功率和有功勵磁功率，以及單位截面積的接縫勵磁功率。再計算鐵心總

26、無功功率和總有功功率。鐵心柱無功勵磁功率：Qmc=qmcGc,VA 式中 qmc - 鐵心柱單位質量的無功勵磁功率，VA/kg。查磁化曲線得到。鐵心柱接縫勵磁功率：Qjc=qjcAcNc,VA式中 qjc - 鐵心柱接縫單位截面積的勵磁功率，VA/cm2。查磁化曲線得到。鐵心柱有功勵磁功率：Qpc=qpcGc, W式中 qpc - 鐵心柱單位質量的有功勵磁功率，W/kg。查磁化曲線得到。鐵軛無功勵磁功率：Qmy=qmyGy,VA式中 qmy - 鐵軛單位質量的無功勵磁功率，VA/kg。查磁化曲線得到。鐵軛接縫勵磁功率：Qjy=qjyAyNy,VA式中 qjy - 鐵軛接縫單位截面積的勵磁功率，

27、VA/cm2。查磁化曲線得到。鐵軛有功勵磁功率：Qpy=qpyGy, W式中 qpy - 鐵軛單位質量的有功勵磁功率，W/kg。查磁化曲線得到。 鐵心總無功勵磁功率：Qm=Qmc+Qjc+Qmy+Qjy,VA 鐵心總有功勵磁功率：Qp=Qpc+Qpy, W計算勵磁功率的相對值： 式中- 額定負荷，VA = / -一次電壓標么值。也可以在空載計算時計算勵磁磁勢。鐵心柱無功勵磁磁勢：(IN)mc=(IN/cm)mc×Lc, At 式中 (IN/cm)mc - 鐵心柱單位長度的無功勵磁磁勢。查磁化曲線得到。鐵心柱接縫勵磁磁勢：(IN)jc=(IN)j×Nc, At 式中 (IN)

28、j - 每個接縫的勵磁磁勢。查磁化曲線得到。鐵心柱有功勵磁磁勢：(IN)pc=(IN/cm)pc×Lc, At 式中 (IN/cm)pc - 鐵心柱單位長度的有功勵磁磁勢。查磁化曲線得到。鐵軛無功勵磁磁勢：(IN)my=(IN/cm)my×Ly, At式中 (IN/cm)my - 鐵軛單位長度的無功勵磁磁勢。查磁化曲線得到。鐵軛接縫勵磁磁勢：(IN)jy=(IN)j×Ny, At 鐵軛有功勵磁磁勢：(IN)py=(IN/cm)py×Ly, At 式中 (IN/cm)py - 鐵軛單位長度的有功勵磁磁勢。查磁化曲線得到。 鐵心總無功勵磁磁勢：(IN)m=(

29、IN)mc+(IN)jc+(IN)my+(IN)jy, At鐵心總有功勵磁磁勢：(IN)p=(IN)pc+(IN)py, At勵磁磁勢的相對值： 式中 - 額定負載電流產(chǎn)生的磁勢。四、 額定電壓下空載電流計算 對單級式電壓互感器 鐵心總勵磁功率：， VA 或鐵心總勵磁磁勢：，At 對串級式電壓互感器 鐵心總勵磁功率：， VA 式中 K 鐵心數(shù)。 或鐵心總勵磁磁勢：，At 折算到二次繞組的空載電流: ,A或 ,A五、額定電壓下的空載損耗計算 單級式電壓互感器：P0=Qp ,W 或 P0=(IN)p×et ,W串級式電壓互感器：P0=KQp ,W 或 P0=K(IN)p×et

30、,W第四節(jié) 三相電壓互感器空載計算一、三柱鐵心三相電壓互感器1鐵心平均磁路長度及接縫數(shù)計算 見圖6-4。鐵心柱平均磁路長度：Lc=H ,cm 鐵軛平均磁路長度：Ly=2MO+HyAc/Ay ,cm 鐵心柱接縫數(shù)：Nc=1 鐵軛接縫數(shù)：Ny=2 2.磁通密度計算 與單相電壓互感器相同。 3. 勵磁功率計算鐵心柱無功勵磁功率：Qmc=qmcGc,VA 鐵心柱接縫勵磁功率：Qjc=qjcAcNc,VA鐵心柱有功勵磁功率：Qpc=qpcGc, W鐵軛無功勵磁功率：Qmy=qmyGy,VA鐵軛接縫勵磁功率：Qjy=qjyAyNy,VA鐵軛有功勵磁功率：Qpy=qpyGy, W A相鐵心總無功勵磁功率：Q

31、mA= Qm Qm+ Qp,VA A相鐵心總有功勵磁功率：QpA= Qp Qp- Qm, W A相鐵心總勵磁功率： ,VA B相鐵心總無功勵磁功率：QmB= Qm4Qm,VA B相鐵心總有功勵磁功率：QpB= Qp4Qp, W B相鐵心總勵磁功率：,VA C相鐵心總無功勵磁功率：QmC= Qm Qm- Qp,VA C相鐵心總有功勵磁功率：QpC= Qp Qp+ Qm, W C相鐵心總勵磁功率：,VA 式中 Qm=Qmc+Qmy+Qjc+Qjy ,VA Qm=(Qmy+Qjy)/6 ,VA Qp= Qpc+ Qpy , W Qp= Qpy/6 , W 則 4、 額定電壓下空載電流計算 折算到二次

32、繞組的二次電流： I0A= Q0A/ U2A ,A I0B= Q0B/ U2B ,A I0C= Q0C/ U2C ,A5、 額定電壓下空載損耗計算 三相空載損耗為：P0=3QPC+2QPy ,W二、五柱鐵心三相電壓互感器 1. 鐵心平均磁路長度及接縫數(shù)計算 見圖6-5。鐵心柱平均磁路長度：Lc=H ,cm 主鐵軛平均磁路長度：Ly=2MO ,cm旁鐵軛平均磁路長度：Ly=2MOb+H+Hy ,cm 鐵心柱接縫數(shù)：Nc=1 主鐵軛接縫數(shù)：Ny=2 旁鐵軛接縫數(shù)：Nb=3 2.磁通密度計算 心柱磁通密度計算與單相電壓感器相同。鐵軛磁通密度按下列公式計算。 主鐵軛磁通密度： ,T 當主鐵軛截面與心柱

33、截面相同時： ,T 旁鐵軛磁通密度： ,T 當旁鐵軛截面與心柱截面相同時： ,T 式中 Bc - 心柱磁通密度 ,T ; (主鐵軛與旁鐵軛載面相同時)，K可由圖6-6查出。 3.勵磁功率計算鐵心柱無功勵磁功率：Qmc=qmcGc,VA 鐵心柱接縫勵磁功率：Qjc=qjcAcNc,VA鐵心柱有功勵磁功率：Qpc=qpcGc, W主鐵軛無功勵磁功率：Qmy=qmyGy,VA主鐵軛接縫勵磁功率：Qjy=qjyAyNy,VA主鐵軛有功勵磁功率：Qpy=qpyGy, W 旁鐵軛無功勵磁功率：Qmb=qmbGb,VA旁鐵軛接縫勵磁功率：Qjb=qjbAbNb,VA旁鐵軛有功勵磁功率：Qpb=qpbGb,

34、W A相鐵心總無功勵磁功率：QmA= Qm Qm+ Qp,VA A相鐵心總有功勵磁功率：QpA= Qp Qp- Qm, W A相鐵心總勵磁功率： ,VA B相鐵心總無功勵磁功率：QmB= Qm4Qm,VA B相鐵心總有功勵磁功率：QpB= Qp4Qp, W B相鐵心總勵磁功率：,VA C相鐵心總無功勵磁功率：QmC= Qm Qm- Qp,VA C相鐵心總有功勵磁功率：QpC= Qp Qp+ Qm, W C相鐵心總勵磁功率：,VA 式中 ,T 則 4、 額定電壓下空載電流計算 折算到二次繞組的二次電流： I0A= Q0A/ U2A ,A I0B= Q0B/ U2B ,A I0C= Q0C/ U2

35、C ,A 式中 U2A -A相二次繞組額定電壓； U2B -B相二次繞組額定電壓； U2C -C相二次繞組額定電壓； 5、 額定電壓下空載損耗計算 三相空載損耗為：P0=3QPC+2QPyBy/Bc+2QpbBb/Bc ,W 電壓互感器空載計算按表6-2進行。表6-2 電壓互感器測量繞組空載計算U1/U20.81.01.2鐵心柱 Gc= ,kgAc= ,cm2Nc=Bc ,GSGmc= ,VAAjc= ,VANpc= ,w0.8BcBc1.2Bc鐵軛 Gy= ,kgAy= ,cm2Ny=By ,GSGmy= ,VAAjy= ,VANpy= ,w0.8ByBy1.2ByS2n2= (Qmc+Qm

36、y+Qjc+Qjy)/(0.82×S2n)= (Qpc+Qpy)/(0.82×S2n)=第五節(jié) 阻抗壓降計算 一、雙繞組電壓互感器阻抗壓降計算 1電阻壓降計算 （1）電阻計算 一次繞組電阻： , 二次繞組電阻： , 式中 - 導線電阻系數(shù) , mm2/m ; , - 一、二繞組的平均匝長，m ， - 一、二繞組的導線載面積 , mm2 - 二次繞組引線電阻 , 一次繞組電阻壓降： ，（%）二次繞組電阻壓降： ，（%）一、二次繞組短路電阻壓降： Ur12=Ur1+Ur2 ，（%） 式中 S2n -二次繞組額定負荷 ,VA2漏抗壓降計算（1）漏電抗計算a. 漏電抗與繞組排列有密

37、切關系。一、二次繞組對稱排列如圖67，只有縱穿的磁力線，即所謂的縱向漏磁場。圓筒式繞組，一、二次繞組短路的漏電抗（折算至二次繞組）： ,式中洛氏系數(shù) 可由圖68曲線查到。 0、1、2、d0、d1、D2、H的單位均為cm. 漏電抗簡化計算公式： 式中，折合后的主空隙寬度 ,cm 矩形筒式繞組，一、二繞組的短路漏電抗（折算至二次繞組）： ,式中，主空隙平均周長 ,cm 、的單位均為cm。 漏電抗簡化計算公式： 對于35KV以下的電壓互感器，由于繞組的厚度與其直徑比值較小，推薦采用簡化計算公式計算漏電抗。對于35KV及以上的電壓互感器，由于由于繞組的厚度與其直徑比值較大，推薦采用常用計算公式計算漏電

38、抗。b.一、二次繞組不對稱排列如圖69，除有縱穿磁力線外，還有橫穿磁力線，即所謂橫向漏磁場。橫穿磁力線產(chǎn)生雜散漏電抗，一、二繞組的短路漏電抗按下列公式計算。,式中 - 雜散電抗，（%） ; ,（%） k - 常數(shù)，對圖69a為0.75,對圖69b,c為3. C.一次繞組和二次繞組漏電抗近似認為： （2）漏抗壓降計算 一次繞組漏抗壓降： ，（%） 二次繞組漏抗壓降： ，（%） 一、二次繞組短路漏抗壓降： ，（%） 3阻抗壓降計算 ，（%）二、三繞組電壓互感器阻抗壓降計算 圖610的三個繞組中，每個繞組都處于另外兩個繞組的影響之下，三個繞組電磁相互關聯(lián)。因此三繞組電壓互感器阻抗壓降計算較復雜。 1

39、電阻壓降計算 （1）電阻計算 一次繞組電阻： , 二次繞組電阻： ,剩余電壓繞組電阻： , 式中 - 剩余電壓繞組引線電阻 , S3 - 剩余電壓繞組導線截面，mm2一次繞組電阻等值電阻：,式中 , , （2）電阻壓降計算 二次繞組負荷S2n下，一次繞組電阻壓降： ,(%)剩余電壓繞組負荷S3n下，一次繞組電阻壓降： ,(%) 一次繞組等值電阻壓降: ,(%) 二次繞組電阻壓降: ,(%) 剩余電壓繞組阻壓降: ,(%) 式中 - S3n剩余電壓繞組額定負荷，VA 一、二繞組短路電阻壓降：,(%) 一次繞組和剩余電壓繞組短路電阻壓降：,(%)空載電阻壓降：,(%)2漏抗壓降計算（1）漏電抗計算

40、折算至二次繞組的一、二次繞組短路漏電抗：折算至二次繞組的一次繞組漏電抗：,折算至二次繞組的一、三次繞組短路漏電抗：折算至二次繞組的二、三次繞組短路漏電抗：式中 ,(%) ,(%),(%) ,(%) ,cm ,cm一次繞組等值漏電抗：,（2）漏抗壓降計算一次繞組和二次繞組短路漏抗壓降： ，（%）一次繞組和剩余電壓繞組短路漏抗壓降： ，（%）一次繞組等值漏抗壓降： ，（%）一次繞組漏抗壓降： ，（%）空載漏抗壓降： ，（%）3阻抗壓降計算一次繞組和二次繞組短路阻抗壓降：一次繞組和剩余電壓繞組短路阻抗壓降：三、串級式電壓互感器阻抗壓降計算 串級式電壓互感器相當于幾個三繞組電壓互感器串聯(lián)在一起。不同的是串級式電壓互感器二次繞組和剩余電壓繞組只繞在最下面一個鐵心柱上，最上面一級鐵心柱有兩個繞組，最下面一級鐵心柱有四個繞組，見圖251。它的阻抗壓降計算與上述頗為不同。圖611是最下面