電壓互感器培訓(xùn)講義P38

1、電壓互感器 電壓互感器的作用是隔離高電壓，并把高電壓變?yōu)榈碗妷?，供繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和測(cè)量?jī)x表獲取一次側(cè)電壓信息。按工作原理，電壓互感器可分為： 1、電磁式電壓互感器 電力變壓器型，原理和普通變壓器相似； 適用于6kV110kV系統(tǒng)； 價(jià)格貴，容量大，誤差小(相對(duì)于后者) 2、電容式電壓互感器(CVT-capacitance voltage T) 電容分壓型； 適用于110kV500kV系統(tǒng)； 價(jià)格低，容量小，誤差大(相對(duì)于前者)電磁式電壓互感器的工作原理電磁式電壓互感器的工作原理，構(gòu)造和連接方法都和普通電力變壓器相同。其主要區(qū)別在于電壓互感器的容量很小，通常只有幾十到幾百伏安。一次繞組并聯(lián)在

2、所測(cè)量的一次回路中。一次繞組電壓等于電網(wǎng)電壓，不受二次回路負(fù)荷的影響。接在二次繞組的負(fù)荷是儀表和繼電器的電壓線圈，它們的阻抗很大，通過(guò)的電流很小，因此，電壓互感器正常工作時(shí)，二次繞組接近于空載狀態(tài)。此時(shí)，二次電壓接近于二次電勢(shì)，并決定于一次電壓值。 即有：額定電壓比 在二次電壓一定的情況下，阻抗越小則電流越大。當(dāng)電壓互感器二次回路短路時(shí)，二次回路的阻抗接近為0，二次電流I2將變得非常大，如果沒(méi)有保護(hù)措施，將會(huì)燒壞電壓互感器。所以電壓互感器的二次回路不能短路。電磁式電壓互感器的誤差誤差的定義(1)電壓誤差fu： 二次電壓乘以額定電壓比與實(shí)際一次電壓之差占一次電壓的百分比。(2)相位誤差： 旋轉(zhuǎn)1

3、80的二次電壓相量與一次電壓相量之間的夾角。并規(guī)定-U2 超前U1時(shí)，相位為正。電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)與額定容量1電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)以電壓誤差fu來(lái)定義的。即： 在規(guī)定的一次電壓和二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，二次負(fù)荷功率因數(shù)為額定值時(shí)，電壓誤差的最大值百分?jǐn)?shù)。(準(zhǔn)確級(jí)越大，誤差越大，精度越低) 分為測(cè)量用準(zhǔn)確級(jí)和保護(hù)用準(zhǔn)確級(jí)。測(cè)量用：0.1級(jí) 0.2級(jí) 0.5級(jí) 1級(jí) 3級(jí) 滿(mǎn)足測(cè)量用電壓互感器電壓誤差和相位誤差有一定的條件，即在額定頻率下，其一次電壓在80120額定電壓之間，二次負(fù)載的功率因數(shù)為0.8(滯后)，二次負(fù)載的容量在25100之間。K 繼電保護(hù)用電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)有3P和6P

4、兩個(gè)等級(jí)。由于使用條件與目的不同，滿(mǎn)足繼電保護(hù)用電壓互感器電壓誤差和相位誤差的條件與測(cè)量用的有所不同。 除要求滿(mǎn)足額定頻率，二次負(fù)載的功率因數(shù)為0.8(滯后)，二次負(fù)載的容量在25100之間外，要保證其測(cè)量精度，則一次電壓的范圍在5額定電壓及額定電壓因數(shù)倍（在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能滿(mǎn)足熱性能及準(zhǔn)確等級(jí)的最大電壓與額定一次電壓的比值 ）的電壓之間。K2電壓互感器的額定容量 電壓互感器的額定容量SN2：是指對(duì)應(yīng)于最高準(zhǔn)確級(jí)下的容量（VA)。對(duì)于三相式電壓互感器，其額定輸出容量是指每相的額定輸出。當(dāng)電壓互感器二次側(cè)承受負(fù)載功率因數(shù)為0.8（滯后），負(fù)載容量不大于額定容量時(shí)，互感器能保證幅值與相位的精度。四、電

5、壓互感器的分類(lèi)和結(jié)構(gòu)1電壓互感器的分類(lèi)和結(jié)構(gòu)(1)單相式和三相式。35kV及以上電壓等級(jí)多為單相式電壓互感器。(2)戶(hù)內(nèi)式和戶(hù)外式。35kV以上多制成戶(hù)內(nèi)式；110kV及以上電壓等級(jí)則制成戶(hù)外式。如圖為JDJW-10型三相五柱電壓互感器原理圖和外形結(jié)構(gòu)示意圖。其一次繞組的中性點(diǎn)可以引出。（三相三柱式電壓互感器一次繞組的中性點(diǎn)不可以引出）在這種情況下，中性點(diǎn)引出后，五柱式的兩個(gè)旁軛為產(chǎn)生的零序磁通提供了暢通的磁路，這就避免了普通電壓互感器因零序磁阻太大導(dǎo)致電流過(guò)大而發(fā)熱損壞。1電壓互感器的分類(lèi)和結(jié)構(gòu)(3)雙繞組和三繞組。三繞組電壓互感器有兩個(gè)二次繞組，一個(gè)是基本二次繞組，用于接測(cè)量?jī)x表和繼電器；

6、另一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于接保護(hù)繼電器。(4)按絕緣分為干式（低壓：小于380V） ，澆注絕緣式（335kV） ，油浸式（110kV及以上）和氣體絕緣（多用于高壓產(chǎn)品）。 SF6電壓互感器有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是為GIS配套使用的組合式，另一種為獨(dú)立式。獨(dú)立式增加了高壓引出線部分。 油浸式電壓互感器按結(jié)構(gòu)分類(lèi)（5）普通結(jié)構(gòu)（單級(jí)式）和串級(jí)結(jié)構(gòu)兩種。335kV電壓等級(jí)都制成普通結(jié)構(gòu)，110kV及以上電壓等級(jí)的電壓互感器才制成串級(jí)結(jié)構(gòu)。在我國(guó)，電壓大于330kV只生產(chǎn)電容式。JDZJ-10 JDQX-220 JDJ2-35 JZW-10 JSJW-10 JCC 110 YDR-110串級(jí)結(jié)構(gòu)隨著電壓等級(jí)的升高，

7、電壓互感器一次繞組的絕緣需隨之增強(qiáng)。尤其在110kV及以上電壓等級(jí)的單相三繞組電壓互感器，采用串級(jí)式結(jié)構(gòu)可以縮小尺寸、減小質(zhì)量。串級(jí)式電壓互感器的一次繞組分成匝數(shù)相等的幾組，并把繞組與鐵芯電氣相連，使鐵芯與繞組之間可以采用分級(jí)絕緣。同時(shí)將鐵芯與繞組裝入充滿(mǎn)變壓器油的瓷箱中，從而可節(jié)省絕緣材料降低電壓互感器成本。110kV串級(jí)式電壓互感器如圖為110kV串級(jí)式電壓互感器（兩級(jí)串級(jí)式）內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和接線示意圖。 互感器有一個(gè)鐵芯（元件）組成，一次繞組被分成匝數(shù)相等的兩個(gè)部分分別套在上下鐵芯柱上，二次繞組只與最下面一個(gè)鐵芯柱耦合。一次繞組按磁通相加方向串聯(lián)，接于相與地之間，鐵芯與繞組中點(diǎn)電氣相連，減小

8、了鐵芯與繞組的絕緣要求（兩者之間的電壓是相電壓的一半）。但增加了鐵芯與地之間的絕緣。（平衡繞組：平衡上下鐵芯柱的磁勢(shì)，保證正確的電壓變換關(guān)系，即保證測(cè)量準(zhǔn)確度）220kV串級(jí)式電壓互感器右圖是220kV四級(jí)串級(jí)式電壓互感器。上鐵芯對(duì)地為額定電壓的3/4，下鐵芯對(duì)地為額定電壓的1/4。繞組邊緣線匝與鐵芯之間為額定電壓的1/4。二次繞組只與最下面一個(gè)鐵芯柱耦合。平衡繞組在同一鐵芯的上下柱上，匝數(shù)相等，反極性連接。平衡上下鐵芯柱的磁勢(shì)連耦繞組：兩鐵芯相鄰的鐵芯柱上，匝數(shù)相同，反極性連接。電壓均勻分布，不影響準(zhǔn)確級(jí)。五、電壓互感器的接線 圖(a)接線用于小接地電流系統(tǒng)(35kV及以下)，測(cè)得線電壓。

9、圖(b)接線用于大接地電流系統(tǒng)(110kV及以上)，測(cè)量相電壓。 圖(c)接線是由兩臺(tái)單相電壓互感器組成的V-V接線 (二次側(cè)b相接地)，可用來(lái)測(cè)量線電壓，廣泛用于35kV及以下的電網(wǎng)中。一臺(tái)三相三柱式電壓互感器Y，yn接線用于測(cè)量線電壓。注意：一次繞組中性點(diǎn)不引出，因?yàn)榱阈虼磐o(wú)通路。 圖(d)所示為一臺(tái)三相五柱式電壓互感器接線。一次繞組接成星形，且中性點(diǎn)接地?；径卫@組也接成星形，并且中性點(diǎn)也接地。既可測(cè)量線電壓又可測(cè)量相電壓。 三相五柱式電壓互感器的附加二次繞組每相的額定電壓按100V3設(shè)計(jì)，接成開(kāi)口三角形，亦要求一點(diǎn)接地。 正常時(shí)，開(kāi)口三角形繞組兩端電壓為零，如果系統(tǒng)發(fā)生一相完全接地

10、，開(kāi)口三角形繞組兩端會(huì)出現(xiàn)100V電壓，供給絕緣監(jiān)測(cè)繼電器，使之發(fā)出一個(gè)故障信號(hào)(但不跳開(kāi)斷路器)。 這種接線在335kV電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。 圖(e)為由三臺(tái)單相三繞組電壓互感器構(gòu)成的Y0 Y0 開(kāi)口三角形接線。這種接線可用小接地電流系統(tǒng)也可用于大接地電流系統(tǒng)。但應(yīng)注意在兩種情況下，附加的輔助二次繞組的額定電壓不同。 用在小接地電流系統(tǒng)時(shí)二次繞組的額定電壓為100V3；用在大接地電流系統(tǒng)中二次繞組的額定電壓為100V。其目的是不管在哪種系統(tǒng)中當(dāng)發(fā)生一次系統(tǒng)一相完全接地時(shí)，在開(kāi)口三角形繞組兩端的電壓均為100V電容式電壓互感器電容式電壓互感器(CVT)在國(guó)外已有四十多年的發(fā)展歷史，在72.51

11、000kV電力系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用。國(guó)產(chǎn)CVT從1964年在西安電力電容器廠誕生以來(lái)，也積累了三十五年的制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)已進(jìn)入成熟期。電容式TV和GIS中電磁式TV兩種類(lèi)型可作為500kV電壓互感器電容式電壓互感器的工作原理 1.電容式電壓互感器的分壓原理 在被測(cè)電網(wǎng)的相和地之間接有主電容C1和分壓電容C2，Z2為繼電器、儀表等電壓線圈阻抗。電容式電壓互感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電容串接的分壓器，被測(cè)電網(wǎng)的電壓在電容C1、C2上按反比分壓。分壓比 電容式電壓互感器原理接線圖當(dāng)有負(fù)荷電流時(shí)，在內(nèi)阻抗上產(chǎn)生電壓降，產(chǎn)生誤差出現(xiàn)諧振。2.電容式電壓互感器結(jié)構(gòu)原理 主要由電容分壓器、補(bǔ)償電抗器、中間變壓器、阻尼

12、器及防護(hù)間隙等組成。A、C2兩端并聯(lián)放電間隙F1：防止L與C2諧振過(guò)電壓引起的絕緣擊穿 ；B、二次側(cè)并聯(lián)電容Ch：當(dāng)帶有負(fù)荷時(shí)，可以使C2上的電壓略高于額定電壓，補(bǔ)償負(fù)荷電流在L上形成的電壓降；C、二次側(cè)阻尼繞組rd：抑制次諧波鐵磁諧振過(guò)電壓（由TV的一次繞組（非線性電抗）飽和激發(fā)）（1）電壓互感器在工作時(shí)，其一、二次側(cè)不得短路。 因此電壓互感器一、二次側(cè)必要時(shí)裝設(shè)熔斷器進(jìn)行短路保護(hù)。（電流互感器二次側(cè)不準(zhǔn)裝設(shè)熔斷器）（2）電壓互感器二次側(cè)有一端必須接地。（3）電壓互感器在結(jié)線時(shí)，必須注意其端子的極性 在結(jié)線時(shí)，若將其中的一相繞組接反，二次回路中的線電壓將發(fā)生變化，會(huì)造成測(cè)量誤差和保護(hù)誤動(dòng)作(

13、或誤信號(hào))，甚至可能對(duì)儀表造成損害。因此，必須注意其一、二次極性的一致性。電壓互感器使用注意事項(xiàng)電壓互感器的選擇1選擇結(jié)構(gòu)類(lèi)型接線方式和準(zhǔn)確級(jí)* 根據(jù)配電裝置類(lèi)型，相應(yīng)地電壓互感器可選擇戶(hù)內(nèi)式或戶(hù)外式。35kV及以下可選用澆注式結(jié)構(gòu)；110kV及以上可選用油浸式結(jié)構(gòu)（尤其是串級(jí)式）或電容分壓式結(jié)構(gòu)。六、電壓互感器的選擇選擇接線方式 320kV當(dāng)只需要測(cè)量線電壓時(shí)，可采用兩只單相電壓互感器的VV接線。 35kV以下，當(dāng)需要測(cè)量線電壓，同時(shí)又需要測(cè)量相電壓和監(jiān)視電網(wǎng)絕緣時(shí)，可采用三相五柱式電壓互感器或由三個(gè)單相三繞組電壓互感器構(gòu)成Y0Y0接線。 110kV及以上的電網(wǎng)，則根據(jù)需要選擇三個(gè)單相三繞組

14、電壓互感器構(gòu)成Y0Y0接線。選擇準(zhǔn)確等級(jí) 選擇電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)要根據(jù)二次負(fù)荷的需要。* 若二次負(fù)荷為電能計(jì)量，可采用0.5級(jí)電壓互感器；* 發(fā)電廠中功率表和電壓繼電器可配用1.0級(jí)；* 一般的測(cè)量表計(jì)(如電壓表)可配用3.0級(jí)。 如果幾種準(zhǔn)確級(jí)要求不同的二次負(fù)荷同接一臺(tái)電壓互感器，則應(yīng)按負(fù)荷要求的最高等級(jí)考慮。 為了保證所接儀表的測(cè)量準(zhǔn)確度，TV的準(zhǔn)確度等級(jí)比所接儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)要高兩級(jí)。2選擇額定電壓 電壓互感器一次繞組的額定電壓應(yīng)與安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓相等。其絕緣水平應(yīng)該能夠承受電網(wǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行電壓，并承受可能出現(xiàn)的雷電過(guò)電壓、操作過(guò)電壓及異常運(yùn)行方式下的電壓。電壓互感器的二次電壓標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)接于三相系統(tǒng)相間電壓的單相電壓互感器，二次額定電壓為100V。對(duì)接在三相系統(tǒng)相與地間的單相電壓互感器，當(dāng)其額定一次電壓為某一數(shù)值除以 時(shí)，其額定二次電壓必須為100/ V，以保持額定電壓比的不變。特別要注意開(kāi)口三角形繞組額定電壓的選擇： 用在小接地電流系統(tǒng)時(shí)的額定電壓為100V