電壓互感器知識

1、電壓互感器電壓互感器是一個帶鐵心的變壓器。它主要由一、二次線圈、鐵心和絕緣組成。當(dāng)在一次繞組上施加一個電壓時，在鐵心中就產(chǎn)生一個磁通0，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，則在二次繞組中就產(chǎn)生一個二次電壓2改變一次或二次繞組的匝數(shù)，可以產(chǎn)生不同的一次電壓與二次電壓比，這就可組成不同比的電壓互感器。電壓互感器將高電壓按比例轉(zhuǎn)換成低電壓，即。電壓互感器一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表、繼電保護(hù)等；主要是電磁式的(電容式電壓互感器應(yīng)用廣泛)，另有非電磁式的，如電子式、光電式。1電壓互感器的分類()按安裝地點(diǎn)可分為戶內(nèi)式和戶外式。及以下多制成戶內(nèi)式；以上則制成戶外式。()按相數(shù)可分為單相和三相式，及以上不能制成三相

2、式。()按繞組數(shù)目可分為雙繞組和三繞組電壓互感器，三繞組電壓互感器除一次側(cè)和基本二次側(cè)外，還有一組輔助二次側(cè)，供接地保護(hù)用。()按絕緣方式可分為干式、澆注式、油浸式和充氣式，干式浸絕緣膠電壓互感器結(jié)構(gòu)簡單、無著火和爆炸危險，但絕緣強(qiáng)度較低，只適用于以下的戶內(nèi)式裝置；澆注式電壓互感器結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)方便，適用于戶內(nèi)式配電裝置；油浸式電壓互感器絕緣性能較好，可用于以上的戶外式配電裝置；充氣式電壓互感器用于全封閉電器中。()此外，還有電容式電壓互感器，電容式電壓互感器實(shí)際上是一個單相電容分壓管，由若干個相同的電容器串聯(lián)組成，接在高壓相線與地面之間，它廣泛用于的中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中。、工作原理電壓互感

3、器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，副邊出現(xiàn)對地高電位而造成人身和設(shè)備事故。測量用電壓互感器一般都做成單相雙線圈結(jié)構(gòu)，其原邊電壓為被測電壓（如電力系統(tǒng)的線電壓），可以單相使用，也可以用兩臺接成形作三相使用。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第三線圈，稱三線圈電壓互感器電壓互感器。三相的第三線圈接成開口三角形，開口三角形的

4、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，電力系統(tǒng)的三相電壓對稱，第三線圈上的三相感應(yīng)電動勢之和為零。一旦發(fā)生單相接地時，中性點(diǎn)出現(xiàn)位移，開口三角的端子間就會出現(xiàn)零序電壓使繼電器動作，從而對電力系統(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（及以下時）或采用三臺單相電壓互感器。對于這種互感器，第三線圈的準(zhǔn)確度要求不高，但要求有一定的過勵磁特性（即當(dāng)原邊電壓增加時，鐵心中的磁通密度也增加相應(yīng)倍數(shù)而不會損壞）。、使用注意事項(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，測極性、連接組別、搖絕緣、核相序等。2電壓互感

5、器的接線應(yīng)保證其正確性，一次繞組和被測電路并聯(lián)，二次繞組應(yīng)和所接的測量儀表、繼電壓互感器電保護(hù)裝置或自動裝置的電壓線圈并聯(lián)，同時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)超過其額定容量，否則，會使互感器的誤差增大，難以達(dá)到測量的正確性。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，若短路時，會出現(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)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量儀表和繼電器時的安全

6、，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，可以防止儀表和繼電器出現(xiàn)高電壓危及人身安全。施工、安裝要點(diǎn)、副邊繞組連同鐵心必須可靠接地。、副邊絕對不容許短路。銘牌標(biāo)志電壓互感器型號由以下幾部分組成，各部分字母，符號表示內(nèi)容：第一個字母：一一電壓互感器；第二個字母：單相；三相第三個字母：一一油浸；一一澆注；第四個字母：數(shù)字一一電壓等級V例如：表示單相油浸電壓互感器，額定電壓K額定一次電壓，作為互感器性能基準(zhǔn)的一次電壓值。額定二次電壓，作為互感器性能基準(zhǔn)的二次電壓值。額定變比，額定一次電壓與額定二次電壓之比。準(zhǔn)確級，由互感器系統(tǒng)定的等級，其誤差在規(guī)定使用條件下應(yīng)在

7、規(guī)定的限值之內(nèi)負(fù)荷，二次回路的阻抗，通常以視在功率表示。額定負(fù)荷，確定互感器準(zhǔn)確級可依據(jù)的負(fù)荷值?；咀饔秒妷夯ジ衅麟妷夯ジ衅鞯淖饔檬牵喊迅唠妷喊幢壤P(guān)系變換成或更低等級的標(biāo)準(zhǔn)二次電壓，供保護(hù)、計量、儀表裝置使用。同時，使用電壓互感器可以將高電壓與電氣工作人員隔離。電壓互感器雖然也是按照電磁感應(yīng)原理工作的設(shè)備，但它的電磁結(jié)構(gòu)關(guān)系與相比正好相反。電壓互感器二次回路是高阻抗回路，二次電流的大小由回路的阻抗決定。當(dāng)二次負(fù)載阻抗減小時，二次電流增大，使得一次電流自動增大一個分量來滿足一、二次側(cè)之間的電磁平衡關(guān)系?？梢哉f，電壓互感器是一個被限定結(jié)構(gòu)和使用形式的特殊變壓器。簡單的說就是“檢測元件”。接線方

8、式電壓互感器的接線方式很多，常見的有以下幾種：電壓互感器（）用一臺單相電壓互感器來測量某一相對地電壓或相間電壓的接線方式（）用兩臺單相互感器接成不完全星形，也稱一接線，用來測量各相間電壓，但不能測相對地電壓，廣泛應(yīng)用在以下中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)中。（）用三臺單相三繞組電壓互感器構(gòu)成N,或，的接線形式，廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)中，其二次繞組用于測量相間電壓和相對地電壓，輔助二次繞組接成開口三角形，供接入交流電網(wǎng)絕緣監(jiān)視儀表和繼電器用。用一臺三相五柱式電壓互感器代替上述三個單相三繞組電壓互感器構(gòu)成的接線，除鐵芯外，其形式與圖基本相同，一般只用于系統(tǒng)。（）電容式電壓互感器接線形式。在中性點(diǎn)不接地或

9、經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，為了測量相對地電壓，一次繞組必須接成星形接地的方式。在電網(wǎng)中，通常采用三只單相三繞組電壓互感器或者一只三相五柱式電壓互感器的接線形式。必須指出，不能用三相三柱式電壓互感器做這種測量。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時，在互感器的三相中將有零序電流通過，產(chǎn)生大小相等、相位相同的零序磁通。在三相三柱式互感器中，零序磁通只能通過磁阻很大的氣隙和鐵外殼形成閉合磁路，零序電流很大，使互感器繞組過熱甚至損壞設(shè)備。而在三相五柱式電壓互感器中，零序磁通可通過兩側(cè)的鐵芯構(gòu)成回路，磁阻較小，所以零序電流值不大，對互感器不造成損害。常見異常（）三相電壓指示不平衡：一相降低l可為零），另兩相正常，線電壓

10、不正常，或伴有聲、光信號，可能是互感器高壓或低壓熔斷器熔斷；（）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，可能是單相接地故障或基頻諧振，如三相電壓同時升高，并超過線電壓（指針可擺到頭），則可能是分頻或高頻諧振；（）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；（）中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)，母線倒閘操作時，出現(xiàn)相電壓升高并以低頻擺動，一般為串聯(lián)諧振現(xiàn)象；若無任何操作，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；（）中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)，電壓互感器投運(yùn)時出現(xiàn)電壓表指示不穩(wěn)定，

11、可能是高壓繞組（）端接地接觸不良。電壓互感器爆裂原因剖析及防范措施故障現(xiàn)象及相關(guān)數(shù)據(jù)系統(tǒng)共有八段，采用的是上海華通開關(guān)廠生產(chǎn)的電氣組合柜，該廠設(shè)備自投產(chǎn)以來，主部件未發(fā)生大的缺陷，但其輔助測量發(fā)生了臺次損壞，現(xiàn)象表現(xiàn)為本體炸裂、內(nèi)部絕緣物質(zhì)噴出故障，致使系統(tǒng)的相關(guān)保護(hù)不能投運(yùn)，部分自動功能無法實(shí)現(xiàn)。這給廠用系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了極大的隱患。故障原因初探產(chǎn)品質(zhì)量不好：如果由于產(chǎn)品本身絕緣、鐵心疊片及繞制工藝不過關(guān)等，均可能致使電壓互感器發(fā)熱過量使絕緣長期處于高溫下運(yùn)行，從而導(dǎo)致絕緣加速老化，出現(xiàn)擊穿。該類型的電壓互感器一次側(cè)繞組發(fā)生匝間短路，這樣電流會迅速增大，鐵磁也將迅速飽和從而導(dǎo)致諧振過電

12、壓，使絕緣擊穿，高壓熔斷器被熔斷。電壓互感器二次負(fù)荷偏重，一、二次電流較大，使二次側(cè)負(fù)載電流的總和超過額定值，造成內(nèi)部繞組發(fā)熱增加，尤其是在電壓高于額定電壓情況下，內(nèi)部發(fā)熱更加嚴(yán)重；再者，該系統(tǒng)屬于中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)，故一次側(cè)電壓在運(yùn)行中容易發(fā)生偏斜，當(dāng)某相出現(xiàn)高電壓時，該相更加容易發(fā)生熱膨脹爆裂。由于鐵磁諧振而造成電壓互感器被擊穿，因?yàn)椋罕粨舸┑碾妷夯ジ衅魉幍哪妇€帶的負(fù)荷呈感性的比較多，特別是III、W段，帶有大容量的深井泵，在負(fù)荷分配上其感抗大于容抗，由于某種原因，而使系統(tǒng)電壓波動如深井泵頻繁啟停等，使電路中電流和電壓發(fā)生突變，可能導(dǎo)致電壓互感器鐵心迅速飽和、感抗減小，當(dāng)感抗小于容抗時

13、，將產(chǎn)生鐵磁諧振，導(dǎo)致電壓互感器激磁電流增大幾十倍，而過電壓幅值將達(dá)到近5甚至于達(dá)到以上，而且持續(xù)時間較長，電壓互感器在這樣大電壓、大電流下運(yùn)行，使本身的溫度也迅速升高，導(dǎo)致?lián)p壞。鐵磁諧振的幾個特點(diǎn)1對于鐵磁諧振電路，在相同的電源電勢作用下回路可能不只一種穩(wěn)定的工作狀態(tài)。電路到底穩(wěn)定在哪種工作狀態(tài)要看外界沖擊引起的過渡過程的情況。2）PT的非線性鐵磁特性是產(chǎn)生鐵磁諧振的根本原因，但鐵磁元件的飽和效應(yīng)本身也限制了過電壓的幅值。此外回路損耗也使諧振過電壓受到阻尼和限制。當(dāng)回路電阻大于一定的數(shù)值時，就不會出現(xiàn)強(qiáng)烈的鐵磁諧振過電壓。3）串聯(lián)諧振電路來說，產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓的的必要條件是313。因此鐵磁

14、諧振可在很大的范圍內(nèi)發(fā)生。維持諧振振蕩和抵償回路電阻損耗的能量均由工頻電源供給。為使工頻能量轉(zhuǎn)化為其它諧振頻率的能量，其轉(zhuǎn)化過程必須是周期性且有節(jié)律的，即1/2（1,2,3）倍頻率的諧振。鐵磁諧振對PT的損壞。電磁諧振（分頻）一般應(yīng)具備如下三個條件。鐵磁式電壓互感器（PT）的非線性效應(yīng)是產(chǎn)生鐵磁諧振的主要原因。PT感抗為容抗的1倍以內(nèi)，即參數(shù)匹配在諧振范圍。要有激發(fā)條件，如PT突然合閘、單相接地突然消失、外界對系統(tǒng)的干擾或系統(tǒng)操作產(chǎn)生的過電壓等。據(jù)試驗(yàn)分頻諧振的電流為正常電流的2倍以上，工頻諧振電流為正常電流的倍左右，高頻諧振電流更小。在這些諧振中，分頻諧振的破壞最大，如果PT的絕緣良好，工頻

15、和高頻一般不會危及設(shè)備的安全，而系統(tǒng)存在上述條件。鐵磁諧振的常用消除辦法根據(jù)以上分析配電系統(tǒng)鐵磁諧振的特性，就不難找到加以解決的辦法。通常的解決辦法有：1）PT一次的中性點(diǎn)加裝阻尼電阻。該方法在已廣泛采用，生產(chǎn)定型產(chǎn)品的廠家比較多，在實(shí)際運(yùn)用中都取得了滿意的效果。如西安電瓷廠生產(chǎn)的系列消諧器，該消諧器串接于PT一次繞組中性點(diǎn)與地之間，內(nèi)部材料為大容量的非線性碳化硅電阻片及散熱片等串聯(lián)組裝于瓷套內(nèi)而成。其工作原理為：在低壓下消諧器呈高電阻值（可達(dá)幾百千歐）使諧振在起始階段不易發(fā)展，單相接地時，消諧器上出現(xiàn)千余伏電壓，它的非線性電阻下降，使其不影響接地保護(hù)的工作。2）在PT開口三角側(cè)并聯(lián)固定（或可變）阻尼，用于一些要求不太高的變電所或配電所。電壓互感器常見異常的判斷（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，可能是互感器高壓或低壓熔斷器熔斷；（）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