電壓互感器介紹

關(guān)于電壓互感器介紹第一頁，共三十八頁，2022年，8月28日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。第二頁，共三十八頁，2022年，8月28日一次繞組并聯(lián)在所測量的一次回路中。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，通過的電流很小，因此，電壓互感器正常工作時，二次繞組接近于空載狀態(tài)。此時，二次電壓接近于二次電勢，并決定于一次電壓值。即有：額定電壓比第三頁，共三十八頁，2022年，8月28日

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，二次回路的阻抗接近為0，二次電流I2將變得非常大，如果沒有保護措施，將會燒壞電壓互感器。所以電壓互感器的二次回路不能短路。第四頁，共三十八頁，2022年，8月28日電磁式電壓互感器的誤差第五頁，共三十八頁，2022年，8月28日誤差的定義(1)電壓誤差fu：二次電壓乘以額定電壓比與實際一次電壓之差占一次電壓的百分比。第六頁，共三十八頁，2022年，8月28日(2)相位誤差：旋轉(zhuǎn)180o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，相位為正。第七頁，共三十八頁，2022年，8月28日電壓互感器的準(zhǔn)確級與額定容量1．電壓互感器的準(zhǔn)確級電壓互感器的準(zhǔn)確級以電壓誤差fu來定義的。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，電壓誤差的最大值百分?jǐn)?shù)。(準(zhǔn)確級越大，誤差越大，精度越低)

分為測量用準(zhǔn)確級和保護用準(zhǔn)確級。第八頁，共三十八頁，2022年，8月28日測量用：0.1級0.2級0.5級1級3級滿足測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80％～120％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25％～100％之間。K第九頁，共三十八頁，2022年，8月28日

繼電保護用電壓互感器的準(zhǔn)確級有3P和6P兩個等級。由于使用條件與目的不同，滿足繼電保護用電壓互感器電壓誤差和相位誤差的條件與測量用的有所不同。除要求滿足額定頻率，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25％～100％之間外，要保證其測量精度，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)定時間內(nèi)能滿足熱性能及準(zhǔn)確等級的最大電壓與額定一次電壓的比值）的電壓之間。K第十頁，共三十八頁，2022年，8月28日2．電壓互感器的額定容量

電壓互感器的額定容量SN2：是指對應(yīng)于最高準(zhǔn)確級下的容量（VA)。對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，互感器能保證幅值與相位的精度。第十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日四、電壓互感器的分類和結(jié)構(gòu)1．電壓互感器的分類和結(jié)構(gòu)(1)單相式和三相式。35kV及以上電壓等級多為單相式電壓互感器。(2)戶內(nèi)式和戶外式。35kV以上多制成戶內(nèi)式；110kV及以上電壓等級則制成戶外式。第十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日如圖為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可以引出。（三相三柱式電壓互感器一次繞組的中性點不可以引出）在這種情況下，中性點引出后，五柱式的兩個旁軛為產(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)致電流過大而發(fā)熱損壞。第十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日1．電壓互感器的分類和結(jié)構(gòu)(3)雙繞組和三繞組。三繞組電壓互感器有兩個二次繞組，一個是基本二次繞組，用于接測量儀表和繼電器；另一個專門用于接保護繼電器。(4)按絕緣分為干式（低壓：小于380V），澆注絕緣式（3～35kV），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，另一種為獨立式。獨立式增加了高壓引出線部分。第十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日油浸式電壓互感器按結(jié)構(gòu)分類（5）普通結(jié)構(gòu)（單級式）和串級結(jié)構(gòu)兩種。3~35kV電壓等級都制成普通結(jié)構(gòu)，110kV及以上電壓等級的電壓互感器才制成串級結(jié)構(gòu)。在我國，電壓大于330kV只生產(chǎn)電容式。第十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日J(rèn)DZJ-10JDQX-220JDJ2-35JZW-10JSJW-10JCC—110YDR-110第十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日串級結(jié)構(gòu)隨著電壓等級的升高，電壓互感器一次繞組的絕緣需隨之增強。尤其在110kV及以上電壓等級的單相三繞組電壓互感器，采用串級式結(jié)構(gòu)可以縮小尺寸、減小質(zhì)量。串級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絕緣。同時將鐵芯與繞組裝入充滿變壓器油的瓷箱中，從而可節(jié)省絕緣材料降低電壓互感器成本。第十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日110kV串級式電壓互感器如圖為110kV串級式電壓互感器（兩級串級式）內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和接線示意圖?；ジ衅饔幸粋€鐵芯（元件）組成，一次繞組被分成匝數(shù)相等的兩個部分分別套在上下鐵芯柱上，二次繞組只與最下面一個鐵芯柱耦合。一次繞組按磁通相加方向串聯(lián)，接于相與地之間，鐵芯與繞組中點電氣相連，減小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，保證正確的電壓變換關(guān)系，即保證測量準(zhǔn)確度）第十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日220kV串級式電壓互感器右圖是220kV四級串級式電壓互感器。上鐵芯對地為額定電壓的3/4，下鐵芯對地為額定電壓的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。第十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日五、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)，測得線電壓。圖(b)接線用于大接地電流系統(tǒng)(110kV及以上)，測量相電壓。第二十頁，共三十八頁，2022年，8月28日

圖(c)接線是由兩臺單相電壓互感器組成的V-V接線(二次側(cè)b相接地)，可用來測量線電壓，廣泛用于35kV及以下的電網(wǎng)中。第二十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日一臺三相三柱式電壓互感器Y，yn接線用于測量線電壓。注意：一次繞組中性點不引出，因為零序磁通無通路。第二十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日

圖(d)所示為一臺三相五柱式電壓互感器接線。一次繞組接成星形，且中性點接地?；径卫@組也接成星形，并且中性點也接地。既可測量線電壓．又可測量相電壓。

第二十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日

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100V／3設(shè)計，接成開口三角形，亦要求一點接地。正常時，開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，開口三角形繞組兩端會出現(xiàn)100V電壓，供給絕緣監(jiān)測繼電器，使之發(fā)出一個故障信號(但不跳開斷路器)。這種接線在3~35kV電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。第二十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日

圖(e)為由三臺單相三繞組電壓互感器構(gòu)成的Y0／Y0／開口三角形接線。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)時二次繞組的額定電壓為100V／3；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，在開口三角形繞組兩端的電壓均為100V第二十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日電容式電壓互感器電容式電壓互感器(CVT)在國外已有四十多年的發(fā)展歷史，在72.5～1000kV電力系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用。國產(chǎn)CVT從1964年在西安電力電容器廠誕生以來，也積累了三十五年的制造和運行經(jīng)驗，現(xiàn)已進入成熟期。電容式TV和GIS中電磁式TV兩種類型可作為500kV電壓互感器第二十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日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質(zhì)上是一個電容串接的分壓器，被測電網(wǎng)的電壓在電容C1、C2上按反比分壓。分壓比

第二十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日電容式電壓互感器原理接線圖當(dāng)有負(fù)荷電流時，在內(nèi)阻抗上產(chǎn)生電壓降，產(chǎn)生誤差出現(xiàn)諧振。第二十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日2.電容式電壓互感器結(jié)構(gòu)原理主要由電容分壓器、補償電抗器、中間變壓器、阻尼器及防護間隙等組成。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，可以使C2上的電壓略高于額定電壓，補償負(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電壓（由TV的一次繞組（非線性電抗）飽和激發(fā)）第二十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日（1）電壓互感器在工作時，其一、二次側(cè)不得短路。因此電壓互感器一、二次側(cè)必要時裝設(shè)熔斷器進行短路保護。（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，必須注意其端子的極性在結(jié)線時，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，會造成測量誤差和保護誤動作(或誤信號)，甚至可能對儀表造成損害。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第三十頁，共三十八頁，2022年，8月28日電壓互感器的選擇1．選擇結(jié)構(gòu)類型．接線方式和準(zhǔn)確級*根據(jù)配電裝置類型，相應(yīng)地電壓互感器可選擇戶內(nèi)式或戶外式。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)（尤其是串級式）或電容分壓式結(jié)構(gòu)。第三十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日選擇接線方式

3~20kV當(dāng)只需要測量線電壓時，可采用兩只單相電壓互感器的V—V接線。

35kV以下，當(dāng)需要測量線電壓，同時又需要測量相電壓和監(jiān)視電網(wǎng)絕緣時，可采用三相五柱式電壓互感器或由三個單相三繞組電壓互感器構(gòu)成Y0／Y0／△接線。

110kV及以上的電網(wǎng)，則根據(jù)需要選擇三個單相三繞組電壓互感器構(gòu)成Y0／Y0／△接線。第三十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日第三十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日選擇準(zhǔn)確等級選擇電壓互感器的準(zhǔn)確級要根據(jù)二次負(fù)荷的需要。*若二次負(fù)荷為電能計量，可采用0.5級電壓互感器；*發(fā)電廠中功率表和電壓繼電器可配用1.0級；*一般的測量表計(如電壓表)可配用3.0級。如果幾種準(zhǔn)確級要求不同的二次負(fù)荷同接一臺電壓互感器，則應(yīng)按負(fù)荷要求的最高等級考慮。為了保證所接儀表的測量準(zhǔn)確度，TV的準(zhǔn)確度等級比所接儀表的準(zhǔn)確度等級要高兩級。第三十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日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)長期運行電壓，并承受可能出現(xiàn)的雷電過電壓、操作過電壓及異常運行方式下的電壓。第三十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日電壓互感器的二次電壓標(biāo)準(zhǔn)值，對接于三相系統(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，其額定二次電壓必須為100/V，以保持額定電壓比的不變。特別要注意開口三角形繞組額定電壓的選擇：

用在小接地電流