常规电压互感器的原理与结构详解

高压开关用常规电压互感器为电磁式电压互感器，其互感器的构造、原理和接线都与电力变压器相同，差别在于电压互感器的容量小，通常只有几十或几百伏安，二次负荷为仪表和继电器的电压线圈，基本上是恒定高阻抗，其工作状态接近电力变压器的空载运行。

在一次电压作用下，一次绕组流过励磁电流，并建立磁动势。在磁动势作用下产生的磁通，大部分通过铁心闭合且与一、二次绕组的全部匝数N₁和N₂相链，这部分磁通称为主磁通，还有极小的一部分经过绕组周围的非磁性介质闭合，不与绕组的全部匝数相链的磁通称为空载漏磁通。主磁通在一、二次绕组中感应出电动势和。根据电磁感应定律，有

由此可求得绕组中的感应电动势。若主磁通为正弦波形，即

Ф=Ф_msinωt

那么，在一次绕组中的感应电动势为

式中，ω=2πf，f为电网的频率（Hz）。则一次感应电动势的方均根值为

二次感应电动势的方均根值为

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从一、二次绕组感应电动势与主磁通的关系可得

如果忽略一次绕组中很小的空载漏阻抗压降，且不考虑空载漏磁对二次电动势的影响，则二次空载电压U₂等于E₂，因而得出

即电压互感器的二次电压与一次电压成正比，反映了一次电压的数值。根据GB 1207—2006的要求，其二次额定输出电压一般为100V、。

由于电压互感器的一次绕组是并联在一次电路中，与电力变压器一样，二次侧不能短路，否则会产生很大的短路电流，烧毁电压互感器。同样，为了防止高、低压绕组绝缘击穿时，高电压窜入二次回路造成危害，必须将电压互感器的二次绕组、铁心及外壳接地。

电压互感器种类较多，按绕组数分为双绕组和三绕组两种，三绕组电压互感器除了一、二次绕组外还有一组（个）辅助二次绕组供绝缘监测及零序回路；按相数分为单相和三相式；按安装地点分为户内和户外式；按绝缘及冷却方式可分为干式、浇注式、油浸式和充气式。

气体绝缘金属封闭式组合电器用电压互感器多为充气式结构，主要由高压线圈、铁心、二次绕组、盆式绝缘子和躯壳等组成。单相电压互感器结构示意图如图3-2所示。

图3-2 单相电压互感器结构示意图