如何选择电压互感器？

1.电压互感器的功能

电压互感器与电流互感器一样，是一种传递电力一次系统中电压信号的重要元件。其一次绕组与一次系统并联，二次绕组与二次设备并联。它的主要功能如下。

1）降低电压值。电压互感器将一次系统中的高电压改变为二次系统的标准低压（100V）。这样，既利于运行人员的人身安全，又可使二次侧连接的测量仪表和保护装置实现标准化和小型化，使其结构轻巧、价格便宜，便于屏内安装。

2）隔离二次与一次。电压互感器的结构同电流互感器，一次绕组和二次绕组之间只有磁的联系，没有电的联系，以保证二次设备与一次高电压部分隔离，要求电压互感器的二次侧接地，以达到保证设备和人身安全的目的。由于互感器一次、二次绕组除了接地点外无其他电路上的联系，因此二次系统的对地电位与一次系统无关，只依赖于接地点与二次绕组其他各点的电位差，在正常运行情况下处于低压（小于100V）的状态，方便于维护、检修与调试。

其外形如图6-2-1所示。

图6-2-1 电压互感器

电压互感器在电路中的符号如图6-2-2所示，用“TV”来表示，一、二次绕组绝缘套管分别标记“●”的两个端子为同名端或同极性端。

如JDZJ—10型电压互感器（JDZ系列为浇铸式单相）的外形如图6-2-3所示，其型号含义如下：

J——电压互感器；D——单相；Z——环氧树脂浇铸绝缘；J——结构形式，接地保护。

图6-2-2 电压互感器符号

图6-2-3 JDZJ—10型电压互感器

1—一次接线端子 2—高压绝缘套管 3—一、二次绕组 4—壳式铁心 5—二次接线端子

2.电压互感器的工作原理

电压互感器按其工作原理，可以分为电磁感应原理和电容分压原理（在220kV以上系统中使用）两类。常用的电压互感器是利用电磁感应原理工作的，它的基本构造与普通变压器相同，主要由铁心、一次绕组、二次绕组组成（如图6-2-3所示）。电压互感器二次绕组与继电器等电压线圈并联。由于测量仪表、继电器等电压线圈的阻抗很大，因此，电压互感器在正常运行中相当于一个空载运行的降压变压器，它的二次电压基本上等于二次电动势值，且取决于恒定的一次电压值，所以电压互感器在准确度所允许的负荷范围内，能够精确地测量一次电压。

电压互感器的额定变压比为一次绕组和二次绕组的额定电压比，即

3.电压互感器分类

（1）按用途分类 按用途分为测量用电压互感器和保护用电压互感器，对前者的主要技术要求是保证必要的准确度；对后者可能有某些特殊要求，如要求有第三个绕组，铁心中有零序磁通等。这两种电压互感器，又可分为单相电压互感器和三相电压互感器。

（2）根据安装地点分类 按安装地点分为户内型电压互感器和户外型电压互感器。

（3）根据电压变换原理分类

1）电磁式电压互感器，以电磁感应来变换电压，电磁感应式多用于220kV及以下各种电压等级；

2）电容式电压互感器，以电容分压来变换电压，电容分压式一般用于110kV以上的电力系统，330～765kV超高压电力系统应用较多；

3）光电式电压互感器，以光电元件来变换电压。

（4）根据结构不同分类

1）单级式电压互感器，一次绕组和二次绕组均绕在同一个铁心柱上。

2）串级式电压互感器，一次绕组分成匝数相同的几段，各段串联起来，一端子连接高压电路，另一端子接地。

4.电压互感器的型号规定

目前，国产电压互感器型号编排方法如下：

电压互感器在特殊使用环境的代号，主要有以下几种：CY—船舶用；GY—高原地区用；W—污秽地区用；AT—干热带地区用；TH—湿热带地区用。

电压互感器型号中的字母，都用汉语拼音字母表示，字母排列顺序及其对应符号含义见表6-2-1所示。

电压互感器铭牌举例说明：

如图6-2-4所示，该电压互感器有两个二次绕组，一个剩余电压绕组，0.2/0.5/3P表示第一个二次绕组准确度级为0.2级，可做计量用，第二个二次绕组准确度级为0.5级，可做电能计量或测量，剩余电压绕组准确级为3P级，作为保护用。

表6-2-1 电压互感器型号字母的含义及排列顺序

5.电压互感器的主要参数

（1）变压比 电压互感器的一、二次额定电压比，称为电压互感器的额定变比K_u，近似等于电压互感器一、二次绕组的匝数比，即

式中 N₁、N₂——一、二次绕组的匝数。

图6-2-4 电压互感器铭牌

电压互感器二次额定电压通常为100V，一次额定电压就是电源电压，且已经标准化，如0.4、10、35、66、110、220和550kV等。

（2）误差 电压互感器的误差分为两种，一种是电压误差（变压误差），另一种是角误差。理想的电压互感器，一次与二次电压之比应完全等于匝数之比，一次与二次电压的相位应正好相差180°。但是在实际电压互感器中，由于励磁电流的存在和线圈阻抗的影响，均会产生电压数值误差和相位角的误差。

电压互感器的电压误差ΔU%为

角误差是指二次电压相量旋转180°后与一次电压相量时，用δ表示，单位为度。并规定超前时，δ为正；反之δ为负。

（3）额定容量S_2N电压互感器的额定容量是指对应于最高准确度级时的容量。电压互感器在这个负荷容量下工作时，所产生的误差不会越过这一准确度级所规定的允许值。由于电压互感器的误差随负荷而变化，在使用中，当负荷超过该准确度级所规定的容量时，准确度级就会下降。与电流互感器相似，同一台电压互感器在不同的准确度级下工作时，其额定容量是不同的。通常，在电压互感器的铭牌上标有不同准确度级下对应的额定容量，在选用电压互感器时，应根据所要求的准确度级，确定负荷容量，并使符合容量小于额定容量。

此外，根据在最高工作电压下的长期允许发热条件，对电压互感器还规定了最大容量。但是，一般都不会使负荷达到此最大容量。

（4）准确度等级 国产电压互感器的准确度等级有五个等级：0.1、0.2、0.5、1.0、3.0级。

用户电能计量装置通常采用0.2级和0.5级电压互感器，测量仪表用，应选用0.5级或1级；继电保护用，应不低于3级。

（5）极性标志 为了保证测量及校验工作的接线正确，电压互感器一次及二次绕组的端子应标明极性标志。电压互感器一次绕组接线端子用大写字母A、B、C、N表示，二次绕组接线端子用小写字母a、b、c、n表示。(www.xing528.com)

6.电压互感器的接线

电压互感器的接线结构如图6-2-5所示。

图6-2-5 电压互感器接线结构图

电压互感器在三相电路中有如下四种常见的接线方案：

（1）单相电压互感器接线 图6-2-6所示为一只单相电压互感器接线，可用于测量35kV及以下中性点不直接接地系统的线电压或110kV以上中性点直接接地系统的相对地电压。这种通常用于三相平衡电路中。

图6-2-6 单相电压互感器

（2）电压互感器的V/V接法 如图6-2-7所示，V/V接法就是将两台全绝缘单相电压互感器的高低压绕组分别接于相与相间构成不完全三角形。这种接法广泛用于中性点不接地或经消弧线圈接地的35kV及以下的高压三相系统中，特别是10kV的三相系统中。V/V接法不仅能节省一台电压互感器，还能满足三相表计所需要的线电压。这种接线方法的缺点是不能测量相电压，不能接入监视系统绝缘状况的电压表。

（3）电压互感器的Y/yn接法 如图6-2-8所示。这种接法是用三台单相电压互感器构成一台三相电压互感器，也可以用一台三铁心柱式三相电压互感器，将其高低压绕组分别接成星形。Y/yn接法多用于小电流接地的高压三相系统，可以测量线电压，这种接线方法的缺点是：①当三相负载不平衡时，会引起较大的误差；②当一次高压侧有单相接地故障时，它的高压侧中性点不允许接地，否则，可能烧坏互感器，故而高压侧中性点无引出线，也就不能测量对地电压。

图6-2-7 电压互感器的V/V接法

（4）电压互感器的YN/yn△接法 如图6-2-9所示。这种接法常用三台单相电压互感器构成三相电压互感器组，主要用于大电流接地系统中。YN/yn△接法其主二次绕组既可测量线电压，又可测量相对地电压，辅助绕组二次绕组接成开口三角形供给单相接地保护使用。当某一相接地时，开口三角形两端将出现近100V的零序电压，使电压继电器动作，输出接地故障信号。

图6-2-8 电压互感器的Y/yn接法

图6-2-9 电压互感器的YN/yn△接法

当YN/yn△接法用于小接地电流系统时，通常都采用三相五柱式的电压互感器，如图6-2-9所示。其一次绕组和主二次绕组接成星形，并且中性点接地，辅助二次绕组接成开口三角形。

7.电压互感器的选择

（1）额定电压的选择 电压互感器一次绕组的额定电压，应

U_1N为电压互感器一次测额定电压，U_1X为被测线路电压。

即U_1N应处于被测电压的90%与110%之间。

（2）准确度等级的选择 一般0.2级以上用于精密测量或做标准用，0.2级及以下用于工程测量。电能计量用的电压互感器，应选用0.2级或0.5级。1级用于配电盘仪表测量电压、功率等；3级用于一般的测量仪表和继电保护装置。

（3）接线方式的选择 作为电能计量用的电压互感器的接线方式一般采用V形接线和Y形接线。V形接线用于中性点不直接接地的35kV及以下的系统中。Y_N，y_n型接线用于中性点直接接地的110kV及以上的系统中。

（4）额定容量的选择 按二次负载消耗的总视在功率S选择电压互感器的额定容量，应满足：

式中 S——二次负载最大一相消耗的视在功率，VA；

S_N——电压互感器每相额定容量，VA。

8.电压互感器运行中应注意的问题

1）电压互感器的二次侧在工作时不能短路。

在正常工作时，其二次侧近于开路状态，电流很小，当二次侧短路时，其电流很大（二次侧阻抗很小）将烧毁设备甚至危及人身安全。

2）电压互感器的二次侧必须有一端接地。防止一、二次侧击穿时，高压窜入二次侧，危及人身和设备安全。

3）电压互感器接线时，应注意一、二次侧接线端子的极性。以保证测量的准确性。

4）电压互感器的一、二次侧通常都应装设熔丝作为短路保护，同时一次侧应装设隔离开关作为安全检修用。

5）一次侧并接在线路中。

6）电压互感器送电时必须先合一次侧后合二次侧，停电时先停二次侧后停一次侧，防止反送电危及设备安全。

7）两段PT二次并列时，一次必须先并列（防止反充电）。

反充电：运行中的电压互感器由二次向不带电的电压互感器反充电，造成运行中电压互感器二次熔断器熔断，低压开关跳开，引起保护装置及自动装置失压。

8）在倒换PT前必须先将PT并列运行（防止二次设备在PT倒换过程中失压）

9.电压互感器的保护措施

60kV及以下系统，一次侧一般经过隔离开关和熔断器接入高压电网。电压互感器一次侧熔断器的作用：

1）保护电压互感器本身，当电压互感器本身故障时，熔断器迅速熔断，防止事故扩大；

2）防止电压互感器本体或引出线故障而影响高压系统（如电压互感器所接的那个电压等级的系统）的正常工作。装在室内配电装置的高压熔断器，是装有石英填料的，能截断1000MW的短路功率。

110kV及以上系统，电压互感器一次侧不装熔断器。

原因是：

1）考虑到系统灭弧问题较大，熔断器的断流容量亦很难满足要求，熔断器制造困难；

2）这一类互感器采用单相串级式，绝缘强度高，发生故障的可能性比较小；

3）110kV及以上系统，中性点一般采用直接接地，接地故障时，瞬时跳闸，不会过电压运行。

电压互感器二次侧：

1）装设熔断器或低压断路器；当电压互感器二次侧及回路发生故障时，能够快速熔断或切断，保证电压互感器不遭受损坏及不造成保护误动。

2）计量、测量二次绕组装设熔断器（低压断路器）。

3）保护用二次绕组装设快速低压断路器。