电压互感器基础认知

一、电压互感器的工作特性

电磁式电压互感器用于0.4kV及以上电压等级的交流装置中，其工作特性如下：

（1）正常运行时，电压互感器二次绕组近似工作在开路状态。

（2）电压互感器一次侧电压决定于一次电力网的电压，不受二次负载的影响。

（3）运行中的电压互感器二次侧绕组不允许短路。

二、电压互感器的种类和型号

1.电磁式电压互感器的种类

（1）按安装地点可分为户内式和户外式。20kV及以下电压等级一般为户内式，35kV及以上电压等级一般为户外式。

（2）按相数可分为单相式和三相式。一般20kV及以下电压等级制成三相式，35kV以上电压等级制成单相式。

（3）按每相绕组数可分为双绕组和三绕组式。三绕组电压互感器有两个二次侧绕组，即基本二次绕组和辅助二次绕组，辅助二次绕组供绝缘监察或接地保护用。

（4）按绝缘方式可分为干式、浇注式、油浸式、气体绝缘式等几种。干式多用于低压；浇注式用于3～35kV；油浸式主要用于35kV及以上的电压互感器。

2.电压互感器的型号

电压互感器的型号一般用数字和字母表示，包括产品型号符号和设计序号，短横线后为电压等级。电压互感器的型号及其各字母含义如下：

产品名称：J—电压互感器。

相数：D—单相；S—三相。

绝缘形式：J—油浸式；G—空气（干式）；Z—浇注成型固体；Q—气体；C—瓷绝缘；R—电容分压式。

结构形式及用途：X—带剩余（零序）绕组；B—三柱带补偿绕组式；W—五柱三绕组；C—串极式带剩余（零序）绕组；F—测量和保护分开的二次绕组。

设计序号。

额定电压（kV）。

例如，JDZ6-10，表示第六次改进型设计、浇注绝缘、单相、10kV电压互感器。

三、电压互感器的技术参数和接线

（一）电压互感器技术参数

1.额定一次电压

作为电压互感器性能基准的一次电压值。供三相系统相间连接的单相电压互感器，其额定一次电压应为国家标准额定线电压；对于接在三相系统相与地间的单相电压互感器，其额定一次电压应为上述值的，即相电压。

2.额定二次电压(www.xing528.com)

额定二次电压按互感器使用场合的实际情况来选择，标准值为100V；供三相系统中相与地之间用的单相互感器，当其额定一次电压为某一数值除以，额定二次电压必须除以，以保持额定电压比不变。

接成开口三角形的辅助二次绕组额定电压，用于中性点有效接地系统的互感器，其辅助二次绕组额定电压为100V；用于中性点非有效接地系统的互感器，其辅助二次绕组额定电压为100V或100V/3。

3.额定变比

电压互感器的额定变比是指一、二次绕组额定电压之比，也称额定电压比或额定互感比，用Ku表示。

4.额定容量

电压互感器的额定容量是指对应于最高准确度等级时的容量。额定容量通常以视在功率的伏·安值表示。标准值最小为10VA，最大为500VA，共有13个标准值，负荷的功率因数为0.8（滞后）。

5.额定二次负载

保证准确度等级为最高时，电压互感器二次回路所允许接带的阻抗值。

6.额定电压因数

互感器在规定时间内仍能满足热性能和准确度等级要求的最高一次电压与额定一次电压的比值。

7.电压互感器的准确度等级

电压互感器的准确度等级就是指在规定的一次电压和二次负载变化范围内，负载的功率因数为额定值时电压误差的最大值。测量用电压互感器的准确度等级有0.1、0.2、0.5、1、3级，保护用电压互感器的准确度等级规定有3P和6P两种。电压互感器的准确度等级和误差限值见表6-5。

表6-5　电压互感器的准确度等级和误差限值

电压互感器应能准确地将一次电压变换为二次电压，才能保证测量精确和保护装置正确动作，因此电压互感器必须保证一定的准确度。如果电压互感器的二次负载超过规定值，则二次电压就会降低，其结果是不能保证准确的，使得测量误差增大。

（二）电压互感器的接线方式

在三相电力系统中，通常需要测量的电压有线电压、相对地电压和发生单相接地故障时的零序电压。为了测量这些电压，图6-11示出了几种常见的电压互感器接线。

（1）图6-11（a）所示为一台单相电压互感器的接线，可测量某一相间电压（35kV及以下的中性点非直接接地电网）或相对地电压（110kV及以上中性点直接接地电网）。

图6-11　电压互感器的接线方式

（a）单相接线；（b）Vv接线；（c）三相三柱式互感器接线；
（d）三相五柱式互感器接线；（e）3台单相电压互感器接线

（2）图6-11（b）所示两台单相电压互感器接成Vv连接。广泛用于20kV及以下中性点不接地或经消弧线圈接地的电网中，测量线电压，不能测量相电压。

（3）图6-11（c）所示为一台三相三柱式电压互感器接成Yyn接线，只能用来测量线电压，不许用来测量相对地电压，因为它的一次侧绕组中性点不能引出，故不能用来监视电网对地绝缘。其原因是中性点非直接接地电网中发生单相接地时，非故障相对地电压升高倍，三相对地电压失去平衡，在3个铁芯柱将出线零序磁通。由于零序磁通是同相位的，不能通过3个铁芯柱形成闭合回路，而只能通过空气间隙和互感器外壳构成通路。因此磁路磁阻很大，零序励磁电流很大，引起电压互感器铁芯过热甚至烧坏。

（4）图6-11（d）所示为一台三相五柱式电压互感器接成的YNynd接线。其一次侧绕组、基本二次侧绕组接成星形，且中性点均接地，辅助二次侧绕组接成开口三角形。这种接线可用来测量线电压和相电压，还可用作绝缘监察，故广泛用于小接地电流电网中。当系统发生单相接地时，三相五柱式电压互感器内出现的零序磁通可以通过两边的辅助铁芯柱构成回路。辅助铁芯柱的磁阻小，零序励磁电流也小，因而不会出现烧毁电压互感器的情况。

（5）图6-11（e）所示为3台单相三绕组电压互感器接成的YNynd接线，广泛应用于35kV及以上电网中，可测量线电压、相对地电压和零序电压。这种接线方式发生单相接地时，各相零序磁通以各自的电压互感器铁芯构成回路，因此对电压互感器无影响。该种接线方式的辅助二次绕组接成开口三角形，对于35～60kV中性点非直接接地电网，其相电压为100V/3，对中性点直接接地电网，其相电压为100V。