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什么是电压互感器

电压互感器(Potential transformer 简称PT,Voltage transformer也简称VT)和变压器很相像,都是用来变换线路上的电压。但是变压器变换电压的目的是为了输送电能,因此容量很大,一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位;而电压互感器变换电压的目的,主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电,用来测量线路的电压、功率和电能,或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器,因此电压互感器的容量很小,一般都只有几伏安、几十伏安,最大也不超过一千伏安。

电压互感器基本结构

电压互感器的基本结构和变压器很相似,它也有两个绕组,一个叫一次绕组,一个叫二次绕组。两个绕组都装在或绕在铁心上。两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有绝缘,使两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有电气隔离。电压互感器在运行时,一次绕组N1并联接在线路上,二次绕组N2并联接仪表或继电器。因此在测量高压线路上的电压时,尽管一次电压很高,但二次却是低压的,可以确保操作人员和仪表的安全。

电压互感器的工作原理

电压互感器的代号为P.T.,它的工作原理与电力变压器相同。电压互感器本身的阻抗很小,一旦副边发生短路,电流将急剧增长而烧毁线圈。为此,电压互感器的原边接有熔断器,副边可靠接地,以免原、副边绝缘损毁时,副边出现对地高电位而造成人身和设备事故。测量用电压互感器一般都做成单相双线圈结构,其原边电压为被测电压,可以单相使用,也可以用两台接成V-V形作三相使用。实验室用的电压互感器往往是原边多抽头的,以适应测量不同电压的需要。供保护接地用电压互感器还带有一个第三线圈,称三线圈电压互感器。三相的第三线圈接成开口三角形,开口三角形的两引出端与接地保护继电器的电压线圈联接。正常运行时,电力系统的三相电压对称,第三线圈上的三相感应电动势之和为零。一旦发生单相接地时,中性点出现位移,开口三角的端子间就会出现零序电压使继电器动作,从而对电力系统起保护作用。线圈出现零序电压则相应的铁心中就会出现零序磁通。为此,这种三相电压互感器采用旁轭式铁心或采用三台单相电压互感器。对于这种互感器,第三线圈的准确度要求不高,但要求有一定的过励磁特性。

电压互感器主要类型

⑴按安装地点可分为户内式和户外式。35kV及以下多制成户内式;35kV以上则制成户外式。

⑵按相数可分为单相和三相式,35kV及以上不能制成三相式。

⑶按绕组数目可分为双绕组和三绕组电压互感器,三绕组电压互感器除一次侧和基本二次侧外,还有一组辅助二次侧,供接地保护用。

⑷按绝缘方式可分为干式、浇注式、油浸式和充气式。干式电压互感器结构简单、无着火和爆炸危险,但绝缘强度较低,只适用于6kV以下的户内式装置;浇注式电压互感器结构紧凑、维护方便,适用于3kV~35kV户内式配电装置;油浸式电压互感器绝缘性能较好,可用于10kV以上的户外式配电装置;充气式电压互感器用于SF6全封闭电器中。

⑸按工作原理划分,还可分为电磁式电压互感器,电容式电压互感器和电子式电压互感器。

电压互感器的型号识别

电压互感器的型号由3~4个拼音字母及数字组成。通常它表示电压互感器的线圈型式、绝缘种类、铁芯结构及使用场所等。字母后面的数字表示电压等级(单位KV)。字母含义如下:

J:在第一位,表示电压互感器;在第三位时,表示油浸式;在第四位,表示接地保护;

S:在第二位,表示三相;

D:在第二位,表示单相;

G:在第三位,表示干式;

Z:在第三位,表示浇注式;

W:在第四位,表示五铁芯柱式;

B:在第四位,表示有补偿线圈;

C:在第二位时,表示串级绝缘;在第三位时,表示瓷绝缘。

例如:JDJJ-35型号的电压互感器代表单相油浸式可供接地保护用的电压互感器,电压等级为35KV。

电压互感器的接线方式

电压互感器的接线方式很多,常见的有以下几种:

(1)用一台单相电压互感器来测量某一相对地电压或相间电压的接线方式。

(2)用两台单相互感器接成不完全星形,也称V—V接线,用来测量各相间电压,但不能测相对地电压,广泛应用在20KV以下中性点不接地或经消弧线圈接地的电网中。

(3)用三台单相三绕组电压互感器构成YN,yn,d0或YN,y,d0的接线形式,广泛应用于3~220KV系统中,其二次绕组用于测量相间电压和相对地电压,辅助二次绕组接成开口三角形,供接入交流电网绝缘监视仪表和继电器用。用一台三相五柱式电压互感器代替上述三个单相三绕组电压互感器构成的接线,除铁芯外,其形式与图3基本相同,一般只用于3~15KV系统。

(4)电容式电压互感器接线形式。

在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中,为了测量相对地电压,PT一次绕组必须接成星形接地的方式。

在3~60KV电网中,通常采用三只单相三绕组电压互感器或者一只三相五柱式电压互感器的接线形式。必须指出,不能用三相三柱式电压互感器做这种测量。当系统发生单相接地短路时,在互感器的三相中将有零序电流通过,产生大小相等、相位相同的零序磁通。在三相三柱式互感器中,零序磁通只能通过磁阻很大的气隙和铁外壳形成闭合磁路,零序电流很大,使互感器绕组过热甚至损坏设备。而在三相五柱式电压互感器中,零序磁通可通过两侧的铁芯构成回路,磁阻较小,所以零序电流值不大,对互感器不造成损害。

电压互感器的作用

电压互感器的作用是:把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压,供保护、计量、仪表装置使用。同时,使用电压互感器可以将高电压与电气工作人员隔离。电压互感器虽然也是按照电磁感应原理工作的设备,但它的电磁结构关系与电流互感器相比正好相反。电压互感器二次回路是高阻抗回路,二次电流的大小由回路的阻抗决定。当二次负载阻抗减小时,二次电流增大,使得一次电流自动增大一个分量来满足一、二次侧之间的电磁平衡关系。可以说,电压互感器是一个被限定结构和使用形式的特殊变压器。简单的说就是“检测元件”。

电压互感器异常与处理

常见异常

(1)三相电压指示不平衡:一相降低(可为零),另两相正常,线电压不正常,或伴有声、光信号,可能是互感器高压或低压熔断器熔断;

(2)中性点非有效接地系统,三相电压指示不平衡:一相降低(可为零),另两相升高(可达线电压)或指针摆动,可能是单相接地故障或基频谐振,如三相电压同时升高,并超过线电压(指针可摆到头),则可能是分频或高频谐振;

(3)高压熔断器多次熔断,可能是内部绝缘严重损坏,如绕组层间或匝间短路故障;

(4)中性点有效接地系统,母线倒闸操作时,出现相电压升高并以低频摆动,一般为串联谐振现象;若无任何操作,突然出现相电压异常升高或降低,则可能是互感器内部绝缘损坏,如绝缘支架绕、绕组层间或匝间短路故障;

(5)中性点有效接地系统,电压互感器投运时出现电压表指示不稳定,可能是高压绕组N(X)端接地接触不良。

(6)电压互感器回路断线处理。

处理方法

1. 根据继电保护和自动装置有关规定,退出有关保护,防止误动作。

2. 检查高、低压熔断器及自动空气开关是否正常,如熔断器熔断、应查明原因立即更换,当再次熔断时则应慎重处理。

3.检查电压回路所有接头有无松动、断开现象,切换回路有无接触不良现象。

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