基于電壓互感器的研究及常見故障分析

鄭培迎

【摘 要】隨著電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的快速發(fā)展，電壓互感器作為一次設(shè)備在電力系統(tǒng)中發(fā)揮的作用日益凸顯，電壓互感器一旦出現(xiàn)問題都將給整個(gè)供電系統(tǒng)帶來嚴(yán)重影響，保障電壓互感器及其二次回路的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

【關(guān)鍵詞】電壓互感器 供電系統(tǒng) 諧振

【中圖分類號】D1.；M54 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0078-02

1、電壓互感器工作原理

電壓互感器的主要結(jié)構(gòu)和工作原理類似于變壓器。，基本結(jié)構(gòu)也是鐵心和原、副繞組。特點(diǎn)是容量很小且比較恒定，正常運(yùn)行時(shí)接近于空載狀態(tài)。如圖1所示，電壓互感器的一次線圈匝數(shù)N1很多，并接于被測高壓電網(wǎng)上，二次線圈匝數(shù)N2較少，二次負(fù)荷比較恒定，接于高阻抗的測量儀表和繼電器電壓線圈，正常運(yùn)行時(shí)，電壓互感器接近于空載狀態(tài)。電壓互感器本身的阻抗很小，一旦副邊發(fā)生短路，電流將急劇增長而燒毀線圈。為此，電壓互感器的原邊接有熔斷器，副邊可靠接地，以免原、副邊絕緣損毀時(shí)，副邊出現(xiàn)對地高電位而造成人身和設(shè)備事故。電壓互感器和變壓器很相像，都是用來變換線路上的電壓。但是變壓器變換電壓的目的是為了輸送電能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安為計(jì)算單位；而電壓互感器變換電壓的目的，主要是用來給測量儀表和繼電保護(hù)裝置供電，用來測量線路的電壓、功率和電能，或者用來在線路發(fā)生故障時(shí)保護(hù)線路中的貴重設(shè)備、電機(jī)和變壓器，因此電壓互感器的容量很小，一般都只有幾伏安、幾十伏安，最大也不超過一千伏安。圖2單相電壓互感器的接線方式

兩個(gè)電壓互感器分別接于線電壓UAB和UBC上，一次繞組不能接地，二次繞組為安全，一端接地，這種接線方式適用于中性點(diǎn)非直接接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。

1）只用兩個(gè)單相電壓互感器可以得到對稱的三個(gè)線電壓；

2）不能測量相電壓；

3）一次繞組接入系統(tǒng)線電壓，二次繞組電壓為100V。當(dāng)繼電保護(hù)裝置和測量表計(jì)只需用線電壓時(shí)，可采用這種接線方式。

（2）電壓互感器的V，v接法 如圖3所示圖3 電壓互感器的V，v接法

V，v接法就是將兩臺全絕緣單相電壓互感器的高低壓繞組分別接于相與相間構(gòu)成不完全三角形。這種接法廣泛用于中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的35kV及以下的高壓三相系統(tǒng)中，特別是10kV的三相系統(tǒng)中。V，v接法不僅能節(jié)省一臺電壓互感器，還能滿足三相表計(jì)所需要的線電壓。這種接線方法的缺點(diǎn)是不能測量相電壓，不能接入監(jiān)視系統(tǒng)絕緣狀況的電壓表。

（3）電壓互感器的Y，yn接法 如圖4所示圖4 電壓互感器的Y，yn接法

這種接法是用三臺單相電壓互感器構(gòu)成一臺三相電壓互感器，也可以用一臺三鐵芯柱式三相電壓互感器，將其高低壓繞組分別接成星形。Y，yn接法多用于小電流接地的高壓三相系統(tǒng)，可以測量線電壓，這種接線方法的缺點(diǎn)是：

① 當(dāng)三相負(fù)載不平衡時(shí)，會引起較大的誤差；

② 當(dāng)一次高壓側(cè)有單相接地故障時(shí)，它的高壓側(cè)中性點(diǎn)不允許接地，否則，可能燒壞互感器，故而高壓側(cè)中性點(diǎn)無引出線，也就不能測量對地電壓。

（4）電壓互感器的YN，yn△接法 如圖5所示。圖5 電壓互感器的YN，yn△接法

這種接法常用三臺單相電壓互感器構(gòu)成三相電壓互感器組，主要用于大電流接地系統(tǒng)中。YN，yn△接法其主二次繞組既可測量線電壓，又可測量相對地電壓，輔助繞組二次繞組接成開口三角形供給單相接地保護(hù)使用。當(dāng)YN，yn△接法用于小接地電流系統(tǒng)時(shí)，通常都采用三相五柱式的電壓互感器，如圖所示。其一次繞組和主二次繞組接成星形，并且中性點(diǎn)接地，輔助二次繞組接成開口三角形。故三相五柱式的電壓互感器可以測量線電壓和相對地電壓，輔助二次繞組可以接入交流電網(wǎng)絕緣監(jiān)視用的繼電器和信號指示器，以實(shí)現(xiàn)單相接地的繼電保護(hù)。