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(hào)】D1.；M54 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】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(cè)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(cè)量?jī)x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(zhǎng)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(duì)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(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置供電，用來測(cè)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(duì)稱的三個(gè)線電壓；

2）不能測(cè)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(cè)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(tái)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(tái)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(cè)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(tái)單相電壓互感器構(gòu)成一臺(tái)三相電壓互感器，也可以用一臺(tái)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(cè)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(huì)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(cè)量對(duì)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(tái)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(cè)量線電壓，又可測(cè)量相對(duì)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(cè)量線電壓和相對(duì)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(hào)指示器，以實(shí)現(xiàn)單相接地的繼電保護(hù)。