1.1电压互感器的选型

高压电气测量技术教学目标重点难点教学内容思考练习课程引入任务1.1电压互感器的选型高压电气测量技术3、电压互感器的技术参数2、电压互感器的工作原理基误差分析1、电压互感器的作用、结构；本节主要内容4、电压互感器的选择方法与案例分析高压电气测量技术教学目标2、能正确应用电压互感器的技术参数；3、能正确进行电压互感器的选型设计1、理解电压互感器的作用与工作原理；高压电气测量技术一、电压互感器原理分析电压互感器的作用是隔离高电压，并把高电压变为低电压，供继电保护、自动装置和测量仪表获取一次侧电压信息。按工作原理，电压互感器可分为：电磁式电压互感器电力变压器型，原理和普通变压器相似；适用于6kV～110kV系统；价格贵，容量大，误差小(相对于后者)电容式电压互感器(CVT-capacitancevoltageT)电容分压型；适用于110kV～500kV系统；价格低，容量小，误差大(相对于前者)高压电气测量技术1、工作原理电磁式电压互感器的工作原理，构造和连接方法都和普通电力变压器相同。其主要区别在于电压互感器的容量很小，通常只有几十到几百伏安。电压互感器原理接线图N1N2..2121NNUU111212uN/UUUUNNkk—匝数比—式中21NNNk—额定互感比—N2N1uUUk（一）电磁式电压互感器高压电气测量技术由于电压互感器存在励磁电流和内阻抗，使得测量结果的大小和相位都有误差。2.电磁式电压互感器误差及影响因素(%)100112uUUUkfu电压误差：相位误差：的夹角与)(12uUU2121NNUU理想情况下:但实际上:2121NNUU（一）电磁式电压互感器高压电气测量技术2E0I1I2Ir1x1r'2x'2r'2Lx'2L2UΦ1I2E2I2U22rI22jxI0I2u11rI11jxI1U2.误差及影响因素O（一）电磁式电压互感器高压电气测量技术)(212rrI)(j212xxI10rI10jxI2.误差及影响因素2E0I1I2Ir1x1r'2x'2r'2Lx'2L2UΦ1I2I2U0I2u1UO（一）电磁式电压互感器高压电气测量技术)(212rrI)(j212xxI10rI10jxIΦ1I2I2U0I2u1UO2.误差及影响因素(%)100sin)(cos)(cossin12212221211010uUxxIrrIUxIrIf)('3440cos)(sin)(sincos12212221211010uUxxIrrIUxIrI高压电气测量技术影响误差的因素：2.误差及影响因素(%)100sin)(cos)(cossin12212221211010uUxxIrrIUxIrIf)('3440cos)(sin)(sincos12212221211010uUxxIrrIUxIrI)(212rrI)(j212xxI10rI10jxIΦ1I2I2U0I2u1UOABCA2B2A1B1+90º-90º0ºu由正值向负值变化。fu由负值向正值变化；若Z2L不变，则当2=90º→-90º时，(1)|fu|、u的空载误差与I0成正比，∴应选用高导磁材料。(2)二次负载的影响：（设）2jL22LeZZ若2不变，则二次负载Z2L↓→I2↑→|fu|↑。高压电气测量技术JDZJ-10JDQX-220JDJ2-35JZW-10JSJW-10JCC—110YDR-1103.电压互感器外形及型号含义高压电气测量技术准确级：在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差的最大误差。3.准确级和额定容量准确级误差限值一次电压变化范围频率、功率因数及二次负荷变化范围电压误差(%)相位差(´)0.20.513±0.2±0.5±1.0±3.0±10±20±40不规定(0.8~1.2)UN1(0.25~1)SN2cos2=0.8f=fN3P6P±3.0±6.0±120±240(0.05~1)UN1高压电气测量技术3.准确级和额定容量由于误差与二次负荷有关，所以同一台电压互感器对应于不同的准确级便有不同的容量。额定容量：对应于最高准确级的容量。最大容量：按照在最高工作电压下长期工作容许发热条件所规定的容量。高压电气测量技术按绝缘方式分：浇注式：用环氧树脂绝缘，3-35kV油浸式：用油绝缘，110kV及以上按结构分：普通式：同变压器，3-35kV串级式：采用分级绝缘，110kV及以上4.分类按绕组数分：双绕组三绕组按安装地点分：•户内型•户外型按相数分：•单相：35kV及以上•三相：35kV以下（三相五柱式）高压电气测量技术ABC4.分类0a0b0c三相五柱式高压电气测量技术实质上是一个电容分压器1.工作原理1U2CUabC1C2a’b’LTVZ2L实际上，由于电容器有损耗、电抗器有电阻，使内阻不可能为零，因此负荷变化时，还会有误差产生。减小分压器的输出电流，可减小误差，故将测量仪表(Z2L)经中间变压器TV升压后与分压器连接。(二)电容式电压互感器高压电气测量技术(二)电容式电压互感器1.工作原理1U2CUabC1C2121112CKUCCCUU—分压比—式中211CCCK当a、b间接上负荷时，由于C1、C2有内阻压降，使UC2小于电容分压值，而且负荷电流越大，误差越大。当a、b间开路时，按反比分压，有1UK~abZia’b’LiZ)(121CCjZiLjCCjZi)(121时，当)(121CCL2C0UZi，即输出电压与负荷无关。高压电气测量技术(二)电容式电压互感器1U2CUabC1C2a’b’LTVZ2Lrd①二次侧短路引起的过电流和过电压所以应加放电间隙E。12II二次侧短路21CULI过电压，可能击穿2CE②铁磁谐振过电压由于电容式电压互感器是由电容和非线性电抗所构成，当受到二次侧短路、断开等冲击瞬变作用时，由于非线性电抗的饱和，可能激发产生次谐波铁磁谐振。抑制方法是装设阻尼电阻rd（谐振时自动投入）。高压电气测量技术(二)电容式电压互感器优点：制造简单，重量轻，成本低，电压等级越高越明显；分压电容兼作载波通讯的耦合电容。缺点：输出容量小；误差比电磁式大，且受频率的影响；暂态特性不如电磁式PT好。3.特点高压电气测量技术二、电压互感器的配置原则电压互感器的配置原则是：应满足测量、保护、同期和自动装置的要求；保证在运行方式改变时，保护装置不失压、同期点两侧都能方便地取压。通常如下配置：1、母线6～220kV电压级的每组主母线的三相上应装设电压互感器，旁路母线视回路出线外侧装设电压互感器的需要而确定。2、线路当需要监视和检测线路断路器外侧有无电压，供同期和自动重合闸使用，该侧装一台单相电压互感器。20高压电气测量技术3、发电机一般在出口处装两组。一组（三只单相、双绕组接线）用于自动调节励磁装置。一组供测量仪表、同期和继电保护使用，该组电压互感器采用三相五柱式或三只单相接地专用互感器，接成接线，辅助绕组接成开口三角形，供绝缘监察用。当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表使用。50MW及以上发电机中性点常还设一单相电压互感器，用于100%定子接地保护。4、变压器变压器低压侧有时为了满足同步或继电保护的要求，设有一组电压互感器。5、330～500kV电压级的电压互感器配置：双母线接线时，在每回出线和每组母线三相上装设。一个半断路器接线时，在每回出线三相上装设，主变压器进线和每组母线上则根据继电保护装置、自动装置和测量仪表的要求，在一相或三相上装设。线路与母线的电压互感器二次回路不切换。二、电压互感器的配置原则高压电气测量技术三、电压互感器的选择：1、额定电压的选择：电压互感器的一次绕组的额定电压必须与实际承受的电压相符，由于电压互感器接人电网方式的不同，在同一电压等级中，电压互感器一次绕组的额定电压也不尽相同；电压互感器二次绕组的额定电压应能使所接表计承受100V电压，根据测量目的的不同，其二次侧额定电压也不相同。22高压电气测量技术单台使用或两台接成不完全星形，一次绕组两个引出端跨接于电网线电压上(用于3～35kV系统)，一、二次绕组额定电压均以线电压表示，分别为UNS和IOOV；三台单相互感器的一、二次绕组分别接成星形(用于3kV及以上系统)，每台一次绕组接于电网相电压上，单台的一、二次绕组的额定电压均以相电压表示，分别为和100/3VV。第三绕组(又称辅助绕组或剩余电压绕组)的额定电压，对中性点非直接接地系统为100/3V，对中性点直接接地系统为100V。23NsU三相式电压互感器(用于3～15kV系统)，其一、二次绕组均接成星形，一次绕组三个引出端跨接于电网线电压上，额定电压均以线电压表示，分别为UNS和100V。单相式电压互感器，其一、二次绕组的额定电压的表示有两种情况：NsUNsU三、电压互感器的选择：1、额定电压的选择：3/UNs高压电气测量技术24互感器型式接入系统方式系统额定电压(kV)互感器额定电压第三绕组(V)第三绕组(V)第三绕组(V)三相五柱三绕组接于线电压3～10100100／3三相三柱双绕组接于线电压3～10100无此绕组单相双绕组接于线电压3～35100无此绕组单相三绕组接于相电压3～63100／3单相三绕组接于相电压llOJ～500J1003NsUNsUNsUNsU3/NsU3/1003NsU高压电气测量技术252.种类和型式选择电压互感器的种类和形式应根据安装地点和使用技术条件来选择。（1）3~20kV屋内配电装置，宜采用油浸式绝缘结构，也可采用树脂浇注结构的电磁式电压互感器。（2）35kV配电装置，宜采用油浸绝缘结构的电磁式电压互感器。（3）110~220kV配电装置，用电容式或串级电磁式电压互感器。为避免铁磁谐振，当容量和准确度级满足要求时，宜优先采用电容式电压互感器。（4）330kV及以上配电装置，宜采用电容式电压互感器。（5）全封闭组合电器应采用电磁式电压互感器。三、电压互感器的选择：高压电气测量技术263.准确级选择：电压互感器准确级的选择原则，可参照电流互感器准确级选择。用于继电保护的电压互感器不应低于3级。至此，可初选出电压互感器的型号，由产品目录或手册查得其在相应准确级下的额定二次容量。当所供仪表要求不同准确级时，应按其中要求准确级最高的仪表来确定电流互感器的准确级。用于测量精度要求较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500kv电压级的电压互感器，宜用0.2级；供重要回路（发电机、调相机、变压器、厂用馈线、出线等）中的电能表和所有计费用的电能表电压互感器，不应低于0.5级供运行用的电流表、功率表、电能表的电流互感器，用0.5~1级；供估计被测数值的仪表的电流互感器，可用3级；供继电保护的电压互感器，应用D级或B级（或新型号P或TPY级）。三、电压互感器的选择：高压电气测量技术三、电压互感器的选择4、按二次负荷选择（1）作出测量仪表（或继电器）与电压互感器的三相接线图，并尽可能将负荷均匀分配在各相上。（2）列表统计其二次侧“各相间（或相）负荷分配”。据各仪表（或继电器）的技术数据（、cos）及接线情况，算出其在各相间（或相）的有功功率cos和无功功率sin，并求出各相间（或相）的总有功功率∑cos和总无功功率∑sin，并填于分配表中（3）求出各相间（或相）的总视在功率S和功率因数角2020200200QPsinScosSS）（）（SP0arccos（4）将