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电压互感器知识交流中压工程设计部———kangren交流目的一.对电压互感器原理有所了解；二.熟悉电压互感器的各参数含义；三.项目设计中作出正确选型；四.了解电压互感器在电网应用中的一些注意点电磁式电压互感器的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。电压互感器的外形电压互感器从结构形式上来说，一般可分为4种：全绝缘、半绝缘、全封闭、半封闭全绝缘半绝缘半封闭说明：全封闭的铁芯和线圈是被绝缘材料全部封装的，半封闭只封装线圈不封装铁芯；另现一般不采用半绝缘互感器，因为它容易发生铁磁谐振，进而导致互感器击穿事故，如不得已采用半绝缘产品，则一次侧N端必须接地或经D型消谐器接地！电压互感器的接线形式1FU2FU1FU3PVTVQSABCaxAX图a1此为单只PT接法：1.可用于测量35kv及以下中性点不直接接地系统的线电压（图a1）2.可用于测量110kv以上中性点直接接地系统的相对地电压（图a2）图a2此为两只PT的V-v接法：V-v接法就是将两台全绝缘单相电压互感器的高低压绕组分别接于相与相间构成不完全三角形。这种接法广泛用于中性点不接地或经消弧线圈接地的35kV及以下的高压三相系统中，特别是10kV的三相系统中。V-v接法不仅能节省一台电压互感器，还能满足三相表计所需的线电压。这种接线方法的缺点是不能测量相电压，不能接入监视系统绝缘状况的电压表电压互感器的接线形式2axaxAXAXFU2FU1FU4PV1TVQSABCFU3PV2FU5FU6图b小问题：V-v接法的互感器如果A接A,N接N，可以吗？ANANANNA图a图b图c说明：其实这种接法在原理上没什么问题，但不符合规范，容易混淆接线，从而导致故障的发生，所以一般不允许这种接法！此为三只PT的为Y/Y0接法：这种接法是用三台单相电压互感器构成一台三相电压互感器，也可以用一台三铁芯柱式三相电压互感器，将其高低压绕组分别接成星形。Y，yn接法多用于小电流接地的高压三相系统，可以测量线电压，这种接线方法的缺点是：①当三相负载不平衡时，会引起较大的误差；②当一次高压侧有单相接地故障时，它的高压侧中性点不允许接地（易产生铁磁谐振），否则，可能烧坏互感器，故而高压侧中性点无引出线，也就不能测量对地电压。电压互感器的接线形式3XAXaxaxaxFU2FU1FU4TVQSABCFU3FU5FU6PV1PV2PV3AXA对于小电流接地系统原边星形中性点一般不允许接地图c此为三只PT的Y0/y0/△接法：这种接法常用三台单相电压互感器构成三相电压互感器组，Y0/y0/△接法其二次绕组既可测量线电压，又可测量相对地电压，辅助二次绕组接成开口三角形供给单相接地保护使用。当某一相接地时，开口三角形两端将出现近100V的零序电压，使电压继电器动作，输出接地故障信号。(零序电压考虑到躲过不平衡电压的影响，整定时一般整定在15V以上）注：此种接法如果互感器高压侧不接地，那么一次侧就没有零序电流通路，二次侧开口三角形线圈两端也就不会感应出零序电压电压互感器的接线形式4axAXAXAXaxaxaxaxaxKVTVFU2FU1QSABCFU3图d三、电压互感器使用的注意事项1．电压互感器的接线应保证其正确性，一次绕组和被测电路并联，二次绕组应和所接的测量仪表、继电保护装置或自动装置的电压线圈并联，同时要注意极性的正确性。2．接在电压互感器二次侧负荷的容量应合适，接在电压互感器二次侧的负荷不应超过其额定容量，否则，会使互感器的误差增大，难以达到测量的正确性。3．电压互感器二次侧不允许短路。由于电压互感器内阻抗很小，若二次回路短路时，会出现很大的电流，将损坏二次设备甚至危及人身安全。4．为了确保人在接触测量仪表和继电器时的安全，电压互感器二次绕组必须有一点接地。因为接地后，当一次和二次绕组间的绝缘损坏时，可以防止仪表和继电器出现高电压危及人身安全。5.电压互感器二次接地点只能有一个，因为一个变电所的接地网并不是一个等电位面，当大接地电流注入接地网时，在不同点间会出现电位差。如果一个回路在不同的地点接地，地电位差将不可避免地进入这个回路，造成测量的不准确，严重时，会导致保护误动。当二次有击穿保险器时，一般也需要在配电房内通过小母线一点接地。电压互感器接线注意事项电压互感器准确级1．电压互感器的准确级电压互感器的准确级即：在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，二次负荷功率因数为额定值时，电压误差的最大值百分数。(准确级越大，误差越大，精度越低)分为测量用准确级和保护用准确级。测量用分为：0.2级0.5级1级3级满足测量用电压互感器电压误差和相位误差有一定的条件，即在额定频率下，其一次电压在80％～120％额定电压之间，二次负载的功率因数为0.8(滞后)，二次负载的容量在25％～100％之间。保护用分为：3P和6P由于使用条件与目的不同，满足继电保护用电压互感器电压误差和相位误差的条件与测量用的有所不同。除要求满足以上条件外，还需保证其测量精度，则一次电压的范围在5％额定电压及额定电压因数倍（在规定时间内能满足热性能及准确等级的最大电压与额定一次电压的比值）的电压之间。准确级误差限值一次电压范围Un频率、功率因数及二次负荷变化范围电压误差(±%)相位误差(±’)0.10.20.5130.10.20.51.03.05102040不规定0.8~1.2f=fn；(0.25~1)Sn；Cosφ=0.8；3P6P3.06.01202400.05~1.5或(0.05~1.9)表1：测量及保护用电压互感器电压误差及相位差限值注：此表摘自于《GB1207-2006电磁式电压互感器》（括号内数值适用于中性点非有效接地系统）说明：0.1级在35kV及以下系统基本不用，0.2级一般用于精确计量，0.5级用于测量和内部考核计量，1级、3级很少用；3P、6P用于保护，一般只有零序电压绕组有此参数要求电压互感器准确级指示仪表计量仪表仪表准确级互感器准确级仪表准确级互感器准确级有功电能表无功电能表*0.51.01.52.50.50.51.01.00.51.02.02.02.03.00.20.50.5注：无功电度表一般与同一回路的有功电度表共用同一等级的互感器注：此表摘自于《DLT866-2004电流互感器和电压互感器选择及计算导则》计（测）量表与互感器准确级的配合表2：仪表与配套的电压互感器准确级电压互感器变比电压互感器变比电力系统接地方式首先需要先了解电力系统接地方式的分类：中性点接地方式分为中性点有效接地（大电流接地）和中性点非有效接地（小电流接地），中性点非有效接地系统包括中性点绝缘系统和中性点补偿系统，中性点补偿系统又可分为中性点经电抗接地和中性点经高（中）电阻接地；而中性点有效接地系统可分为中性点直接接地和中性点经小电阻接地两种方式。补充：《国家电网公司输配电工程通用设计-电能计量装置分册》明确说明：中性点绝缘系统任何情况下中性点都不会流过不平衡电流，采用三相三线计量不会产生附加误差；中性点非绝缘系统，当三相系统不平衡时，中性点会流过不平衡电流，采用三相三线计量会产生附加误差；所以35kV及以下系统如果中性点是绝缘的，计量PT宜采用V-v接法；如果中性点是非绝缘的，计量PT应采用Y/y0的接法。电力系统接地方式UaUbUcXY△UUbUcXY00UoUoUa’Ub’UaUaUcXY0UoUb△U图c图a图b零序电压详解电压互感器二次容量定义电压互感器的额定容量Sn：是指对应于最高准确级下的容量（VA)。对于三相式电压互感器，其额定输出容量是指每相的额定输出。当电压互感器二次侧承受负载功率因数为0.8（滞后），负载容量不大于额定容量时，互感器能保证幅值与相位的精度。选择二次绕组额定输出时，应保证二次实接负荷在额定输出的25%—100%范围内，以保证互感器的准确级；在功率为0.8（滞后）时，额定输出输出标准值为10、15、25、30、50、75、100、150、200、250、300、400、500VA，其中下标线者为优先值热极限输出：在电压互感器可能作为电源使用时，可规定其额定热极限输出。在这种情况下，误差限值可能超过，但温升不可超过规定限值。对于多个二次绕组的互感器，应分别规定各二次绕组的热极限输出，但使用时只能一个达到限值。电压互感器二次容量的选择电压互感器二次容量选择没有特别明确的方式，一般都是由估算而来，或者按照当地供电部门要求值提供！《DLT866-2004电流互感器和电压互感器选择及计算导则》中第8.6.3的表15中有详细的计算方法，但因各表计及保护等负载的实际容量大多是个范围，这就导致按此表计算所得结果本身就不是非常精确，所以此表一般仅作为验算使用。实际工程设计中基本还是以估算为主！那么估算需要得到哪些参数呢？电压互感器和电流互感器不一样，一般可不考虑线损，因为二次电流很小，按50VA折算的二次电流为0.5A，线路阻抗一般不会超过4Ω，即线损不超过1VA，可忽略；PT的主要二次负荷在表计这一块，根据查相关厂家资料可以看出：电压互感器二次容量的选择温度℃ρ（Ω*mm2/m）100.0165200.0172300.0185400.0192500.0200600.0212表3：多股电缆电阻率表其中电阻率ρ=R*S/L，则R=ρ*L/S现以100米2.5方多股线为例（40℃）R=0.0192*100/1.5=1.28Ω，接触电阻每台设备一般不超过0.05Ω，现假设有10台设备需要电压信号，则接触电阻为0.5Ω；合计1.8Ω所以10台设备以内线损基本可忽略！负荷类型功耗（VA）多功能电度表4~6（10）多功能数显表1指针式电度表1.5指针式电压表1微机保护0.5注：括号内为高精度的功耗电压互感器二次容量的选择表4：各类负荷功耗简表根据表4及以下系统图，可以初步估算出PT容量(其中Wh为多功能电度表，V为数显电压表，A为数显电流表）：1.计量PT：一般按当地供电部门要求设计，如无要求，可按30VA以内考虑；2.母线PT：0.5*5+4*4+1*1=19.5,考虑到放大一定余量，可按30~50VA设计！（满足25%~100%的范围）注：根据《国家电网公司输配电工程通用设计-电能计量装置分册》要求，计量专用PT额定二次容量应为实际负荷容量的1.5~2倍，计量专用PT的额定二次容量一般为10~50VA。需要注意的是：当系统中电压回路的负荷超过互感器标示的精度范围内的额定容量时，互感器的测量精度会明显下降；负荷超出额定输出越大，二次输出衰减越厉害，进而造成测计量值大幅降低，与供电局计量总表形成明显差距，负荷如果超过或接近热极限输出，则长时间运行必然会造成互感器过热，从而导致互感器爆炸等一系列事故！所以二次容量在选择时可适当放大一定余量，需保证不超过实际负荷的4倍！否则也会影响测量精度！电压互感器二次容量的选择频率对互感器参数的影响电源频率会影响PT的参数吗？互感器是通过铁心将电流进行转换，B=（I2*Z2)/(4.44*f*Ac*N2n)所以当频率变大时，铁心中的磁通密度变小，根据B-H磁化曲线可查出，磁密降低，矫顽力H也减小，比差和角差也会减小。对于测量级来讲，额定负荷和1/4负荷的误差向正方向偏移，通常情况下，由于测量级调整都保持在中间公差，一般不会正公差超差，只有类似0.2S级这种公差带比较小的需适当注意。对保护级来讲，保护倍数会更大，误差特性会更好，没有任何问题。对PT来讲，由于频率改变产生的漏抗大，所以误差特性变化大，无法通用。PT并列与PT切换PT并列和PT切换的概念一样吗？电压切换是从一个电源电压切换到另一个电源电压，主要是针对双母线来说的，随着工作母线的切换，电压也自动切换，两段PT只能有其中一段运行。现在有些单母分段的系统也需要用到“PT切换”，但概念是不一样的，只是在功能上进行了两组PT的切换。电压并列是两个电源连接在一起，形成一个电压，是针对单母分段来说的，分段开关合上后，可实现两段母线上PT的二次侧电压实现