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电压互感器摘要：电压互感器作为一种公用的一次设备在电力系统中发挥着重要的作用。无论是互感器本身还是二次回路出现问题，都将给整个二次系统带来严重影响。所以对电压互感器采取正确的接线方式、接地方式及保护措施和巡检方法。本文通过对电压互感器常见故障的案例分析，并提出一些电压互感器及其回路故障的判断方法。以及利用电压互感器的二次电压查找判断系统故障方法的。关键词电压互感器二次回路短路处理电压互感器是隔离高电压，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电压信息的传感器。同时,由于它可靠地隔离了高电压,从而保证了测量人员、仪表及保护装置的安全。此外，还可将电压互感器接于发电厂、变电站的线路出口和入口电能计量及负荷装置上，用作电网对用户及网与厂之间、网与网之间电量结算、潮流监控等商业计算。一、电压互感器的工作原理及作用电压互感器和变压器很相象，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，通常只有几十到几百伏安，最大也不超过一千伏安。电压互感器可以说是一个被限定结构和使用形式的降压变压器。目前供电系统广泛使用的电压互感器有电磁式电压互感器（TV）和电容式电压互感器（CVT）两种。电磁式电压互感器是以电磁感应原理制成的，工作原理、构造和连接方法都与变压器相同。其优点是结构简单，暂态响应特性较好。缺点是因铁芯的非线性特性，容易产生铁磁谐振，引起测量不准确和造成电压互感器的损坏。与电容式电压互感器相比有容量大，误差小的特点。用于线路侧的电磁式电压互感器，可兼作释放线路上残余电荷的作用。电磁式电压互感器适用于35kV及以下系统。电容式电压互感器实质上是一个电容分压器，由串联电容器抽取电压,再经变压器变压作为表计、继电保护等的电压源的电压互感器。电容式电压互感器主要由电容分压器和中压变压器组成。电容分压器由瓷套和装在其中的若干串联电容器组成，瓷套内充满保持0.1MPa正压的绝缘油，并用钢制波纹管平衡不同环境以保持油压，电容分压可用作耦合电容器连接载波装置。中压变压器由装在密封油箱内的变压器，补偿电抗器和阻尼装置组成，油箱顶部的空间充氮。一次绕组分为主绕组和微调绕组，一次侧和一次绕组间串联一个低损耗电抗器。由于电容式电压互感器的非线性阻抗和固有的电容有时会在电容式电压互感器内引起铁磁谐振，因而用阻尼装置抑制谐振，阻尼装置由电阻和电抗器组成，跨接在二次绕组上，正常情况下阻尼装置有很高的阻抗，当铁磁谐振引起过电压，在中压变压器受到影响前，电抗器已经饱和了只剩电阻负载，使振荡能量很快被降低。因此和常规的电磁式电压互感器相比，电容式电压互感器除不会与系统发生铁磁谐振外，还能兼作耦合电容器用于电力线载波通信等优点。适用于110kV及以上系统。电压互感器的作用是将高电压按一定比例缩小，使低压线圈能够准确的反映高压量值的变化，以解决高压测量的困难。同时，由于它可靠高电压，从而保证了测量人员、仪表及保护装置的安全。经电压互感器变换成的低电压有100V、100/V、100/3V三种。我国规定接入三相系统中，相与相之间的单相电压互感器的二次电压为100V。对于接入三相系统相与地之间的单相电压互感器，其额定二次电压为100/V。电压互感器的两个线圈是绕在一个闭合的铁芯上,一次绕组匝数很多二次绕组匝数很少。一次绕组并联接电力系统中,一次绕组的额定电压等于所接系统母线的额定电压。二次绕组并联接仪表、继电保护及自动装置的电压线圈，这些电压线圈的阻抗很大通过的电流很小。因此，电压互感器的工作状态相当于变压器的空载状态。电压互感器的二次绕组分为，主二次绕组和辅助二次绕组。主二次绕组：接成星形，反映一次系统线电压、相电压（相对地电压）,一次绕组接入系统相电压时，绕组电压为100/V辅助二次绕组：接成开口三角形，所输出电压反映一次系统的零序电压。在电力系统正常运行时，三相电压对称开口三角形输出电压为零。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，使继电器动作发出接地信号，从而对电力系统起保护作用。一次系统为中性点直接接地系统时，开口三角形绕组电压为100V，一次系统为中性点非直接接地或经消弧线圈接地时，开口三角形电压为100/3V。这样设置的原因是：当中性点直接接地系统接地时，由于中性点电位固定为0，假若A相金属性接地，则Uo=Ua=100V（变比一相就是100V）。然而同意的情况在中性点不直接接地系统中，地电位移到了接地相，中性点电压升高为相电压，Uo=Ub+Uc。而其他两相电压均升为线电压且角度相差60°，开口三角形度的两相电压向量相加以后为3倍的相电压（变比为100/3V）Uo=3*100/3=100V。所以当一次系统发生单相接地时，用于接地保护的零序电压为100V。二、电压互感器的接线方式电压互感器在三相电路中，常用的接线方式有四种：单相接线、V-V接线、Y0－Y0接线、Y0/Y0/△接线。1、单相接线将一个单相电压互感器接于三相系统中的任意两相电压间的，该接法仅适用333于测量相间电压。如果互感器一次绕组的一端接在线路上，另一端接地，互感器可测量某一相对地电压。该接法用于对称的三相电路。2、V-V接线由两台单相电压互感器接成的V-V接线方式。两个电压互感器分别接于线电压Uab和Ubc上，一次绕组不能接地，二次绕组b相接地。这种接线方式适用于35kV及以下系统。它只用两个单相电压互感器可以得到对称的三个线电压；仪表电压线圈接于a-b相及c-b相之间。但这种接线不能用来测量相电压。如下图所示3、Y0－Y0接线由三个单相互感器一、二次侧均接成Y0形，可供给要求线电压的仪表和继电器以及要求相电压的绝缘监视电压表。适用于35kV及以下系统。需要注意的是：由于小电流接地系统在一次电路发生单相接地时，另两个完好相的相电压要升高到线电压，所以绝缘监视电压表要按线电压选择否则在发生单相接地时，电压表可能被烧毁。如下图所示4、Y0/Y0/△接线用三台单相三绕组电压互感器构成Y0/Y0/△接线，供接入交流电网绝缘监视仪表和继电保护用。这种接线可用小接地电流系统．也可用于大接地电流系统。但应注意在两种情况下，附加的辅助二次绕组的额定电压不同。用在小接地电流系统时二次绕组的额定电压100V／3；用在大接地电流系统中二次绕组的额定电压为100V。其目的是不管在哪种系统中当发生一次系统一相完全接地时，在开口三角形绕组两端的电压均为100V。三相五柱式电压互感器只用于3～15kV系统，其接线与三台单相三绕组电压互感器构成Y0/Y0/△接线基本相同。该接线方式其二次绕组用来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检测零序电压。如下图所示三、电压互感器的接地方式电压互感器的接地方式通常有三种：一次侧中性点接地、二次侧线圈接地、互感器铁芯接地。一次侧中性点接地:由三只单相电压互感器组成星形接线时，其一次侧中性点必须接地。因为电压互感器在系统中不仅有电压测量，而且还起继电保护的作用。当系统中发生单相接地时，系统中会出现零序电流。如果一次侧中性点没有接地，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，继电器KV就不会动作，发不出接地信号。对于三相五柱式电压互感器，其一次侧中性点同样要接地。由两只单相电压互感器组成的V-V形接线时，其一次侧是不允许接地的，因为这相当于系统的一相直接接地。而应在二次中性点接地。二次侧中性点接地:电压互感器二次侧要有一个接地点，这主要是出于安全上的考虑。当一次、二次侧绕组间的绝缘被高压击穿时，一次侧的高压会窜到二次侧，有了二次侧的接地，能确保人员和设备的安全。另外，通过接地，可以给绝缘监视装置提供相电压。二次侧的接地方式通常有中性点接地和V相接地两种，根据继电保护等具体要求加以选用。采用V相接地时，中性点不能再直接接地。为了避免一、二次绕组间绝缘击穿后，一次侧高压窜入二次侧，故在二次侧中性点通过一个保护间隙接地。当高压窜入二次侧时，间隙击穿接地，V相绕组被短接，该相熔断器会熔断，起到保护作用。二次侧接地点按规程规定，均应选在主控室保护屏经端子排接地，而在配电装置处只设置试验检修时的安全接地点。铁心接地：在电压互感器外壳上有一个接地桩头，这是铁心和外壳的接地点，起安全保护作用。四、电压互感器的保护电压互感器作为一种重要的一次设备在电力系统中发挥着重要的作用。同时，因为电压互感器是一种公用设备，无论是互感器本身出现问题或是其二次回路出现问题，都将给整个二次系统带来严重影响。保障电压互感器及其二次回路的稳定运行至关重要。电压互感器相当于一个电压源，当二次回路发生短路时将会出现很大的短路电流，如果没有合适的保护装置将故障切除，将会使电压互感器及其二次线烧坏。对电压互感器二次回路进行保护的设备应满足：在电压回路最大负荷时，保护设备不应动作；而电压回路发生单相接地或相间短路时，保护设备应能可靠地切除短路；在保护设备切除电压回路的短路过程中和切除短路之后，反应电压下降的继电保护装置不应误动作，即保护装置的动作速度要足够快；电压回路短路保护动作后出现电压回路断线应有预告信号。对电压互感器二次回路的保护设备，一般采用快速熔断器或自动空气开关。采用熔断器作为保护设备，简单、能满足上述选择性及快速性要求，报警信号需要在继电保护回路中实现。采用自动空气开关作为保护设备时，除能切除短路故障外，还能保证三相同时切除，防止缺相运行，并可利用自动开关的辅助触点，在断开电压回路的同时也切断有关继电保护的正电源，防止保护装置误动作，或由辅助接点发出断线信号。电压互感器二次回路采用哪种保护方式，主要取决于电压回路所接的继电保护和自动装置的特性。当电压回路故障不能引起继电保护和自动装置误动作的情况下，应首先采用简单方便的熔断器作为电压回路的保护。在电压回路故障有可能造成继电保护和自动装置不正确动作的场合，应采用自动开关，作为电压回路的保护，以便在切除电压回路故障的同时，也闭锁有关的继电保护和自动装置。下列情况下不装熔断器：1、在二次开口三角的出线端，一般不装熔断器采用安装自动空气开关。因为在正常运行时，平时开口三角端无电压，无法监视熔断器的接触情况。一旦熔断器接触不良，则系统接地时不能发出接地信号，但是供零序过电压保护用的开口三角出线端情况例外是装熔断器的。2、中性线（包括接地线）上不装熔断器。这是避免熔丝熔断或接触不良使断线闭锁装置失灵或使绝缘监察电压表失去指示故障电压的作用。3、用于自动电压调整器的电压互感器二次侧一般不装熔断器。这是为了防止熔断器接触不良或熔丝熔断时，电压调整器误动作。4、110kv及以上系统的电压互感器二次侧现在一般都装设空气小开关而不用熔断器，以满足距离保护的需要。二次侧熔断器选择的一般原则：1、熔丝的熔断时间必须保证在二次回路发生短路时，小于继电保护装置的动作时间。2、熔丝额定电流应大于最大负荷电流，但不应超过额定电流的1.5倍。3、继电保护装置与测量仪表公用一组电压互感器时，应考虑装设在继电保护装置的熔断器与仪表回路的熔断器在动作时间和灵敏度上相配合，即仪表回路熔断器的动作时间应小于继电保护装置的动作时间，这样仪表回路短路时，不致引起继电保护装置误动作。在供电系统中，35kv及以下系统，电压互感器一次侧装熔断器作保护。其作用是：一方面防止电压互感器引出线的短路故障和谐振过电压而影响高压系统的正常工作。另一方面保护电压互感器本身。当电压互感器内部故障时，熔断器迅速熔断，把它从高压电路中切除防止事故扩大。但装一次侧熔断器不能防止电压互感器二次侧过流的影响。因为一次侧熔丝额定电流比互感器的一次额定电流大1.5倍，二次过流不易熔断。所以，为了防止电压互感器二次回路所引起的持续过电流，在电压互感器的二次侧还得装设低压熔断器。35kv室外式电压互感器装设带限流