电压互感器基本知识与选型要求

额定一次电压
3
3.6 / 25 / 40 3.6 / 10 / 40
6
7.2 / 32 / 60 7.2 / 20 / 60
10
12 / 42 / 75 12 / 28 / 75
15
17.5 / 50 / 95 17.5 / 38 / 95
20
24 / 70 / 125 24 / 50 / 125
35
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式中 Kn — 额定电压比； U1 — 实际一次电压，V； U2 — 在测量条件下，施加U1时的实际二次电压，V。 用文字来表述就是：电压误差等于实际二次电压乘以额定电 压比后与一次电压之差，并以后者的百分数表示。
K nU 2 U1 电压误差 100,% U1
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L — 试验用互感器； M — 测量用互感器； P — 保护用互感器； R — 剩余电压用互感 器； 其中1 (crad) = 34.4 (′) L、P对应的一次电压范 围是0.05 — 1.5； M、R对应的一次电压范 围是0.9 — 1.1 2013-8-23
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3、额定输出 在额定二次电压及接有额定负荷的条件下，互感器供给二次 回路的视在功率值,以伏安表示。国家标准GB1207-1997《电压 互感器》规定的标准值为：10、15、25、30、50、75、100、 150、200、250、300、400、500VA。 对于给定的一台互感器，如果它的一个额定输出是标准值并 符合一个标准准确级，则在规定其他额定输出时，可允许其是非 标准值，但要求其符合另一个标准准确级。例如可以取45VA0.2 级，但不能取50VA0.3级，因为0.3级不是标准准确级。
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单相接地电压互感器一次绕组额定电压是电力系统额定电 压的1/√3，即额定相电压，二次绕组额定电压为100/√3V。三 相电压互感器一次绕组额定电压是电力系统额定线电压的1/√3 ，二次绕组额定电压为100/√3V。 标准GB1207—1997与IEC60044—2对绝缘水平的要求（kV)
2013任一电网的相间 任一电网中的变压器中性点与地之间 中性点有效接地系统中的相与地之间
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注：按制造厂与用户协议，表中所列的额定时间允许缩短
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(1) 按系统接地方式，电压互感器分为接地电压互感器和不接地电压 互感器。注意，这里所指的“接地”是一次绕组接地。二次绕组无论哪种 互感器都是要求接地的。不接地电压互感器的一次绕组对地是绝缘的。 为了检测接地故障，一般都采用接地电压互感器。接地电压互感器 均设有剩余电压绕组，利用剩余电压绕组的输出电压，检测系统的接地 与否或对地绝缘状况。 (2) 电压互感器有额定电压的规定，这个参数实际是针对接地电压互感器
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4、额定电压因数 接地电压互感器的额定电压因数与系统中性点接地方式密切 相关，三相系统的中性点有以下几种不同接地方式： 中性点绝缘系统 除经保护、测量用的高阻抗接地外，中性 点不接地的系统。在这种系统发生单相接地故障时，接地短路电 流也就是对地电容电流很小，系统线电压的对称不被破坏，可以 维持较长时间的运行，以便运行人员寻找故障点并设法消除故障。 中性点经阻抗（例如消弧线圈或适当的阻抗）接地系统 随 着线路的增长和电压的提高，中性点绝缘系统发生单相接地故障 时，接地短路电流增加，接地电弧往往发生重燃，出现过电压。 为此，在系统中性点和地之间接入一消弧线圈以补偿电容电流， 减少流经故障点的电流。中性点经消弧线圈接地的系统又称谐振 接地系统。
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上述两种系统又称中性点非有效接地系统，或小接地电流系 统。在我国，额定电压66kV及以下电力系统都是中性点非有效接 地系统。 中性点直接接地系统 又称大接地电流系统。因为中性点直 接接地，当发生单相接地故障时，短路电流很大。为了限制短路 电流，往往只将部分变压器的中点接地，或经低阻抗接地。这种 系统又称中性点有效接地系统。在我国，额定电压220kV及以上 系统都是中性点有效接地系统。110kV系统大多是中性点有效接 地系统，只在少数雷击较频繁地区的110kV系统才采用中性点非 有效接地系统 为了满足不同系统的使用要求，GB1207规定了电压互感器的 额定电压因数的要求。额定电压因数是一个与额定一次电压相乘 的系数，用以确定互感器必须满足规定时间内的有关热性能要求 并满足有关准确级要求的最高电压。额定电压因数的标准值列于 下表：
I1
A
U1
X
1 2
m 3 x 4
a
U2 Zb
I2
图1-1 PT工作原理图
1— 一次绕组，2— 二次绕组 3— 铁心， 4— 二次负荷
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总的来说，电压互感器的主要作用是将继电保护、 测量仪表和计量装置的电压回路与高压一次回路安全隔 离，并取得固定的100V或100/√3V二次标准电压。这样 可以减小仪表和继电器的尺寸，简化其规格，有利于这 些设备小型化、标准化。 1、基本工作原理 在一次电压作用下，一次绕组流过励磁电流（也称 空载电流）I0,并建立磁动势I0N1。在磁动势作用下产生的 磁通，大部分通过铁心闭合且与一、二次绕组的全部匝 数N1和N2相链，即为主磁通Φm，另外还有极小的一部分 经过绕组周围的非磁性介质闭合，而且并不是与绕组的 全部匝数相链的磁通称为空载漏磁通 Φs0。主磁通在一、 二次绕组中感应出电动势E1和E2。根据电磁感应定律得
40.5 / 95 / 200 36 / 70 / 170
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GB12071997、 GB311.1 IEC60044-2
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2、电压互感器的误差 由于电压互感器存在阻抗压降，使得一、二次电压之比不等 于一、二次匝数比，同时一、二次电压在相位上也有差异。这就 是说 电压互感器出现了误差。在数值上的差别称为电压误差 （比值差），在相位上的差异称为相位差。国家标准 1207-1997 对电压误差的定义是：以百分数表示的电压误差用下式表示：
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一次感应电势的方均根值为
2 fN E1 2 E2 2 fN 2
1

m
, V , V

二次感应电势的方均根值为
2 m
所以
E1 N1 U1 E2 N 2 U 2
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电压比（变比）为
k 12 U 1
U2
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二、电压互感器的主要技术参数
1、额定电压和额定电压比
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电压互感器的误差、发热以及绝缘性能要求都是以额定电压 为基数做出相应规定的，因此额定电压是作为互感器性能基准的 电压值。对一次绕组而言，就是一次额定电压。对二次绕组而 言，就是二次额定电压。 额定一次电压与额定二次电压之比称为额定电压比。实际一 次电压与实际二次电压之比称为实际电压比。由于电压互感器存 在误差，额定电压比与实际电压比是不等的。 互感器的额定一次电压依电力系统的额定电压而定。因为电 力系统的额定电压是以相间电压（线电压）标称的，所以单相不 接地电压互感器一次绕组额定电压是系统的额定电压，二次额定 电压为100V。
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4、电压互感器型号代码说明
J D S Z X F K — 电压互感器 — 单相 — 三相 — 浇注绝缘 — 带剩余绕组 — 计量和监测分开 — 抗谐振型 6、10、35 — 额定电压(kV) G W — 结构代号：全绝缘 —户外
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※ —此符号为数字时均为设计序号
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GB1207-1997与IEC60044-2对电压误差和相位差限值如下 相位差 电压误差 准确级 ±% ±(′) ±(crad) 0.1 0.2 0.5 1.0 3.0 3P 6P 0.1 0.2 0.5 1.0 3.0 3 6 5 10 20 40 不规定 120 240 0.15 0.3 0.6 1.2 不规定 3.5 7.0
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2、分类
（1）按用途分为：测量用与保护用电压互感器。 （2）按相数分为：单相与三相电压互感器。 （3）按变换原理分为：电磁式（ VT）与电容式（CTV）。 （4）按绕组个数分为：双绕组、三绕组和四绕组电压互感器。 （5）按一次绕组对地状态分为：接地互感器与不接地互感器。 （6）按装置类型分为：户内型与户外型。 （7）按绝缘介质分为：液体介质（油浸式）互感器、气体介质 （SF6）互感器、固体介质（干式和浇注式）互感器。 （8）按绝缘水平分为：全绝缘（互感器高压绕组的两个出线端对 地具有相同的绝缘水平）与半绝缘（互感器高压绕组的两个出 线端具有不同的绝缘水平，其中一个的绝缘水平是降低了的。）
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GB1207—1997额定电压因数标准值
额定电压因数 1.2 1.2 1.5 1.2 1.9 1.2 1.9 额定时间 连续 连续 30s 连续 30s 连续 8h 带有自动切除对地故障装置的中性点非 有效接地系统中的相与地之间 无自动切除对地故障装置的中性点绝缘 系统或无自动切除对地故障装置的中性 点共振接地系统中的相与地间
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（9）按铁心状态分为：全封闭（也称全浇注，即所有绕组与铁心 完全被树脂浇注。)与半封闭（也称半浇注，即先用树脂把一、 二次绕组浇注固化，然后再安装铁心，铁心是外露的。） 3、电压互感器的构成 电压互感器同电流互感器一样，也是由绕组、铁心和绝缘 构成。常用的铁心有叠积式和卷芯式两类；绕组导线一般采用 QQ型、QZ型等圆铜漆包线，绕组结构常采用筒形层式结构、 宝塔形结构等。 电压互感器的绝缘分为内绝缘和外绝缘，在油箱内或瓷套 内的绝缘为内绝缘，在空气中的绝缘为外绝缘。内绝缘又分为 主绝缘和纵绝缘。主绝缘为一次绕组及高压引线对铁心或接地 部分或对其他绕组的绝缘。纵绝缘为绕组的线匝间、层间、线 段间的绝缘。