电压互感器的变比分析

电压互感器的变比分析 Final revision on November 26, 2020

电压互感器的变比分析

在110kV及以上电压等级的中性点直接接地系统中，通常采用的电压互感器有两个二次绕组：主二次绕组和辅助（开口三角）二次绕组，如图1所示。其中主二次绕组额定相电压为100/√3V，辅助（开口三角）二次绕组额定相电压为100V。电压互感器变比Ku（Un/√3）/（100/√3）/100，其中Un为一次系统的额定电压。

在35kV及以下电压等级的中性点非直接接地系统中，通常采用的电压互感器也有两个二次绕组，其中主二次绕组额定相电压为100/√3V，辅助（开口三角）二次绕组额定相电压为100/3V。电压互感器变比Ku为（Un/√3）/（100/√3）/（100/3）。

用Ka1,x1表示电压互感器的一次绕组与开口三角二次绕组的变比。不难看出，在以上两种系统中，电压互感器变比Ku和Ka1,x1因辅助（开口三角）二次绕组额定相电压不同而不同，下面用两种方法分析其原因。

1 用常规分析的方法

电网正常运行时，三相电压对称，开口三角绕组引出端子上的电压额定相电压Ua1为三相二次电压的相量和，其值为零，但实际因漏磁的影响等，Ua1,x1的大小不为零，而有几伏的不平衡电压。

可以运用常规的分析方法，分别求出在上述两种系统中，发生单相接地时的一次侧零序电压U0=Un/√3。即可求出电压互感器的一次绕组与开口三角二次绕组的变比Ka1,x1。但这种方法不够直观。

2 用相量分析的方法

用Ua，Ub和Uc表示正常运行时电压互感器一次绕组的相电压，Ua′, Ub′和Uc′表示电网发生单相接地时，电压互感器一次绕组的相电压，如图2和如图3所示。

中性点直接接地系统中

正常情况下，因为Ua+Ub+Uc=0,

所以，Ua1,x1=(Ua+Ub+Uc)/Ka1,x1=0

发生单相接地（例如A相）时有，

Ua′=0,Ub′=Ub,Uc′=Uc,Ua,x1=100V，各相电压相量见图3。

则Ua1,x1=Ua/Ka1x1+Ub/Ka1x1+Uc/Ka1x1=(Ua+Ub+Uc)/ Ka1x1=(-Ua)/Ka1x1

故有Ua/Ka1x1=100V,所以开口三角二次绕组额定相电压为100V。

中性点非直接接地系统中

正常情况下，因为Ua+Ub+Uc=0,

所以，Ua1x1=Ua/Ka1x1+Ub/Ka1x1+Uc/Ka1x1=0

发生单相接地（例如A相），有Ua′=0，Ub′=√3Ub,Ua1x1=100V

各相电压相量见图2。

则Ua1x1=（Ua+Ub+Uc）/Ka1x1=(-3Ua)/Ka1x1

Ua/Ka1x1=100/3V，所以开口三角二次绕组额定相电压为100/3V。因此，在110kV及以上电压等级中性点直接接地系统中，电压互感器变比Ku为（Ub/√3）/（100/√3）/100，在35kV及以下电压等级的中性点非直接接地系统中，电压互感器变比Ku为（Un/√3/（100/√3）/（100/3）。