电压互感器的常识及注意事项

电压互感器的常识及注意事项

作者：徐飞

来源：《华中电力》2013年第08期

摘要：电压互感器的作用是：把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用。同时，使用电压互感器可以将高电压与电气工作人员隔离。电压互感器虽然也是按照电磁感应原理工作的设备，但它的电磁结构关系与电流互感器相比正好相反。电压互感器二次回路是高阻抗回路，二次电流的大小由回路的阻抗决定。当二次负载阻抗减小时，二次电流增大，使得一次电流自动增大一个分量来满足一、二次侧之间的电磁平衡关系。可以说，电压互感器是一个被限定结构和使用形式的特殊变压器。简单的说就是“检测元件”。本文就电压互感器的常识及注意事项进行分析研究。

关键词：电压互感器；高电压；注意事项

我局常见电压互感器的二次接线主要有：星形接线、三角形接线、V/V接线、4PT星形接线等。以下对各种电压互感器接线进行简要介绍：

1.星形接线与三角形接线应用最多，常用于母线测量保护三相电压及零序电压。接线见图1：

星形接线的变比一般为（UN/ ）/（100/ ），对三角形接线，在大接地电流系统中一般为（UN/ ）/100，在小接地电流系统中（UN/ ）/（100/3）。（注：UN为系统额定线电压）为什么在不同系统中三角形接线变比设计会不同？以系统单相接地故障为例分析如下：

（1）对于中性点直接接地电网：

故障相UA=0

UB、UC电压与故障前相同，开口三角绕组两端的电压3U0=UA

变比（UN/ ）/（100/ ）/100V

则3U0=100V。

（2）对于中性点非直接接地电网：

故障相UA=0

UB、UC电压升高倍，开口三角绕组两端的电压3U0=3UA

变比（UN/ ）/（100/ ）/（100/3）V

则3U0=100V。

接地时系统电压向量图如图2所示。

可见两者系统发生单相接地时，开口三角二次电压均为100V，便于进行故障判断及定值设置等。

（I）中性点直接接地电网（II）中性点非直接接地电网

2.Vv 接线方式：广泛用于中性点绝缘系统或经消弧线圈接地的35KV及以下的高压三相系统，特别是10KV三相系统，接线来源于三角形接线，只是“口”没闭住，称为Vv接，此接线方式可以节省一台电压互感器，可满足三相有功、无功电能计量的要求，但不能用于测量相电压，不能接入监视系统绝缘状况的电压表.节约了投资。但是该接线在二次回路无法测量系统的零序电压，当需要测量零序电压时，不能使用该接线。具体接线见图3，其变比一般为

UN/100。

3.我局10kV系统普遍采用4PT接线，也即中性点安装有消弧电压互感器的星形接线。在小接地电流系统，当单相接地时允许继续运行2h，由于非接地相的电压上升到线电压，是正常运行时的倍，特别是间隙性接地还有暂态过电压，这将可能造成电压互感器铁芯饱和，引起铁磁谐振，使系统产生谐振过电压。所以使用在小接地电流系统的电压互感器均要考虑消谐问题。消谐措施有多种，在开口三角绕组输出端子上接电阻性负载或电子型、微机型消谐器是其中之一，还有在星形接线的中性点接一只电压互感器能使发生接地故障时各电压互感器上承受的电压不超过其正常运行值，也能起到消谐的作用。所以该电压互感器也称为消谐电压互感器。其二次接线如图4所示

在10kV系统A、B、C各项电压互感器的变比为（UN/ ）/（100/ ），中性点的零序电压互感器变比一般为UN/100，就是中性点电压互感器能工作在线电压下。当系统正常时，其向量图见图5，可以看出三相Ua、Ub、Uc对称，幅值等于相电压，中性点电压等于0，三相电压互感器均承受相电压，零序PT上的电压为0，L上无电压输出。当系统发生单相接地时，如A相， Ua变为0，Ub、Uc上升到倍相电压，由于零序PT的存在，各线圈上承受电压的向量如图6。

可以从图中看出，三个相电压绕组上承受的仍为相电压，零序电压3U0=UL的输出幅值也为相电压57.7V，这一点与三角形接线的输出为100V不同。

可见母线电压互感器的接线方式不同，在系统发生单相接地时二次零序电压值是不同的，若需通过零序电压值来判断母线接地与否，则应根据不同接线方式及零序PT的变比等因素综合考虑，统一设置为15V有可能会造成某些变电站是否接地的误判断。

电压互感器故障在我局常发生，以下为常见故障及处理方法：

（1）电压三相指示不平衡：可能是一次侧或二次侧保险损坏。

（2）中性点非有效接地系统，三相电压指示不平衡：一相降低（可为零），另两相升高（可达线电压）或指针摆动，可能是单相接地故障或基频谐振，如三相电压同时升高，并超过线电压（指针可摆到头），则可能是分频或高频谐振

（3）高压保险多次熔断：内部绝缘损坏，层间和匝间故障。

（4）中性点有效接地系统，母线倒闸操作时，出现相电压升高并以低频摆动，一般为串联谐振现象；若无任何操作，突然出现相电压异常升高或降低，则可能是互感器内部绝缘损坏，如绝缘支架绕、绕组层间或匝间短路故障。

（5）电压指示不稳：接地不良，及时检查处理。

（6）电压互感器回路断线：退出保护，检查保险并更换，检查回路。

（7）电容式电压互感器的二次电压波动：可能是二次阻尼配合不当。二次电压低，可能接线断或分压器损坏。二次电压高，可能是分压器损坏。

（8）声音异常：电磁单元电抗器或中间变压器损坏。

在安装电压互感器时，要防止电压互感器的二次侧短路。电压互感器二次侧线圈匝数比一次侧线圈匝数要少，但线径较大，根据变压器原理，一旦二次侧短路，势必在二次侧引起很大的短路电流，会造成互感器烧毁。因此，电压互感器可以在二次侧装设熔断器以保护其自身不因二次侧短路而损坏。在可能的情况下，一次侧也应装设熔断器以保护高压电网不因互感器高压绕组或引线故障危及一次系统的安全。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。

电压互感器在投入运行前要按照规程规定的项目进行试验检查。例如，测极性、连接组别、摇绝缘、核相序等。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。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。

参考文献：

[1] 刘兆全.浅谈电压互感器的作用及注意事项[J].电工技术，1996年04期