电压互感器相关知识汇总

电压互感器相关知识汇总2014 年 3 月 19 日一、电压互感器简介电压互感器（PT）的作用是将高电压成比例的变换为较低（一般为57V或者100V） 的低电压，母线PT的电压采用星形接法，一般采用57V绕组，母线PT零序电压一般 采用100V绕组三相串接成开口三角形。线路PT 一般装设在线路A相，采用100V绕 组。若有些线路PT只有57V绕组也可以，只是需要在DISA系统中将手动同期合闸参 数中的100V改为57V。PT 变比测试由高压专业试验。PT 的一、二次也必须有一个接地点，以保护二次回路不受高电压的侵害，二次接 地点选在主控室母线电压电缆引入点，由 YMN 小母线专门引一条半径至少 2.5mm 永 久接地线至接地铜排。PT二次只能有这一个接地点（严禁在PT端子箱接地），如果有 多个接地点，由于地网中电压压差的存在将使PT二次电压发生变化，这在电力系统 继电保护实用技术问答上有详细分析。电流互感器二次绕组不允许开路。电压互感器二次绕组不允许短路。CT与PT工作时产生的磁通机理是不同的。CT磁通是由与之串联的高压回路电流 通过其一次绕组产生的。此时二次回路开路时，其一次电流均成为励磁电流，使铁芯的 磁通密度急剧上升， 从而在二次绕组感应出高达数千伏的感应电势。 PT 磁通是由与 PT并联的交流电压产生的电流建立的，PT二次回路开路，只有一次电压极小的电流产 生的磁通产生的二次电压，若PT二次回路短路则相当于一次电压全部转化为极大的电 流而产生极大磁通，PT二次回路会因电流极大而烧毁。、常用电压互感器的接线电压互感器在三相电路中常用的接线方式有四种，如下图H(IZ -1*样fll報甘丄*4S(c ,*单科住Kt心 JI(bJMliT AlfliA Vz v 5J三6呻 HI 工世河电巾悄芯卜& 1 hiltf/5SUW Y,.XY.ZA图4 -巧 任和吐踏屮屯狂如速群的接戟方贞-牛单和业压垃型黯拾摄址:(b曲平单相rttfk F 餌搖同世让C二牛单梅Ifej臣也誹接虞丫岸能f(d)-；绕ffl屿-个吒相H芯杆_lflW|t%圧忙!*樓搖底丫討丫屛皿1、一个单相电压互感器的接线，用于对称的三相电路，二次侧可接仪表和继电器。如图1 (a)。采集的是相间电压(线电压)。当用于110kV及以上中性点接地系统时, 可测量某一相对地电压；当用于35kV及以下中性点不接地系统时，只能采用测量相间 电压的接线方式,不能测量相对地电压。2、两个单相电压互感器的V/V形接线，可测量相间线电压，但不能测相电压，它 广泛应用在20kV以下中性点不接地或经消弧线图接地的电网中。如图1 （b）。用两台单相互感器分别跨接于电网的UAB及UBC的线间电压上，接成不完全三角 形接线（也称V，v接线，广泛应用在20kV以下中性点不接地或经消弧线圈接地的电 网中测量三个相间电压，但不能测相对地电压。这种不完全三角形接线，用于测量两个 线电压UAB与UBC，当互感器的主要二次负荷是电能表和功率表时，这种接线方式最为 恰当。3、三个单相电压互感器接成YO/YO形，如图1 （c），可供给要求测量线电压的 仪表和继电器，以及要求供给相电压的绝缘监察电压表。（这种接线方式用得挺多）（三台单相三绕组电压互感器构成YN, yn，dll或YN, y，dll的接线形式（二 次侧星形绕组中性点不直接接地，而采用b相接地），广泛应用于各级电压系统中，而 315kV电压级广泛采用三相式电压互感器。其二次绕组用于测量相间电压或相对地电 压，辅助二次绕组接成开口三角形，供接入中性点不接地电网绝缘监视仪表、继电器使 用，或供中性点直接接地系统的接地保护。）4、一台三相五芯柱电压互感器接成YO/YO/A （开口三角形）（这种接线方式用得 最多），如图1 （d）所示。接成Y0形的二次线圈供电给仪表、继电器及绝缘监察电 压表等。辅助二次线圈接成开口三角形，供电给绝缘监察电压继电器。当三相系统正常 工作时，三相电压平衡，开口三角形两端电压为零。当某一相接地时，开口三角形两端 出现零序电压，使绝缘监察电压继电器动作，发出信号。这种接线方式在10kV中性点不接地系统中应用广泛，它既能测量线电压、相电压 并能组成绝缘监察装置和供单相接地保护用。接成Y。形的二次绕组称为基本二次绕组， 用来接仪表、继电器及绝缘监察电压表；接成（开口三角形）的二次绕组，称为辅助二次 绕组，用来连接监察绝缘用的电压继电器。电容式电压互感器接线形式：在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，为了测量相对地电压，PT 一次绕组必须接成星形接地的方式。在 360kV 电网中，通常采用三只单相三绕组电压互感器或者一只三相五柱式电压 互感器的接线形式。必须指出，不能用三相三柱式电压互感器做这种测量。当系统发生 单相接地短路时，在互感器的三相中将有零序电流通过，产生大小相等、相位相同的零 序磁通。在三相三柱式互感器中，零序磁通只能通过磁阻很大的气隙和铁外壳形成闭合 磁路，零序电流很大，使互感器绕组过热甚至损坏设备。而在三相五柱式电压互感器中， 零序磁通可通过两侧的铁芯构成回路，磁阻较小，所以零序电流值不大，对互感器不造 成损害。V/V 型的接线图分析V/V 连接的两个电压互感器二次侧两个开口端之间的电压与其一次侧的两个开口端电 压存在对应的相量关系。也就是说，二次侧两个开口端及公共端之间的电压也同样满足 电源三相电压的关系。因此，虽然“B相无电压”（未施加任何电压），输出端的电量仍 然是三相电量。左图是正确接线，从相量图看三相平衡；右图是错误接线，从相量图看 三相不平衡。:z1ZbaEl CIE诵）图2错误）-UcaLfcb+Ubd根据 ab 和 ub 的线电压可以计算出 ca 线电压，Uca=Ucb-Uab o 若二次侧ab 相接反，从相量图看，则 ca 线电压变为Uca=Ucb-HUba不太明白？）或者看下图：TVlTV1A630AWO膨0iTY2TY2C63CC630I图1雷丄 8630丄晦0电压互感器V-V接线正确与错误接法（图）图1、图2是正确的Vv接法，但图3是VA接法，AB、CB两相电压反向了 180,所 以V变成v后，反相成对顶状态。故，图3不是Vv接法。V/V 连接的两个电压互感器二次侧两个开口端之间的电压与其一次侧的两个开口 端电压存在对应的相量关系。也就是说，二次侧两个开口端及公共端之间的电压也同样 满足电源三相电压的关系。因此，虽然“B相无电压”（未施加任何电压），输出端的电 量仍然是三相电量。电压互感器的接线形式（跟上面有部分重复，选择性学习）（l）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。(2) Y,yn 接线方式：主要采用三铁芯柱三相电压互感器，多用于小电流接地的高压三相 系统，二次侧中性接线引出接地，此接线为了防止高压侧单相接地故障，高压侧中性点不允许接地，故不能测量对地电压。(3)YN,yn 接线方式：多用于大电流接地系统。(4)YNyndo接线方式：也称为开口三角接线在正常运行犬态下开口三角的输出端 上的电压均为零，如果系统发生一相接地时，其余两个输出端的出口电压为每相剩余电 压绕组二次电压的 3 倍，这样便于交流绝缘监视电压继电器的电压整定，但此接线方式 在 10KV 及以下的系统中不采用。三、电压互感器几种常见接地点的作用第一种：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。如下图所示。 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。wrrti二一只单相电压互感器组成星形接线2 16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，如下图所示。图2 13两个单初电压圮感器V/V接线第二种：二次侧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（B相接地）两种，如下图所示。采用V (B)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。第三种：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、PT的分类:电力系统中广泛应用的主要有电磁式和电容分压式两种，其中电磁式电压互感器根 据其自身特点又可以进一步划分为：(1) 按安装地点可分为户内式和户外式。35kV及以下多制成户内式，35kV以上 则制成户外式。(2) 按相数可分为单相和三相式，只有20kV以下才有三相式。(3) 按绕组数目可分为双绕组和三绕组电压互感器，三绕组电压互感器除一次侧 和基本二次侧外，还有一组辅助二次侧，供接地保护用(？ 。(4) 按绝缘方式可分为干式、浇注式、油浸式和充气式。干式浸绝缘胶电压互感 器结构简单、无着火和爆炸危险，但绝缘强度较低，只适用于6kV以下的户内式装置; 浇注式电压互感器结构紧凑、维护方便，适用于3kV35kV户内式配电装置；油浸式 电压互感器绝缘性能较好，可用于10kV以上的户外式配电装置；充气式电压互感器用 于 SF6 全封闭电器中。而电容式电压互感器实际上是一个单相电容分压管，由若干个相同的电容器串联组 成，接在高压相线与地面之间，它广泛用于110kV33OkV的中性点直接接地的电网中， 成本也比电磁式电压互感器低。PT 二次回路接地原则(具体见 2008 中调继【160】号文件) ：1、经控制室零相小母线(N600)连通的几组电压互感器二次回路，只应在控制室 将 N600 一点接地。2、对于各电压等级 N600 分别接地的情况，必须确保各电压等级的电压互感器二 次回路间无任何电联系。五、造成PT二次回路异常的原因：PT 二次回路异常系指由于某些原因造成 PT 二次测量不能正确反映一次系统的运 行状态和一次电压的幅值及相位。根据以往有关事故调查的情况分析看，造成PT二次回 路异常的原因主要有以下3 个方面：1) 同一 PT的二次回路多点接地。如果在PT二次端子箱接地后，在主控制室又再 次接地，两接地点之间无电缆芯连接，或两个及以上的 PT 中性点在端子箱接地后，再 经电缆芯引入主控制室内直接连接起来，如引至主控制室接地小母线 N600 上连接。对于这两种 PT 二次回路接地方式，当中性点直接接地系统中的变电站内或出口发 生接地短路故障时，由于有很大的短路电流进入变电站的接地网中，而接地网上每一点 的电位是不同的，即 PT 的各二次接地点之间将出现电位差。这种各 PT 中性点电位的 不等而引起的附加电压造成了电压二次回路中性点发生偏移。2）PT二次回路中性点未接地或接地不可靠。由于有较大的接地电阻，使得PT二 次回路中性点的电位为悬浮电位。3）PT的不同二次绕组引至控制接地时用同一根电缆芯。如果PT二次开口三角绕 组与星型绕组用同一根电缆芯引至控制室接地时，在系统正常运行中，由于星型绕组的 负载在公用电缆芯上产生压降，将会造成开口三角绕组有输出。小问题：大接地系统中，PT开口三角形绕组额定电压为100V,而小接地系统中为100/3V 因为要求单相接地的时候 零序电压显示为 100V 易于记忆。大接地的时候由于中性点电位固定为 0，所以 1 相金属性接地以后 Uo=-Ua=100V （变比一相就是 100V）小接地中，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六、电压互感器的一些知识点：1、某变电站电压互感器的开口三角侧B相接反，则正常运行时，如一次侧运行电压为 110kV,开口三角形的输出电压为：200V。（不是0V,也不是100V）2、来自电压互感器二次侧的4根开关场引入线（Ua、Ub、Uc、Un）和电压互感器三 次侧的2根开关场引入线（开口三角的UL、Un）中的2个零相电缆Un，（ B ）A、在开关场并接后，合成1根引至控制室接地；B、必须分别引至控制室，并在控制室接地；C、三次侧的Un在开关场接地后引入控制室N600,二次侧的Un单独引入控制室N600 并接地；D、在开关场并接接地后，合成1根后再引至控制室接地。3、在进行交流二次电压回路通电试验时，必须可靠地断开至电压互感器二次侧 的回路， 以防止反充电 。4、电压互感器的二次回路只允许一点接地，接地点宜设置在控制室内。5、电压互感器的二次回路通电试验时，为防止由二次侧向一次侧反充电，除应将二次 回路断开外，还应取下电压互感器高压熔断器或断开电压互感器一次隔离开关。6、运行中，电压互感器二次侧某一相熔断器熔断时，该相电压值为零。（X）7、电压互感器二次输出回路A、B、C相、N线均应装设熔断器或者自动小开关。（X）8、所有的电压互感器（包括测量、保护和励磁自动调节）二次绕组出口均应装设熔断器 或自动开关。（X）9、为保证设备及人身安全、减少一次设备故障时对继电保护及安全自动装置的干扰 , 所有电压互感器的中性线必须在开关站（场）就地接地。（X）10、两组电压互感器的并联，必须是一次侧先并联，然后才允许二次侧并联。（V）11、关于电压互感器和电流互感器接地正确的说法是（ D ）A、电压互感器二次接地属保护接地，电流互感器属工作接地；B、电压互感器二次接地属工作接地，电流互感器属保护接地；C、均属工作接地；D、均属保护接地。（说明：保护接地是防止一、二次绝缘损坏击穿，高电压串到二次侧，对人身、设 备造成伤害。工作接地，是指互感器工作原理的需要，保证正确传变。）12、电压互感器接于线路上，当A相断开时，（A ）A、B相和C相的全电压与断相前相差不大；B、B相和C相的全电压与断相前相差较大；C、B相和C相的全电压与断相前幅值相等。13、所有电流互感器和电压互感器的二次绕组应有一点且仅有一点永久性的、可靠的保 护接地。14、在带电的电压互感器二次回路上工作时，应采取下列安全措施： 严格防止短路或接地；应使用绝缘工具，戴手套。必要时，工作前申请停用有 关保护装置、安全自动装置或自动化监控系统； 接临时负载，应装设专用的隔离开关和熔断器； 工作时应有专人监护，禁止将回路的安全接地点断开。15、二次系统里面常说“PT二次侧额定电压为100V”是指当一次侧为额定电压时， 二次侧的输出线电压为100V,而相电压为57.74V。而我们常说“CT的二次额定电流 为1A或者5A”是指当一次侧为CT的一次额定电流时（比如对于15000/1的CT，CT 的一次额定电流为15000A），二次侧输出的相电流为1A或者5A。16、反措要求：经控制室零相小母线（N600）连通的几组电压互感器的二次回路必须在控制室一 点接地，各电压互感器的中性线不得接有可能断开的开关和接触器。来自电压互感器的 二次回路的四根开关场引入线和互感器三次回路的2根开关场引入线必须分开，不得共 用。 即电压互感器的二次回路和三次回路必须分开。17、电压互感器的零序电压回路是否应装设熔断器？为什么？ 答：不能装设熔断器，因为正常运行时，电压互感器的零序电压回路无电压，不能监视熔断器是否断开，如果熔断丝熔断了，也不会有熔断器熔断的告警信号，而此时若 系统又发生了接地故障，保护装置就采集不到零序电压，保护就会误动。18、在高压端与地短路的情况下，电容式电压互感器二次电压峰值应在额定频率的 1 个周波内衰减到低于短路前电压峰值的 10% ，称之为电容式电压互感器的“暂态响应”。（也称为“瞬变效应”）19、每半年要对PT的N相线进行N600电流测试，要求电流值应小于50mA，若大于 50mA，或者新测量的电流值超过上一次的测量值20mA时，应立即对PT二次回路及 其接地情况进行全面检查，确保仅有一点接地。详见中国南方电网关于防止发电机厂 变电站保护用电压互感器二次回路多点接地的通知（调继【2009】10号）文的相关要 求。电压互感器和电流互感器在作用原理上有什么区别？答：电流互感器二次可以短路，但不能开路；电压互感器二次可以开路，但不 能短路。 相对于二次侧的负载来说，电压互感器的一次内阻抗较小以至可以忽略，可以 认为电压互感器是一个电压源；而电流互感器的一次内阻却很大，以至可以认为是一个 内阻无穷大的电流源。 电压互感器正常工作时的磁通密度接近饱和值，故障时（二次侧短路）磁通密 度下降；电流互感器正常工作是磁通密度很低，而开路时由于一次侧短路电流变的很大， 使磁通密度大大增加，有时甚至远远超过饱和值。（解释：类似于 CT、PT 之类的互感器（变压器），其一、二次侧电流产生的磁通 是相互抵消的，但PT二次侧正常运行时，阻抗很大，所以二次侧的电流很小，故一次 侧电流几乎全部用来励磁，所以电压互感器正常工作时的磁通密度接近饱和值）在小电流接地系统中发生单相接地故障时，若是金属性接地，则接地相的对地电压 为零，中性点的电压升高为相电压，另外两相的对地电压在大小上变为原来的 1.732（根 号 3）倍，即升为线电压的数值，而三相线电压并未发生变化，依然对称（其相间电压 基本不变），因此保护只会发出信号，不动作跳闸，系统仍可运行 1 到2 小时。