保護(hù)用電壓互感器

在測量交變電流的大電壓時(shí)，為能夠安全測量在火線和地線之間并聯(lián)一個(gè)變壓器（接在變壓器的輸入端），這個(gè)變壓器的輸出端接入電壓表，由于輸入線圈的匝數(shù)大于輸出線圈的匝數(shù)，因此輸出電壓小于輸入電壓，電壓互感器就是降壓變壓器。電容式電壓互感器(CTV)主要是由電容分壓器、中間變壓器、補(bǔ)償電抗器、 阻尼器和負(fù)載等部分組成。

在電容式電壓互感器中含有電容分壓器，它把一次電壓降低到一定的水平，然后 供后面的電磁單元進(jìn)行處理。這樣從一次側(cè) 看電壓互感器呈容性，能有效避免串級式電 磁式電壓互感器(一次側(cè)呈感性)與電源側(cè) 開關(guān)斷口電容等構(gòu)成的串聯(lián)諧振回路，以及 串級式電磁型電壓互感器耐過電壓能力低的弱點(diǎn)。

電流互感器：

在測量交變電流的大電流時(shí),為能夠安全測量在火線(或地線)上串聯(lián)一個(gè)變壓器(接在變壓器的輸入端),這個(gè)變壓器的輸出端接入電流表,由于輸入線圈的匝數(shù)小于輸出線圈的匝數(shù),因此輸出電流小于輸入電流(這時(shí)的輸出電壓大于輸入電壓,但是由于變壓器是串聯(lián)在電路中所以輸入電壓很小,輸出電壓也不大),電流互感器就是升壓(降流)變壓器。

電容式電壓互感器主要區(qū)別是正常運(yùn)行時(shí)工作狀態(tài)很不相同，表現(xiàn)為：

1）電流互感器二次可以短路，但不得開路；電壓互感器二次可以開路，但不得短路；

2）相對于二次側(cè)的負(fù)荷來說，電壓互感器的一次內(nèi)阻抗較小以至可以忽略，可以認(rèn)為電壓互感器是一個(gè)電壓源；而電流互感器的一次卻內(nèi)阻很大，以至可以認(rèn)為是一個(gè)內(nèi)阻無窮大的電流源。

3）電壓互感器正常工作時(shí)的磁通密度接近飽和值，故障時(shí)磁通密度下降；電流互感器正常工作時(shí)磁通密度很低，而短路時(shí)由于一次側(cè)短路電流變得很大，使磁通密度大大增加，有時(shí)甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過飽和值。

(1)懸浮電位放電，可能是穿芯螺栓和鐵芯連接松動(dòng)，造成螺栓處于懸浮電位；金屬異物處于懸浮電位放電；絕緣支架螺母電位懸?。?

(2)電弧放電，可以是串級繞組對鐵芯放電，絕緣支持架不良而放電；絕緣進(jìn)水受潮；一次繞組末端未接地；

(3)過熱性故障。電壓互感器故障原因統(tǒng)計(jì)^[1]

35-500kV耦合電容器電壓互感器和變壓器很相像，都是用來變換線路上的電壓。但是變壓器變換電壓的目的是為了輸送電能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安為計(jì)算單位；而電壓互感器變換電壓的目的，主要是用來給測量儀表和繼電保護(hù)裝置供電，來測量線路的電壓、功率和電能，或者用來在線路發(fā)生故障時(shí)保護(hù)線路中的貴重設(shè)備、電機(jī)和變壓器，因此電壓互感器的容量很小，一般都只有幾伏安、幾十伏安，最大也不超過一千伏安。

線路上為什么需要變換電壓呢？這是因?yàn)楦鶕?jù)發(fā)電、輸電和用電的不同情況，線路上的電壓大小不一，且相差懸殊，有的是低壓220V和380V，有的是高壓幾萬伏甚至幾十萬伏。要直接測量這些低壓和高壓電壓，就需要根據(jù)線路電壓的大小，制作相應(yīng)的低壓和高壓的電壓表和其他儀表和繼電器。這樣不僅會(huì)給儀表制作帶來很大困難，而且更主要的是，要直接制作高壓儀表，直接在高壓線路上測量電壓，那是不可能的，而且也是絕對不允許的。

電壓互感器的基本結(jié)構(gòu)和變壓器很相似，它也有兩個(gè)繞組，一個(gè)叫一次繞組，一個(gè)叫二次繞組。兩個(gè)繞組都裝在或繞在鐵心上。兩個(gè)繞組之間以及繞組與鐵心之間都有絕緣，使兩個(gè)繞組之間以及繞組與鐵心之間都有電的隔離。電壓互感器在運(yùn)行時(shí)，一次繞組N1并聯(lián)接在線路上，二次繞組N2并聯(lián)接儀表或繼電器。因此在測量高壓線路上的電壓時(shí)，盡管一次電壓很高，但二次卻是低壓的，可以確保操作人員和儀表的安全。

電容式電壓互感器電壓互感器的作用是：把高電壓按比例關(guān)系變換成100V或更低等級的標(biāo)準(zhǔn)二次電壓，供保護(hù)、計(jì)量、儀表裝置使用。同時(shí)，使用電壓互感器可以將高電壓與電氣工作人員隔離。電壓互感器雖然也是按照電磁感應(yīng)原理工作的設(shè)備，但它的電磁結(jié)構(gòu)關(guān)系與電流互感器相比正好相反。電壓互感器二次回路是高阻抗回路，二次電流的大小由回路的阻抗決定。當(dāng)二次負(fù)載阻抗減小時(shí)，二次電流增大，使得 一次電流自動(dòng)增大一個(gè)分量來滿足一、二次側(cè)之間的電磁平衡關(guān)系。可以說，電壓互感器是一個(gè)被限定結(jié)構(gòu)和使用形式的特殊變壓器。

電壓互感器是發(fā)電廠、變電所等輸電和供電系統(tǒng)不可缺少的一種電器。

精密電壓互感器是電測試驗(yàn)室中用來擴(kuò)大量限，測量電壓、功率和電能的一種儀器。

電壓互感器和變壓器很相象，主要是給測量儀表和繼電保護(hù)裝置供電，用來測量線路的電壓、功率和電能，或者用來在線路發(fā)生故障時(shí)保護(hù)線路中的貴重設(shè)備、電機(jī)和變壓，因此電

35-750kV電容式電壓互感器

壓互感器的容量很小，一般都只有幾伏安、幾十伏安，最大也不超過一千伏安。

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電器。這樣不僅會(huì)給儀表制作帶來很大的困難，而且更主要的是，要直接制作高壓儀表，直接在高壓線路上測量電壓。那是不可能的，而且也是絕對不允許的。

如果在線路上接入電壓互感器變換電壓，那么就可以把線路上的低壓和高壓電壓，按相應(yīng)的比例，統(tǒng)一變換為一種或幾種低壓電壓，只要用一種或幾種電壓規(guī)格的儀表和繼電器，例如通用的電壓為100V的儀表，就可以通過電壓互感器，測量和監(jiān)視線路上的電壓。

在全球經(jīng)濟(jì)一體化建設(shè)進(jìn)程不斷加劇與城市化建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大的推動(dòng)作用之下，電力系統(tǒng)建設(shè)事業(yè)在整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展體系中所占據(jù)的地位日益關(guān)鍵?？梢哉f，電力系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展程度與整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的建設(shè)發(fā)展程度是息息相關(guān)的。相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)明確一個(gè)方面的問題：對于傳統(tǒng)意義上的保護(hù)用電壓互感器接線方式而言，電壓互感器中的三次繞組零線線路以及二次繞組中性線線路多自開關(guān)場開始就共用一根導(dǎo)線直接引入控制室當(dāng)中進(jìn)行接地處理。

在以往的保護(hù)用電壓互感器的接線方式中,二次繞組中性線和三次繞組的零線常常從開關(guān)場共用一根導(dǎo)線引入控制室接地。對這種接線,原電力部在相關(guān)的事故通報(bào)和規(guī)程中都明確規(guī)定保護(hù)用電壓互感器的二次回路和三次回路必須相互獨(dú)立。

電壓互感器的接地方式通常有三種：

1、一次側(cè)中性點(diǎn)接地

2、二次側(cè)線圈接地

3、互感器鐵芯接地

三種接地的作用不盡相同，如下：

1）一次側(cè)中性點(diǎn)接地。由三只單相電壓互感器組成星形接線時(shí)，其一次側(cè)中性點(diǎn)必須接地。因?yàn)殡妷夯ジ衅髟谙到y(tǒng)中不僅有電壓測量，而且還起繼電保護(hù)的作用。

電壓互感器

當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時(shí)，系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)零序電流。如果一次側(cè)中性點(diǎn)沒有接地，那么一次側(cè)就沒有零序電流通路，二次側(cè)開口三角形線圈兩端也就不會(huì)感應(yīng)出零序電壓，繼電器KV就不會(huì)動(dòng)作，發(fā)不出接地信號。

對于三相五柱式電壓互感器，其一次側(cè)中性點(diǎn)同樣要接地。

由兩只單相電壓互感器組成的V-V形接線時(shí)，其一次側(cè)是不允許接地的，因?yàn)檫@相當(dāng)于系統(tǒng)的一相直接接地。而應(yīng)在二次中性點(diǎn)接地。

電壓互感器

2）二次側(cè)接地。電壓互感器二次側(cè)要有一個(gè)接地點(diǎn)，這主要是出于安全上的考慮。當(dāng)一次、二次側(cè)繞組間的絕緣被高壓擊穿時(shí)，一次側(cè)的高壓會(huì)竄到二次側(cè)，有了二次側(cè)的接地，能確保人員和設(shè)備的安全。另外，通過接地，可以給絕緣監(jiān)視裝置提供相電壓。

二次側(cè)的接地方式通常有中性點(diǎn)接地和V相接地兩種。

電壓互感器

根據(jù)繼電保護(hù)等具體要求加以選用。

采用V相接地時(shí)，中性點(diǎn)不能再直接接地。為了避免一、二次繞組間絕緣擊穿后，一次側(cè)高壓竄入二次側(cè)，故在二次側(cè)中性點(diǎn)通過一個(gè)保護(hù)間隙接地。當(dāng)高壓竄入二次側(cè)時(shí)，間隙擊穿接地，v相繞組被短接，該相熔斷器會(huì)熔斷，起到保護(hù)作用。

二次側(cè)接地點(diǎn)按規(guī)程規(guī)定，均應(yīng)選在主控室保護(hù)屏經(jīng)端子排接地，而在配電裝置處只設(shè)置試驗(yàn)檢修時(shí)的安全接地點(diǎn)。

3）鐵心接地，在電壓互感器外殼上有一個(gè)接地樁頭，這是鐵心和外殼的接地點(diǎn)，起安全保護(hù)作用。

在保護(hù)用電壓互感器二次接線中, 電壓互感器應(yīng)該滿足以下兩個(gè)方面的特點(diǎn):一是應(yīng)該滿足一次回路額定電壓的相關(guān)要求;二是電壓互感器的容量和準(zhǔn)確等級 (如:電壓互感器剩余繞組) 都應(yīng)該滿足測量儀器、自動(dòng)裝置以及保護(hù)裝置的相關(guān)規(guī)定。

電磁式互感器電壓互感器分類

保護(hù)用電壓互感器（或電壓互感器的保護(hù)繞組。在電網(wǎng)故障狀態(tài)下，向繼電保護(hù)等裝置提供電網(wǎng)故障電壓信息。

按絕緣介質(zhì)分干式電壓互感器：由普通絕緣材料浸漬絕緣漆作為絕緣，多用在及以下低電壓等級。

澆注絕緣電壓互感器：由環(huán)氧樹脂或其他樹脂混合材料澆注成型，多用在及以下電壓等級。

油浸式電壓互感器：由絕緣紙和絕緣油作為絕緣，是中國最常見的結(jié)構(gòu)型式，常用于及以下電壓等級。

氣體絕緣電壓互感器：由氣體作主絕緣，多用在較高電壓等級。

通常專供測量用的低電壓互感器是干式，高壓或超高壓密封式氣體絕緣(如六氟化硫)互感器也是干式。澆注式適用于35kV及以下的電壓互感器，35kV以上的產(chǎn)品均為油浸式。

按相數(shù)分：絕大多數(shù)產(chǎn)品是單相的，因?yàn)殡妷夯ジ衅魅萘啃?，器身體積不大，三相高壓套管間的內(nèi)外絕緣要求難以滿足，所以只有3-15kV的產(chǎn)品有時(shí)采用三相結(jié)構(gòu)。

按電壓變換原理分電磁式電壓互感器：根據(jù)電磁感應(yīng)原理變換電壓，原理與基本結(jié)構(gòu)和變壓器完全相似，我國多在及以下電壓等級采用。

電容式電壓互感器：由電容分壓器、補(bǔ)償電抗器、中間變壓器、阻尼器及載波裝置防護(hù)間隙等組成，用在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)里作電壓測量、功率測量、繼電防護(hù)及載波通訊用。

光電式電壓互感器：通過光電變換原理以實(shí)現(xiàn)電壓變換。

按使用條件分，戶內(nèi)型電壓互感器:安裝在室內(nèi)配電裝置中，一般用在及以下電壓等級。

戶外型電壓互感器：安裝在戶外配電裝置中，多用在及以上電壓等級。

按一次繞組對地運(yùn)行狀態(tài)分，一次繞組接地的電壓互感器：單相電壓互感器一次繞組的末端或三相電壓互感器一次繞組的中性點(diǎn)直接接地。

一次繞組不接地的電壓互感器：單相電壓互感器一次繞組兩端子對地都是絕緣的；三相電壓互感器一次繞組的各部分，包括接線端子對地都是絕緣的，而且絕緣水平與額定絕緣水平一致。

按磁路結(jié)構(gòu)分,單級式電壓互感器。一次繞組和二次繞組（根據(jù)需要可設(shè)多個(gè)二次繞組同繞在一個(gè)鐵芯上，鐵芯為地電位。中國在及以下電壓等級均用單級式。

串級式電壓互感器。一次繞組分成幾個(gè)匝數(shù)相同的單元串接在相與地之間，每一單元有各自獨(dú)立的鐵芯，具有多個(gè)鐵芯，且鐵芯帶有高電壓，二次繞組（根據(jù)需要可設(shè)多個(gè)二次繞組處在最末一個(gè)與地連接的單元。我國在電壓等級常用此種結(jié)構(gòu)型式。）

電磁式互感器電磁式

其工作原理與變壓器相同，基本結(jié)構(gòu)也是鐵心和原、副繞組。特點(diǎn)是容量很小且比較恒定，正常運(yùn)行時(shí)接近于空載狀態(tài)。電壓互感器本身的阻抗很小，一旦副邊發(fā)生短路，電流將急劇增長而燒毀線圈。為此，電壓互感器的原邊接有熔斷器，副邊可靠接地，以免原、副邊絕緣損毀時(shí)，副邊出現(xiàn)對地高電位而造成人身和設(shè)備事故。測量用電壓互感器一般都做成單相雙線圈結(jié)構(gòu)，其原邊電壓為被測電壓（如電力系統(tǒng)的線電壓），可以單相使用,也可以用兩臺(tái)接成V-V形作三相使用。實(shí)驗(yàn)室用的電壓互感器往往是原邊多抽頭的，以適應(yīng)測量不同電壓的需要。供保護(hù)接地用電壓互感器還帶有一個(gè)第三線圈，稱三線圈電壓互感器。三相的第三線圈接成開口三角形，開口三角形的兩引出端與接地保護(hù)繼電器的電壓線圈聯(lián)接。正常運(yùn)行時(shí)，電力系統(tǒng)的三相電壓對稱，第三線圈上的三相感應(yīng)電動(dòng)勢之和為零。一旦發(fā)生單相接地時(shí),中性點(diǎn)出現(xiàn)位移,開口三角的端子間就會(huì)出現(xiàn)零序電壓使繼電器動(dòng)作，從而對電力系統(tǒng)起保護(hù)作用。線圈出現(xiàn)零序電壓則相應(yīng)的鐵心中就會(huì)出現(xiàn)零序磁通。為此，這種三相電壓互感器采用旁軛式鐵心（10kV及以下時(shí)）或采用三臺(tái)單相電壓互感器。對于這種互感器，第三線圈的準(zhǔn)確度要求不高，但要求有一定的過勵(lì)磁特性（即當(dāng)原邊電壓增加時(shí)，鐵心中的磁通密度也增加相應(yīng)倍數(shù)而不會(huì)損壞）。

電磁感應(yīng)式電壓互感器的等值電路與變壓器的等值電路相同。

電磁式互感器電容式

在電容分壓器的基礎(chǔ)上制成。電容C1和C2串聯(lián)，U1為原邊電壓,為C2上的電壓。空載時(shí),電容C2上的電壓為 由于C1和C2均為常數(shù)，因此正比于原邊電壓。但實(shí)際上，當(dāng)負(fù)載并聯(lián)于電容C2兩端時(shí),將大大減小,以致誤差增大而無法作電壓互感器使用。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，在電容C2兩端并聯(lián)一帶電抗的電磁式電壓互感器YH，組成電容分壓式電壓互感器。電抗可補(bǔ)償電容器的內(nèi)阻抗。YH有兩個(gè)副繞組，第一副繞組可接補(bǔ)償電容Ck供測量儀表使用；第二副繞組可接阻尼電阻Rd，用以防止諧振引起的過電壓。

電容式電壓互感器多與電力系統(tǒng)載波通信的耦合電容器合用，以簡化系統(tǒng)，降低造價(jià)。此時(shí)，它還需滿足通信運(yùn)行上的要求。

電磁式互感器電流互感器

測量用電流互感器

測量用電流互感器（或電流互感器的測量繞組。在正常工作電流范圍內(nèi)，向測量、計(jì)量等裝置提供電網(wǎng)的電流信息。

測量用電流互感器主要與測量儀表配合，在線路正常工作狀態(tài)下，用來測量電流、電壓、功率等。

測量用微型電流互感器主要要求：

1、絕緣可靠；

2、足夠高的測量精度；

3、當(dāng)被測線路發(fā)生故障出現(xiàn)的大電流時(shí)互感器應(yīng)在適當(dāng)?shù)牧砍虄?nèi)飽和（如500%的額定電流）以保護(hù)測量儀表；

保護(hù)用電流互感器

保護(hù)用電流互感器（或電流互感器的保護(hù)繞組。在電網(wǎng)故障狀態(tài)下，向繼電保護(hù)等裝置提供電網(wǎng)故障電流信息。

保護(hù)用電流互感器主要與繼電裝置配合，在線路發(fā)生短路過載等故障時(shí)，向繼電裝置提供信號切斷故障電路，以保護(hù)供電系統(tǒng)的安全。保護(hù)用微型電流互感器的工作條件與測量用互感器完全不同，保護(hù)用互感器只是在比正常電流大幾倍幾十倍的電流時(shí)才開始有效的工作。

保護(hù)用互感器主要要求：

1、絕緣可靠；

2、足夠大的準(zhǔn)確限值系數(shù)；

3、足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性；

保護(hù)用互感器在額定負(fù)荷下能夠滿足準(zhǔn)確級的要求最大一次電流叫額定準(zhǔn)確限值一次電流。準(zhǔn)確限值系數(shù)就是額定準(zhǔn)確限值一次電流與額定一次電流比。當(dāng)一次電流足夠大時(shí)鐵芯就會(huì)飽和起不到反映一次電流的作用，準(zhǔn)確限值系數(shù)就是表示這種特性。保護(hù)用互感器準(zhǔn)確等級5P、10P。

互感器分為電壓互感器和電流互感器兩大類測量用電壓互感器（或電壓互感器的測量繞組。在正常電壓范圍內(nèi)，向測量、計(jì)量裝置提供電網(wǎng)電壓信息。

電磁式互感器組合式互感器

由電壓互感器和電流互感器組合并形成一體的互感器稱為組合式互感器，也有把與組合電器配套生產(chǎn)的互感器稱為組合式互感器。