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电压互感器的技术与原理

专题报道中国仪表网2008年08月28日 09:08人气:581

电压互感器按用途又分为测量用和保护用两类。对前者的主要技术要求是保证必要的准确度;对后者可能有某些特殊要求,如要求有第三个绕组,铁心中有零序磁通等。

按原理分为电磁感应式和电容分压式两类。电磁感应式多用于 220kV及以下各种电压等级。电容分压式一般用于110kV以上的电力系统,330~765kV超高压电力系统应用较多。电压互感器按用途又分为测量用和保护用两类。对前者的主要技术要求是保证必要的准确度;对后者可能有某些特殊要求,如要求有第三个绕组,铁心中有零序磁通等。
  电磁感应式电压互感器  其工作原理与变压器相同,基本结构也是铁心和原、副绕组。特点是容量很小且比较恒定,正常运行时接近于空载状态。电压互感器本身的阻抗很小,一旦副边发生短路,电流将急剧增长而烧毁线圈。为此,电压互感器的原边接有熔断器,副边可靠接地,以免原、副边绝缘损毁时,副边出现对地高电位而造成人身和设备事故。测量用电压互感器一般都做成单相双线圈结构,其原边电压为被测电压(如电力系统的线电压),可以单相使用,也可以用两台接成V-V形作三相使用。实验室用的电压互感器往往是原边多抽头的,以适应测量不同电压的需要。供保护接地用电压互感器还带有一个第三线圈,称三线圈电压互感器。三相的第三线圈接成开口三角形(图1),
  开口三角形的两引出端与接地保护继电器的电压线圈联接。正常运行时,电力系统的三相电压对称,第三线圈上的三相感应电动势之和为零。一旦发生单相接地时,中性点出现位移,开口三角的端子间就会出现零序电压使继电器动作,从而对电力系统起保护作用。线圈出现零序电压则相应的铁心中就会出现零序磁通。为此,这种三相电压互感器采用旁轭式铁心(10kV及以下时)或采用三台单相电压互感器。对于这种互感器,第三线圈的准确度要求不高,但要求有一定的过励磁特性(即当原边电压增加时,铁心中的磁通密度也增加相应倍数而不会损坏)。
  电磁感应式电压互感器的等值电路与变压器的等值电路相同。
  电容分压式电压互感器  在电容分压器的基础上制成。其原理接线见图2。
  电容C1和C2串联,U1为原边电压,为C2上的电压。空载时,电容C2上的电压为
  由于C1和C2均为常数,因此正比于原边电压。但实际上,当负载并联于电容C2两端时,将大大减小,以致误差增大而无法作电压互感器使用。为了克服这个缺点,在电容C2两端并联一带电抗的电磁式电压互感器YH,组成电容分压式电压互感器(图3)。
  电抗可补偿电容器的内阻抗。YH有两个副绕组,第一副绕组可接补偿电容Ck供测量仪表使用;第二副绕组可接阻尼电阻Rd,用以防止谐振引起的过电压。
  电容式电压互感器多与电力系统载波通信的耦合电容器合用,以简化系统,降低造价。此时,它还需满足通信运行上的要求。
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