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電壓互感器

 ? 2016-12-02 15:49:01

電壓互感器(Potential transformer 簡稱PT,也簡稱TV)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,或者用來在線路發生故障時保護線路中的貴重設備、電機和變壓器,因此電壓互感器的容量很小,一般都只有幾伏安、幾十伏安,大也不超過一千伏安。

中文名
外文名
作    用
解    釋
電壓互感器
Potential transformer
變換線路上的電壓
帶鐵心的變壓器

目錄
1、電壓互感器的定義
2、電壓互感器的主要類型
3、電壓互感器的作用
4、電壓互感器的工作原理
5、電壓互感器的銘牌標志
6、電壓互感器的接線方式
7、電壓互感器運行規程
8、電壓互感器的判斷方法
9、電壓互感器的注意事項
10、電壓互感器的常見異常
11、電壓互感器選型注意事項
12、電容式電壓互感器主要區別

電壓互感器的定義:

電壓互感器是一種電壓變換裝置。它將高電壓變換為低電壓,以便用低壓量值反映高壓量值的變化。因此,通過電壓互感器可以直接用普通電氣儀表進行電壓測量。

電壓互感器的主要類型:

2.1.按安裝地點可分為戶內式和戶外式。35kV及以下多制成戶內式;35kV以上則制成戶外式。
2.2.按相數可分為單相和三相式,35kV及以上不能制成三相式。
2.3.按繞組數目可分為雙繞組和三繞組電壓互感器,三繞組電壓互感器除一次側和基本二次側外,還有一組輔助二次側,供接地保護用。
2.4.按絕緣方式可分為干式、澆注式、油浸式和充氣式。干式電壓互感器結構簡單、無著火和爆炸危險,但絕緣強度較低,只適用于6kV以下的戶內式裝置;澆注式電壓互感器結構緊湊、維護方便,適用于3kV~35kV戶內式配電裝置;油浸式電壓互感器絕緣性能較好,可用于10kV以上的戶外式配電裝置;充氣式電壓互感器用于SF6全封閉電器中。
2.5.按工作原理劃分,還可分為電磁式電壓互感器,電容式電壓互感器和電子式電壓互感器。

電壓互感器的作用:

把高電壓按比例關系變換成100V或更低等級的標準二次電壓,供保護、計量、儀表裝置使用。同時,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原理工作的設備,但它的電磁結構關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。當二次負載阻抗減小時,二次電流增大,使得一次電流自動增大一個分量來滿足一、二次側之間的電磁平衡關系。可以說,電壓互感器是一個被限定結構和使用形式的特殊變壓器。簡單的說就是“檢測元件”。

電壓互感器的工作原理:

其工作原理與變壓器相同,基本結構也是鐵心和原、副繞組。特點是容量很小且比較恒定,正常運行時接近于空載狀態。
電壓互感器本身的阻抗很小,一旦副邊發生短路,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,副邊出現對地高電位而造成人身和設備事故。
測量用電壓互感器一般都做成單相雙線圈結構,其原邊電壓為被測電壓(如電力系統的線電壓),可以單相使用,也可以用兩臺接成V-V形作三相使用。實驗室用的電壓互感器往往是原邊多抽頭的,以適應測量不同電壓的需要。供保護接地用電壓互感器還帶有一個第三線圈,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繼電器的電壓線圈聯接。
正常運行時,電力系統的三相電壓對稱,第三線圈上的三相感應電動勢之和為零。一旦發生單相接地時,中性點出現位移,開口三角的端子間就會出現零序電壓使繼電器動作,從而對電力系統起保護作用。
線圈出現零序電壓則相應的鐵心中就會出現零序磁通。為此,這種三相電壓互感器采用旁軛式鐵心(10KV及以下時)或采用三臺單相電壓互感器。對于這種互感器,第三線圈的準確度要求不高,但要求有一定的過勵磁特性(即當原邊電壓增加時,鐵心中的磁通密度也增加相應倍數而不會損壞)。
電壓互感器是發電廠、變電所等輸電和供電系統不可缺少的一種電器。
精密電壓互感器是電測試驗室中用來擴大量限,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像,都是用來變換線路上的電壓。
線路上為什么需要變換電壓呢?這是因為根據發電、輸電和用電的不同情況,線路上的電壓大小不一,而且相差懸殊,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,就需要根據線路電壓的大小,制作相應的低壓和高壓的電壓表和其他儀表。

電壓互感器的銘牌標志:

電壓互感器型號由以下幾部分組成,各部分字母,符號表示內容:
第一個字母:J——電壓互感器;
第二個字母:D——單相;S——三相
第三個字母:J——油浸;Z——澆注;
第四個字母:數字——電壓等級(KV)。
例如:JDJ-10表示單相油浸電壓互感器,額定電壓10KV。
額定一次電壓,作為互感器性能基準的一次電壓值。
額定二次電壓,作為互感器性能基準的二次電壓值。額定變比,額定一次電壓與額定二次電壓之比。
準確級,由互感器系統定的等級,其誤差在規定使用條件下應在規定的限值之內負荷,二次回路的阻抗,通常以視在功率(VA)表示。額定負荷,確定互感器準確級可依據的負荷值。

電壓互感器的接線方式:

電壓互感器的接線方式很多,常見的有以下幾種:
6.1.用一臺單相電壓互感器來測量某一相對地電壓或相間電壓的接線方式。
6.2.用兩臺單相互感器接成不完全星形,也稱V—V接線,用來測量各相間電壓,但不能測相對地電壓,廣泛應用在20KV以下中性點不接地或經消弧線圈接地的電網中。
6.3.用三臺單相三繞組電壓互感器構成YN,yn,d0或YN,y,d0的接線形式,廣泛應用于3~220KV系統中,其二次繞組用于測量相間電壓和相對地電壓,輔助二次繞組接成開口三角形,供接入交流電網絕緣監視儀表和繼電器用。用一臺三相五柱式電壓互感器代替上述三個單相三繞組電壓互感器構成的接線,除鐵芯外,其形式與圖3基本相同,一般只用于3~15KV系統。
6.4.電容式電壓互感器接線形式。
在中性點不接地或經消弧線圈接地的系統中,為了測量相對地電壓,PT一次繞組必須接成星形接地的方式。
在3~60KV電網中,通常采用三只單相三繞組電壓互感器或者一只三相五柱式電壓互感器的接線形式。必須指出,不能用三相三柱式電壓互感器做這種測量。當系統發生單相接地短路時,在互感器的三相中將有零序電流通過,產生大小相等、相位相同的零序磁通。在三相三柱式互感器中,零序磁通只能通過磁阻很大的氣隙和鐵外殼形成閉合磁路,零序電流很大,使互感器繞組過熱甚至損壞設備。而在三相五柱式電壓互感器中,零序磁通可通過兩側的鐵芯構成回路,磁阻較小,所以零序電流值不大,對互感器不造成損害。

電壓互感器運行規程:

7.1.電壓互感器的運行
7.1.1電壓互感器運行中的容量不準超過其銘牌的規定值。
7.1.2電壓互感器絕緣電阻值的規定。
1) 1000V及以上的電壓互感器,采用1000V搖表測量,其絕緣電阻不得小于1MΩ/KV。
2) 1000V以下的電壓互感器,采用500V搖表測量,其絕緣電阻值不得小于0.5MΩ。
3) 絕緣擊穿熔斷器采用500V搖表測量,其絕緣電阻值不得小于 0.5MΩ。
7.1.3 熔斷器熔絲的規定:
1) 一次側熔絲不得大于1A,二次側熔絲不得大于2A;
2) 一、二次側熔絲必須用消弧絕緣套住。
7.1.4運行中的電壓互感器在任何情況下不準短路。
7.2.電壓互感器投入前的檢查:
7.2.1 設備周圍應無影響送電的雜物;
7.2.2 各接觸部分良好,無松動、發熱和變色現象;
7.2.3 充油式的電壓互感器,油位正常,油色清潔,各部無滲、漏油現象;
7.2.4 瓷瓶無裂紋及積灰;
7.2.5 二次的B相或中性點接地良好。

電壓互感器的判斷方法:

8.1.單相接地故障時,正常相對地電壓升高,故障相對地電壓降低(完全接地時為0)。
8.2.電壓互感器高壓熔絲單相熔斷時,熔斷相對地電壓降低,但一般不為0,還會有感應電壓。因單相熔斷時,加在互感器上的一次電壓少了一相,另兩相為正常電壓,其相量差120°,所以會在互感器開口三角兩段出現3倍于正常電壓的零序電壓,此時也可能報出接地信號(絕緣監察繼電器整定值一般為30V左右)。
通過以上2種現象的比較分析,一般是不會發生誤判斷的。

電壓互感器的注意事項:

9.1.電壓互感器在投入運行前要按照規程規定的項目進行試驗檢查。例如,測極性、連接組別、搖絕緣、核相序等。
9.2.電壓互感器的接線應保證其正確性,一次繞組和被測電路并聯,二次繞組應和所接的測量儀表、繼電保護裝置或自動裝置的電壓線圈并聯,同時要注意極性的正確性。
9.3.接在電壓互感器二次側負荷的容量應合適,接在電壓互感器二次側的負荷不應超過其額定容量,否則,會使互感器的誤差增大,難以達到測量的正確性。
9.4.電壓互感器二次側不允許短路。由于電壓互感器內阻抗很小,若二次回路短路時,會出現很大的電流,將損壞二次設備甚至危及人身安全。電壓互感器可以在二次側裝設熔斷器以保護其自身不因二次側短路而損壞。在可能的情況下,一次側也應裝設熔斷器以保護高壓電網不因互感器高壓繞組或引線故障危及一次系統的安全。
9.5.為了確保人在接觸測量儀表和繼電器時的安全,電壓互感器二次繞組必須有一點接地。因為接地后,當一次和二次繞組間的絕緣損壞時,可以防止儀表和繼電器出現高電壓危及人身安全。
9.6.電壓互感器副邊絕對不容許短路。

電壓互感器的常見異常:

10.1.三相電壓指示不平衡:一相降低(可為零),另兩相正常,線電壓不正常,或伴有聲、光信號,可能是互感器高壓或低壓熔斷器熔斷;
10.2.中性點非有效接地系統,三相電壓指示不平衡:一相降低(可為零),另兩相升高(可達線電壓)或指針擺動,可能是單相接地故障或基頻諧振,如三相電壓同時升高,并超過線電壓(指針可擺到頭),則可能是分頻或高頻諧振;
10.3.高壓熔斷器多次熔斷,可能是內部絕緣嚴重損壞,如繞組層間或匝間短路故障;
10.4.中性點有效接地系統,母線倒閘操作時,出現相電壓升高并以低頻擺動,一般為串聯諧振現象;若無任何操作,突然出現相電壓異常升高或降低,則可能是互感器內部絕緣損壞,如絕緣支架繞、繞組層間或匝間短路故障;
10.5.中性點有效接地系統,電壓互感器投運時出現電壓表指示不穩定,可能是高壓繞組N(X)端接地接觸不良。
10.6.懸浮電位放電,可能是穿芯螺栓和鐵芯連接松動,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浮;
10.7.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;絕緣進水受潮;一次繞組末端未接地;
10.8.過熱性故障

電壓互感器選型注意事項:

11.1.在互感器買入時,第一任務是要明確電壓互感器的重要功能是什么。按用處分類電壓互器可分為保護用電壓互器和測量用電壓互感器,保護用電壓互器的功能主要是把高電壓換成電力系統二次元件(如微機維護安裝、開關柜智能操控安裝、儀器儀表等)所需的低電壓,而測量用電壓互感器的主要功能是沒量和采集一次回路高壓電和二次回路高壓電的、電壓形態,在停止選擇時,首頁要明確該項目所用的互感器究竟用于作什么,假如是前者,就選維護用電壓互感器,假如是后者,就選測量用電壓互感器。
11.2.在電壓互感器選型的時候,第一任務是要明確互感器是用于戶內,還是用于戶外,假如是用于戶內,就須選用戶內型的電壓互感器,假如是選用戶外,就必需選擇戶外型電壓互感器。
11.3.采購咨詢時,要明白項目電力配電系統的電壓等級,普通的電壓互感器按電壓等級分類可分為等級,一個是低壓互感器,低壓互感器主要是有在1000V及以下的電壓等級。中壓互感器次要實用于額外電壓為3KV-110KV之間的電力配電系統,高壓互感器普通用于220-500KV的電壓品級,500KV以上的則必需選用超高奪電互感器型。
11.4.要明確其絕緣類型、絕緣類型是我們十分注意的參數問題,假如選擇錯誤,就會給我們電力配電系統帶來非常嚴重的后果,因而要明確其絕緣類型、絕緣類型必需明白,電壓互感器按絕緣參數分類,主要有兩種:一種是全封鎖式,一種是半封鎖式。
11.5.要明確產物的絕緣介質類型,電壓互感器按絕緣介質可分為干式電壓互感器、澆注式電壓互感器、油浸式電壓互感器、氣體絕緣式電壓互感器,因而在選型的時分,必定要弄清晰該項目所采取的電一互感器是個中的哪一種。萬萬不要搞錯。
11.6.要明確電壓互感器的變換技術原則、電壓互感器按變換技術原則可分為電容式和電磁式兩種,電磁式電壓互感器是按比例把高壓電變換成我們二次裝備可以和的低壓電,而電容式互感器主是要從電容器抽取電壓,兩者技術原則都紛歧定,選型推銷之前必定要明確采取哪一種對全部電力配電零碎更牢靠才可推銷。

電容式電壓互感器主要區別:

正常運行時工作狀態很不相同,表現為:
12.1.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;
12.2.相對于二次側的負荷來說,電壓互感器的一次內阻抗較小以至可以忽略,可以認為電壓互感器是一個電壓源;而電流互感器的一次卻內阻很大,以至可以認為是一個內阻無窮大的電流源。
12.3.電壓互感器正常工作時的磁通密度接近飽和值,故障時磁通密度下降;電流互感器正常工作時磁通密度很低,而短路時由于一次側短路電流變得很大,使磁通密度大大增加,有時甚至遠遠超過飽和值。
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