杭州求實工程質量檢測有限公司
Hangzhou Qiushi Engineering Quality Inspection Co., Ltd
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互感器系列知識-1 電壓互感器
1 概述
圖1.1 電壓互感器原理圖及常見產品外形
圖 1.2 電磁式互感器鐵芯磁通示意圖
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。
電壓互感器的實質，是一臺容量極小，變比精度極高的變壓器！！
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，最大也不超過一千伏安。
2 電壓互感器主要分類
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。
圖1.2 35kV戶外式電壓互感器
圖1.3 10kV戶內式電壓互感器
2）按相數可分為
——單相和三相式，其中35kV及以上不能制成三相式。
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（剩余繞組），供接地保護用。
4）按絕緣方式可分為
——干式、澆注式、油浸式和充氣式
a.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；
b.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；
c.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；
d.充氣式電壓互感器用于SF6全封閉電器中。
5）按工作原理
a.電磁式電壓互感器：是利用電磁感應原理按比例變換電壓或電流的設備，如圖1.1-1.2。
b.電容式電壓互感器：電容式電壓互感器（CVT）是由串聯電容器分壓，再經電磁式互感器降壓和隔離，作為表計、繼電保護等的一種電壓互感器。
電容式電壓互感器主要由電容分壓器和中壓變壓器組成。電容分壓器由瓷套和裝在其中的若干串聯電容器組成，瓷套內充滿保持0.1MPa正壓的絕緣油，并用鋼制波紋管平衡不同環境以保持油壓，電容分壓器可用作耦合電容器連接載波裝置。中壓變壓器由裝在密封油箱內的變壓器、補償電抗器、避雷器和阻尼裝置組成，油箱頂部的空間充氮。一次繞組分為主繞組和微調繞組，一次側和一次繞組間串聯一個低損耗電抗器。由于電容式電壓互感器的非線性阻抗和固有的電容有時會在電容式電壓互感器內引起鐵磁諧振，因而用阻尼裝置抑制諧振，阻尼裝置由電阻和電抗器組成，跨接在二次繞組上，正常情況下阻尼裝置有很高的阻抗，當鐵磁諧振引起過電壓，在中壓變壓器受到影響前，電抗器已經飽和了只剩電阻負載，使振蕩能量很快被降低。
圖1.4 電容式電壓互感器（CVT）產品圖與內部示意圖
圖1.5 CVT的電路圖，結構由分壓電容和中壓變壓器組成
圖1.6 CVT的內部細節，上部布置分壓電容，下部為電磁式變壓器繞組
c.電子式電壓互感器：由連接到傳輸系統和二次轉換器的一個或多個電壓或電流傳感器組成的一種裝置，用以傳輸正比于被測量的量，供給測量儀器、儀表和繼電保護或控制裝置。這種類型的電壓互感器，特點是基于低功率小線圈原理制成，輸出信號為低電壓小信號，可以由采集模塊進行電壓信號處理。
圖1.7 電子式電壓互感器
3 電壓互感器的精度等級
由于電壓互感器本身存在勵磁電流和內電抗，使測量出來的二次電壓與實際的一次電壓在大小和相位上都不可能完全相等，即測量結果存在誤差，用電壓誤差和角誤差表示。電壓互感器的準確度級，就是指在規定的一次電壓和二次負荷的變化范圍內，負載的功率因數為額定值時，電壓誤差的最大值。（參看附表）電壓互感器的測量精度有0.2、0.5、1、3四個準確度級。0.2、0.5、1級的使用范圍同電流互感器，3級的用于某些測量儀表和繼電保護裝置。
4 電壓互感器的容量規定
電壓互感器的容量是指二次繞組允許接入的負荷功率，分為額定容量和最大容量兩種，單位以VA表示。
（1）額定容量。由于電壓互感器的誤差是隨二次負荷功率的大小而變化的，容量增大，準確度就降低，所以，銘牌上每一個給定容量都是和一定的準確級次對應的，通常所指的額定容量是指對應于最高準確級次的容量。
標準規定的額定容量標準值為10、15、25、30、5、75、100、150、200、250、300、400、500、1000VA。標準還規定負荷的功率因數cosφ=0.8（滯后）。
（2）最大容量。最大容量是指允許發熱條件規定的極限容量，除特殊情況和瞬間負荷需要外，一般正常情況下，二次負荷不應達到最大容量。
5 電壓互感器常見異常
（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；
（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；
（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；
（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；
（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。
（6）電壓互感器回路斷線處理。
6 一般處理方法
1） 根據繼電保護和自動裝置有關規定，退出有關保護，防止誤動作。
2）檢查高、低壓熔斷器及自動空氣開關是否正常，如熔斷器熔斷、應查明原因立即更換，當再次熔斷時則應慎重處理。
3）檢查電壓回路所有接頭有無松動、斷開現象，切換回路有無接觸不良現象。
7 電壓互感器日常巡視檢查和維護
電壓互感器巡視檢查和維護內容有：
1）檢查瓷套管有尢積塵、油污，是否有裂損和放電現象。
2）檢查有無滲、漏油現象。如滲、漏油嚴重，應停電修補和加油。
3）檢查油位和油色是否正常，呼吸器是否完好，吸濕劑有無變色。
4）監聽互感器內部有無異常聲響，有無劇烈震動，有無焦臭味。
5）檢查6～35kV電壓互感器開口三角繞組上的過電壓指示燈泡是否損壞。如損壞，應及時更換。
6）檢查高、低壓側導線連接是否良好，有無過熱或腐蝕現象。
7）檢查低壓側熔斷器和限流電阻是否完好。
8）檢查二次保護接地是否良好。如接地不良或斷開，應及時處理，以免威脅人身和設備安全。