仪表电压互感器

电压互感器的用途和工作原理

测量电压互感器用于降低交流装置中提供给仪表和继电器的高压，以实现保护和自动化。

直接高压连接将需要非常笨重的设备和继电器，因为需要用高压绝缘来实现它们。这种设备的生产和使用实际上是不可能的，尤其是在 35 kV 及以上的电压下。

电压互感器的使用允许使用标准测量设备测量高压，扩大了它们的测量范围；通过电压互感器连接的继电器线圈也可以有标准版本。

此外，电压互感器将测量装置和继电器与高压隔离（分离），从而确保其使用的安全性。

电压互感器广泛用于高压电气装置，其精度取决于其操作 电气测量 和电力计量，以及继电保护和应急自动化的可靠性。

测量电压互感器，根据设计原理，与 电源降压变压器…它由一个由电工钢板组成的钢芯、一个初级绕组和一个或两个次级绕组组成。

在图。图 1a 显示了具有单个次级绕组的电压互感器的示意图。高压 U1 施加到初级绕组，测量设备连接到次级电压 U2。初级和次级绕组的开头标有字母 A 和 a，结尾标有 X 和 x。这些名称通常用于靠近其绕组端子的电压互感器主体。

初级额定电压与次级额定电压之比称为额定电压。 转化因子 电压互感器 Kn = U1nom / U2nom

米。 1、电压互感器方案及矢量图：a——图，b——电压矢量图，c——电压矢量图

当电压互感器无误差运行时，其初级和次级电压相位匹配，它们的值之比等于Kn。在转换系数 Kn = 1 的情况下，电压 U2= U1（图 1，c）。

图注：H——一端接地； O——单相； T——三相； K——级联或带补偿线圈； F——s瓷外绝缘； M——油； C——干式（带空气绝缘）； E——容性； D是除数。

初级绕组 (HV) 端子标记为 A、X（单相）和 A、B、C、N（三相变压器）。次级绕组（LV）的主要端子分别标有a、x和a、b、c、N，次级附加绕组的端子——ad techend。

首先，初级和次级绕组分别连接到端子 A、B、C 和 a、b、c。主要次级绕组通常连接成星形（连接组 0），附加 - 根据开放三角形方案。如您所知，在网络正常运行期间，附加绕组端子处的电压接近于零（不平衡电压 Unb = 1 — 3 V），对于接地故障，它等于 3UО 电压值的三倍零序 UО 相。

在具有接地中性点的网络中，最大值为 3U0 等于相电压，具有隔离 - 三相电压应力。因此，附加额定电压 Unom = 100 V 和 100/3 V 的绕组被执行。

额定电压TV为其一次绕组的额定电压；该值可能与绝缘等级不同。次级绕组的标称电压假定为 100、100/3 和 100/3 V。通常，电压互感器在空载模式下运行。

具有两个次级绕组的仪表电压互感器

具有两个次级绕组的电压互感器，除了为仪表和继电器供电外，还设计用于在具有隔离中性点的网络中操作接地故障信号装置，或在具有接地中性点的网络中用于接地故障保护。

具有两个次级绕组的电压互感器的示意图如图 1 所示。 2、一个。第二个（附加）绕组的端子用于接地故障时的信号或保护，标记为 ad 和 xd。

在图。 2.6 显示了在三相网络中包含三个这样的电压互感器的图。初级和主要次级绕组星形连接。初级绕组的中性点接地。三相和中性线可以从主次级绕组施加到仪表和继电器。额外的次级绕组以开口三角形连接。由此，所有三相的相电压总和被馈送到信号或保护装置。

在连接有电压互感器的网络的正常运行中，该矢量和为零。这可以从图 2 中的矢量图中看出。 2、c，其中 Ua、Vb 和 Uc 是施加到初级绕组的相电压矢量，Uad、Ubd 和 Ucd — 初级和次级附加绕组的电压矢量。次级附加绕组的电压，与相应初级绕组的矢量方向一致（与图 1，c 相同）。

米。 2. 具有两个次级绕组的电压互感器。 a——图表； b——包含在三相电路中； c — 矢量图

向量Uad、Ubd和Ucd的总和是根据连接附加绕组的方案通过将它们组合得到的，同时假设初级和次级电压的向量的箭头对应于变压器绕组的开始。

图中 C 相绕组末端和 A 相绕组始端之间的合成电压 3U0 为零。

实际情况下，开口三角形输出端通常存在可忽略不计的不平衡电压，不超过额定电压的2～3%。这种不平衡是由次级相电压始终存在的轻微不对称以及它们的曲线形状与正弦波的轻微偏差造成的。

保证应用于开口三角电路的继电器可靠操作的电压仅在电压互感器初级绕组侧发生接地故障时出现。由于接地故障与电流通过中性线有关，因此根据对称分量法，在开口三角形输出端产生的电压称为零序电压，记为 3U0。在这种表示法中，数字 3 表示该电路中的电压是三相电压之和。名称 3U0 也指应用于报警器或保护继电器的开口三角形输出电路（图 2.6）。

米。 3. 具有单相接地故障的初级和次级附加绕组的电压矢量图： a — 在中性点接地的网络中， b — 在中性点隔离的网络中。

电压 3U0 具有单相接地故障的最高值。应考虑到中性点隔离网络中的电压最大值 3U0 比中性点接地网络中的电压最大值高得多。

电压互感器的一般切换方案

最简单的方案使用一个 单相电压互感器如图所示1, a, 用于启动电机柜和开关点 6-10 kV 以打开 AVR 设备的电压表和电压继电器。

图 4 显示了为三相二次电路供电的单相单绕组电压互感器的接线图。一组三颗星型单相变压器如图 1 所示。 4，a，用于在 0.5-10 kV 电气装置中为绝缘监测供电的测量装置、测量装置和电压表，具有隔离的中性线和无分支网络，其中不需要发出单相接地信号。

为了在这些电压表上检测“接地”，它们必须显示相位和接地之间初级电压的大小（参见图 3.6 中的矢量图）。为此，高压绕组的中性点接地，电压表连接到次级相电压。

由于在单相接地故障的情况下，电压互感器可以长时间带电，其额定电压必须与第一线电压相匹配。结果，在正常模式下，当在相电压下运行时，每个变压器的功率以及整个组的功率减少一次√3。由于电路的次级绕组为零接地，因此在所有三相中都安装了次级熔断器.

米。 4.具有一个二次绕组的单相电压测量互感器接线图：a——0.5——10kV带隔离零点电气装置的星-星电路，b——0.38——10kV电气装置的开口三角形电路，c——同上电气装置 6 — 35 kV，d — 包括电压互感器 6 — 18 kV，根据三角星方案为同步电机的 ARV 设备供电。

在图。 4.6 和电压互感器设计用于为相间电压连接的测量装置、仪表和继电器供电，它们连接成开放三角形电路。当操作任何精度等级的电压互感器时，该方案在线路 Uab、Ubc、U°Ca 之间提供对称电压。

函数 open delta circuit 这是对变压器功率的利用不足，因为这样一组两个变压器的功率小于一组三个连接成完整三角形的变压器的功率不是1.5倍，而是√3一次。

图中的示意图。 4、b用于为0.38 -10 kV电气装置的不分支电压回路供电，它允许二次回路的接地直接安装在电压互感器上。

在图所示电路的次级电路中。 4，c，代替保险丝，安装双极断路器，当它被触发时，块的触点闭合信号电路«电压中断»......次级绕组的接地在屏蔽层上进行B 相，另外通过故障保险丝直接接地到电压互感器。该开关确保电压互感器的次级电路与可见断路断开。当从两个或多个电压互感器为分支的次级电路供电时，该方案用于 6 - 35 kV 的电气装置。

在图。 4、g电压互感器按三角形电路-星形连接，在二次线上提供电压U = 173 V，这是为同步发电机和补偿器的自动励磁控制装置（ARV）供电所必需的。为增加 ARV 运行的可靠性，允许在次级电路中不安装保险丝 PUE 对于无分支电压电路。

也可以看看： 测量电压互感器接线图