测量继电保护和自动化电路中的电压互感器

本文介绍了如何对大量高压电力设备的电流进行高精度建模，以便在继电保护电路中安全使用—— 测量继电保护和自动化电路中的电流互感器.

它还描述了如何根据两个原理将电压转换成几十、几百千伏来控制继电保护和自动化装置的操作：

1、电力改造；

2.电容分离。

第一种方法能够更准确地显示主要量的向量，因此被广泛使用。第二种方法用于监测旁路母线和其他一些情况下110 kV网络电压的特定相位。但近年来它的应用越来越广泛。

仪表电压互感器是如何制造和操作的

测量电压互感器 (VT) 与 电流互感器 (CT) 与所有电源型号一样，它们的设计目的是为了在不使次级绕组短路的情况下正常运行。

同时，如果电力变压器被设计成以最小损耗传输传输的电力，那么测量电压互感器的设计目的是在初级电压矢量的尺度上进行高精度重复。

操作原理和设备

电压互感器的设计与电流互感器类似，可以用一个绕有两个线圈的磁路来表示：

• 基本的;

• 第二。

选择用于磁路的特殊等级的钢材，以及绕组和绝缘层的金属，以实现最精确的电压转换和最低的损耗。计算初级和次级绕组的匝数，以便施加到初级绕组的高压线间电压的标称值始终再现为具有相同矢量方向的 100 伏次级值中性接地系统。

如果初级电力传输电路设计有隔离的中性点，则测量线圈的输出端将出现 100 / √3 伏特。

为了创建模拟磁路初级电压的不同方法，可以放置多个次级绕组而不是一个。

VT开关电路

互感器用于测量线性和/或相位初级量。为此，电源线圈包括在：

• 用于控制线路电压的线路导体；

• 母线或电线与地取相值。

测量电压互感器的一个重要保护元件是其外壳和次级绕组的接地。需要注意的是，当初级绕组绝缘击穿到外壳或次级电路时，其中会出现高压电势，可能会伤人和烧毁设备。

故意将外壳和一个次级绕组接地，将这一危险电位引向大地，从而防止事故进一步发展。

1、电气设备

图中显示了在 110 千伏网络中连接变压器以测量电压的示例。

这里要强调的是，每相的电源线通过分支连接到其变压器初级绕组的端子，位于公共接地的钢筋混凝土支架上，升高到电气人员安全的高度。

每个带有初级绕组第二端的测量电压互感器的本体直接在该平台上接地。

次级绕组的输出组装在位于每个 VT 底部的接线盒中。它们连接到收集在配电箱中的电缆导体，该配电箱位于附近便于从地面维修的高度。

它不仅对电路进行切换，而且在二次电压电路上安装自动开关和开关或块来进行操作切换和对设备进行安全维护。

此处收集的电压母线通过特殊的电力电缆馈送到继电保护和自动化设备，这受到增加的要求以减少电压损失。测量电路的这个非常重要的参数在此处的另一篇文章中介绍 - 损耗和压降

与 CT 一样，用于测量 VT 的电缆线路也由金属盒或钢筋混凝土板保护免受意外机械损坏。

下图显示了连接位于 10 kV 网格单元中的 NAMI 型电压测量变压器的另一种选择。

高压侧的电压互感器在每相中均由玻璃熔断器保护，并且可以与手动执行器从电源电路中分离以进行性能检查。

初级网络的每一相都连接到电源绕组的相应输入端。次级电路的导体通过单独的电缆引出到接线盒。

2.次级绕组及其电路

下图是将一个变压器连接到电源电路的电源电压的简单示意图。

这种设计可以在高达 10 kV（包括 10 kV）的电路中找到。它的每一侧都受到适当功率的保险丝的保护。

在110 kV电网中，这种电压互感器可以安装在旁路母线系统的一相中，以提供对连接的连接电路和信噪比的同步控制。

副边采用主副绕组两个绕组，保证了断路器在母板控制时实现同步方式。

当从主板控制断路器时，要将电压互感器连接到旁路母线系统的两相，使用以下方案。

在这里，向量«uk»被添加到由先前方案形成的二级向量«kf»。

以下方案称为 «open triangle» 或 incomplete star。

它允许您模拟两相或三相电压的系统。

按照全星型方案连接三个电压互感器的可能性最大。在这种情况下，您可以获得次级电路中的所有相电压和线电压。

由于这种可能性，此选项用于所有关键变电站，此类 VT 的次级电路根据星形和三角形电路由两种类型的绕组创建。

给定的开启线圈的方案是最典型的，远非唯一的方案。现代测量互感器具有不同的能力，并且在设计和连接方案上都进行了一定的调整。

电压测量互感器的精度等级

为了确定计量测量中的误差，VT 由等效电路和矢量图指导。

这种相当复杂的技术方法可以确定每个 VT 测量在次级电压与初级电压的幅度和偏差角度方面的误差，并确定每个被测变压器的精度等级。

所有参数均在为其创建 VT 的次级电路中以标称负载测量。如果在操作或检查时超过了它们，那么误差就会超过标称值。

测量电压互感器有 4 级精度。

电压测量互感器的精度等级

VT 测量精度等级 允许误差的最大限值 FU,% δU, min 3 3.0 未定义 1 1.0 40 0.5 0.5 20 0.2 0.2 10

第 3 类用于继电保护和自动化设备中运行的模型，这些模型不需要高精度，例如，在电源电路中出现故障模式时触发报警元件。

在设置复杂设备、进行验收测试、设置自动频率控制和类似工作时，用于关键高精度测量的仪器可达到 0.2 的最高精度。精度等级为 0.5 和 1.0 的 VT 通常安装在高压设备上，用于将二次电压传输到配电盘、控制和调节仪表、联锁继电器组、保护装置和电路同步。

电容电压取法

该方法的原理在于在不同容量的电容器板串联的电路上按反比例释放电压。

在计算和选择与母线或线路相电压 Uph1 串联的电容器的额定值后，可以在最终电容器 C3 上获得次级值 Uph2，该值直接从容器中移除或通过连接到线圈数量可调，便于设置。

测量电压互感器及其二次回路的性能特点

安装要求

出于安全原因，必须保护所有 VT 次级电路。 AP-50 型自动断路器 并用横截面至少为 4 平方毫米的铜线接地。

如果变电站采用双母线系统，则各测量互感器的回路必须通过隔离开关位置中继器的继电回路连接，排除了不同电压互感器同时向一个继电保护装置供电的情况。

从终端节点VT到继电保护和自动化装置的所有二次回路必须用一根电力电缆进行，使所有线芯的电流之和为零。为此，禁止：

• 将母线 «B» 和 «K» 分开并将它们组合起来进行联合接地；

• 总线“B”通过开关触点、开关、继电器与同步装置连接；

• 使用 RPR 触点切换计数器的 «B» 总线。

操作切换

所有操作设备的工作均由经过专门培训的人员在官员的监督下并根据切换表格进行。为此，断路器、熔断器和自动开关安装在电压互感器的电路中。

当某段电压回路停运时，必须注明对所采取措施的验证方法。

定期保养

在运行期间，变压器的次级和初级电路要接受不同的检查期，这些检查期与设备投入运行后经过的时间有关，包括不同范围的电气测量和由经过专门培训的维修人员对设备进行清洁.

电压电路在运行期间可能发生的主要故障是绕组之间出现短路电流。大多数情况下，当电工在现有电压电路中工作不仔细时，就会发生这种情况。

在绕组意外短路的情况下，位于测量电压互感器接线盒中的保护开关被关闭，为功率继电器、联锁装置、同步装置、距离保护装置和其他装置供电的电压电路消失。

在这种情况下，在主回路出现故障的情况下，现有保护装置的错误激活或它们的操作故障是可能的。此类短路不仅必须快速消除，还包括所有自动禁用的设备。

每个变电站都必须配备电流和电压测量变压器。它们是继电保护和自动化设备可靠运行所必需的。