国家电网培训课件 电压互感器.ppt

电压互感器电压互感器 电压互感器的作用是电压互感器的作用是隔离高电压，隔离高电压，并把高电压变为低电压，并把高电压变为低电压，供继电保护、自动装臵和测量仪表获取一次侧电压信息。供继电保护、自动装臵和测量仪表获取一次侧电压信息。按工作原理，电压互感器可分为：按工作原理，电压互感器可分为：1、电磁式电压互感器、电磁式电压互感器 电力变压器型，原理和普通变压器相似；电力变压器型，原理和普通变压器相似；适用于适用于6kV110kV系统；系统；价格贵，容量大，误差小价格贵，容量大，误差小(相对于后者相对于后者)2、电容式电压互感器、电容式电压互感器(CVT-capacitance voltage T)电容分压型；电容分压型；适用于适用于110kV500kV系统；系统；价格低，容量小，误差大价格低，容量小，误差大(相对于前者相对于前者)电磁式电压互感器的工作原理电磁式电压互感器的工作原理 电磁式电压互感器的工电磁式电压互感器的工 作原理，构造和连接方作原理，构造和连接方 法都和普通电力变压器法都和普通电力变压器 相同。其主要区别在于相同。其主要区别在于 电压互感器的容量很小，电压互感器的容量很小，通常只有几十到几百伏安。通常只有几十到几百伏安。一次绕组一次绕组并联并联在所测量的一次回路中。一次绕在所测量的一次回路中。一次绕组电压等于电网电压，不受二次回路负荷的影组电压等于电网电压，不受二次回路负荷的影响。响。接在二次绕组的负荷是仪表和继电器的电压线接在二次绕组的负荷是仪表和继电器的电压线圈，它们的阻抗很大，通过的电流很小，因此，圈，它们的阻抗很大，通过的电流很小，因此，电压互感器正常工作时，二次绕组接近于空载电压互感器正常工作时，二次绕组接近于空载状态。状态。此时，二次电压接近于二次电势，并决此时，二次电压接近于二次电势，并决定于一次电压值。定于一次电压值。即有：额定电压比即有：额定电压比 在二次电压一定的情况下，阻抗越小则电在二次电压一定的情况下，阻抗越小则电流越大。当电压互感器二次回路短路时，二次流越大。当电压互感器二次回路短路时，二次回路的阻抗接近回路的阻抗接近为为0，二次电流，二次电流I2将变得非常大，将变得非常大，如果没有保护措施，将会烧坏电压互感器。所如果没有保护措施，将会烧坏电压互感器。所以以电压互感器的二次回路不能短路电压互感器的二次回路不能短路。)()()()()()()(2212212101022222121210102222211111UXXjIrrIjXIrIUjXIrIjXIrIjXIrIUjXIrIjXIrIU2222222202()90EIrjxUEUdeEdtI 二次侧相当于开路运行，与近似同相位根据，得超前于又超前为角（铁芯损耗角）：二次负载功率因数角电磁式电压互感器的误差电磁式电压互感器的误差 误差的定义误差的定义 (1)(1)电压误差电压误差fufu：二次电压乘以额定电压比与实际一次电压之差占二次电压乘以额定电压比与实际一次电压之差占一次电压的百分比一次电压的百分比。211100%uuK UUfU(2)相位误差：相位误差：旋转旋转180 的二次电压相量与一次电压相量之间的的二次电压相量与一次电压相量之间的夹角。并规定夹角。并规定-U2 超前超前U1时，相位为正时，相位为正。电压互感器的准确级与额定容量电压互感器的准确级与额定容量 1 1电压互感器的准确级电压互感器的准确级 电压互感器的准确级以电压误差电压互感器的准确级以电压误差fufu来定义的。即来定义的。即：在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，二次负荷功率因数为额定值时，电压误差的最二次负荷功率因数为额定值时，电压误差的最大值百分数。大值百分数。(准确级越大，误差越大，精度准确级越大，误差越大，精度越低越低)分为测量用准确级和保护用准确级。分为测量用准确级和保护用准确级。测量用：测量用：0.1级级 0.2级级 0.5级级 1级级 3级级 满足测量用电压互感器电压误差和相位误差满足测量用电压互感器电压误差和相位误差有一定的条件，即在额定频率下，其一次电压在有一定的条件，即在额定频率下，其一次电压在80120额定电压之间，二次负载的功率因额定电压之间，二次负载的功率因数为数为0.8(滞后滞后)，二次负载的容量在，二次负载的容量在25100之间。之间。K 继电保护用电压互感器的准确级有继电保护用电压互感器的准确级有3 3P P和和6 6P P两个等级两个等级。由于使用条件与目的不同由于使用条件与目的不同，满足继电保护用电压互感器电满足继电保护用电压互感器电压误差和相位误差的条件与测量用的有所不同压误差和相位误差的条件与测量用的有所不同。除要求满足额定频率，二次负载的功率因数为除要求满足额定频率，二次负载的功率因数为0.8(滞滞后后)，二次负载的容量在，二次负载的容量在25100之间外，要保证其测之间外，要保证其测量精度，则一次电压的范围在量精度，则一次电压的范围在5额定电压及额定电压因数额定电压及额定电压因数倍（在规定时间内能满足热性能及准确等级的最大电压与倍（在规定时间内能满足热性能及准确等级的最大电压与额定一次电压的比值额定一次电压的比值 ）的电压之间。）的电压之间。K 2 2电压互感器的额定容量电压互感器的额定容量 电压互感器的额定容量电压互感器的额定容量S SN2：是指对应于最：是指对应于最高准确级下的容量（高准确级下的容量（VA)VA)。对于三相式电压互。对于三相式电压互感器，其额定输出容量是指每相的额定输出。感器，其额定输出容量是指每相的额定输出。当电压互感器二次侧承受负载功率因数为当电压互感器二次侧承受负载功率因数为0.80.8（滞后），负载容量不大于额定容量时，互感（滞后），负载容量不大于额定容量时，互感器能保证幅值与相位的精度。器能保证幅值与相位的精度。四、电压互感器的分类和结构四、电压互感器的分类和结构 1电压互感器的分类和结构电压互感器的分类和结构(1)单相式和三相式。单相式和三相式。35kV及以上电压等级多为单及以上电压等级多为单相式电压互感器。相式电压互感器。(2)户内式和户外式。户内式和户外式。35kV以上多制成户内式；以上多制成户内式；110kV及以上电压等级则制成户外式。及以上电压等级则制成户外式。如图为如图为JDJWJDJW-1010型型 三相五柱电压互感器原理图和外形结构示意图。三相五柱电压互感器原理图和外形结构示意图。其一次绕组的中性点可以引出。其一次绕组的中性点可以引出。（三相三柱式电压互感器一次（三相三柱式电压互感器一次 绕组的中性点不可以引出）绕组的中性点不可以引出）在这种情况下，中性点引出后，五在这种情况下，中性点引出后，五柱式的两个旁轭为产生的柱式的两个旁轭为产生的零序磁通零序磁通提供了畅通的磁路提供了畅通的磁路，这就避免了普，这就避免了普通电压互感器因零序磁阻太大导致通电压互感器因零序磁阻太大导致电流过大而发热损坏。电流过大而发热损坏。1 1电压互感器的分类和结构电压互感器的分类和结构 (3)(3)双绕组和三绕组。三绕组电压互感器有两个双绕组和三绕组。三绕组电压互感器有两个二次绕组，一个是基本二次绕组，用于接测量二次绕组，一个是基本二次绕组，用于接测量仪表和继电器；另一个专门用于接保护继电器。仪表和继电器；另一个专门用于接保护继电器。(4)(4)按绝缘分为干式按绝缘分为干式（低压：小于（低压：小于380V），浇注，浇注绝缘式绝缘式（335kV），油浸式，油浸式（110kV及以上）及以上）和气体绝缘（多用于高压产品）。和气体绝缘（多用于高压产品）。SF6电压互感器有两种结构形式，一种是电压互感器有两种结构形式，一种是为为GIS配套使用的组合式，另一种为独立式。配套使用的组合式，另一种为独立式。独立式增加了高压引出线部分。独立式增加了高压引出线部分。油浸式电压互感器按结构分类油浸式电压互感器按结构分类（5 5）普通结构（单级式）和）普通结构（单级式）和串级串级结构两种。结构两种。335kV电压等级都制成普通结构，电压等级都制成普通结构，110kV及以上电压等级及以上电压等级的电压互感器才制成串级结构。在我国，电压大于的电压互感器才制成串级结构。在我国，电压大于330kV只生产电容式。只生产电容式。JDZJ-10 JDQX-220 JDJ2-35 JZW-10 JSJW-10 JCC 110 YDR-110 串级结构串级结构 随着电压等级的升高，电压互感器一次绕组的随着电压等级的升高，电压互感器一次绕组的绝缘需随之增强。尤其在绝缘需随之增强。尤其在110kV及以上电压等级及以上电压等级的单相三绕组电压互感器，采用串级式结构可的单相三绕组电压互感器，采用串级式结构可以缩小尺寸、减小质量。以缩小尺寸、减小质量。串级式电压互感器的一次绕组分成匝数相等的串级式电压互感器的一次绕组分成匝数相等的几组，并把几组，并把绕组与铁芯电气相连绕组与铁芯电气相连，使铁芯与绕，使铁芯与绕组之间可以采用分级绝缘。同时将铁芯与绕组组之间可以采用分级绝缘。同时将铁芯与绕组装入充满变压器油的瓷箱中，从而可节省绝缘装入充满变压器油的瓷箱中，从而可节省绝缘材料降低电压互感器成本。材料降低电压互感器成本。110kV110kV串级式电压互感器串级式电压互感器 如图为如图为110kV110kV串级式电压互感串级式电压互感器（两级串级式）内部结构图器（两级串级式）内部结构图和接线示意图。和接线示意图。互感器有一个铁芯（元件）互感器有一个铁芯（元件）组成，一次绕组被分成匝数相组成，一次绕组被分成匝数相等的两个部分分别套在上下铁等的两个部分分别套在上下铁芯柱上，二次绕组只与最下面芯柱上，二次绕组只与最下面一个铁芯柱耦合。一次绕组按一个铁芯柱耦合。一次绕组按磁通相加方向串联，接于相与磁通相加方向串联，接于相与地之间，铁芯与绕组中点电气地之间，铁芯与绕组中点电气相连，相连，减小了铁芯与绕组的绝减小了铁芯与绕组的绝缘要求（两者之间的电压是相缘要求（两者之间的电压是相电压的一半）电压的一半）。但增加了铁芯。但增加了铁芯与地之间的绝缘。与地之间的绝缘。（平衡绕组：平衡上下铁芯柱的磁（平衡绕组：平衡上下铁芯柱的磁势，保证正确的电压变换关系，即势，保证正确的电压变换关系，即保证测量准确度）保证测量准确度）220kV220kV串级式电压互感器串级式电压互感器 右图是右图是220kV四级串级式电压互感器。上四级串级式电压互感器。上铁芯对地为额定电压的铁芯对地为额定电压的3/4，下铁芯对地为，下铁芯对地为额定电压的额定电压的1/4。绕组边缘线匝与铁芯之间。绕组边缘线匝与铁芯之间为额定电压的为额定电压的1/4。二次绕组只与最下面一二次绕组只与最下面一个铁芯柱耦合。个铁芯柱耦合。平衡绕组在同一铁芯的上下柱上，匝数相平衡绕组在同一铁芯的上下柱上，匝数相等，反极性连接。等，反极性连接。平衡上下铁芯柱的磁势平衡上下铁芯柱的磁势 连耦绕组：连耦绕组：两铁芯相邻的铁芯柱上，匝数两铁芯相邻的铁芯柱上，匝数相同，反极性连接。相同，反极性连接。电压均匀分布，不影电压均匀分布，不影响准确级。响准确级。五、电压互感器的接线五、电压互感器的接线 图图(a)(a)接线用于小接地电流系统接线用于小接地电流系统(35kV(35kV及以下及以下)，测得线电压。，测得线电压。图图(b)(b)接线用于大接地电流系统接线用于大接地电流系统(110kV(110kV及以上及以上)，测量相电，测量相电压。压。图图(c)(c)接线是由两台单相电压互感器组成的接线是由两台单相电压互感器组成的V V-V V接接线线 (二次侧二次侧b b相接地相接地)，可用来测量线电压，广泛，可用来测量线电压，广泛用于用于35kV35kV及以下的电网中。及以下的电网中。一台三相三柱式电压互感器一台三相三柱式电压互感器Y，yn接线用于测接线用于测量线电压。量线电压。注意：一次绕组中性点不引出，因为零序磁注意：一次绕组中性点不引出，因为零序磁通无通路。通无通路。图图(d)所示为一台三相五柱式所