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1、电压互感器相关知识汇总2014 年 3 月 19 日一、电压互感器简介电压互感器（PT）的作用是将高电压成比例的变换为较低（一般为 57V 或者100V）的低电压，母线 PT 的电压采用星形接法，一般采用 57V 绕组，母线 PT 零序电压一般采用 100V 绕组三相串接成开口三角形。线路 PT 一般装设在线路 A 相，采用 100V 绕组。若有些线路 PT 只有 57V 绕组也可以，只是需要在 DISA 系统中将手动同期合闸参数中的 100V 改为 57V。PT 变比测试由高压专业试验。PT 的一、二次也必须有一个接地点，以保护二次回路不受高电压的侵害，二次接地点选在主控室母线电压电缆引入点
2、，由 YMN 小母线专门引一条半径至少 2.5mm 永久接地线至接地铜排。PT 二次只能有这一个接地点（严禁在 PT 端子箱接地） ，如果有多个接地点，由于地网中电压压差的存在将使 PT 二次电压发生变化，这在电力系统继电保护实用技术问答上有详细分析。电流互感器二次绕组不允许开路。电压互感器二次绕组不允许短路。CT 与 PT 工作时产生的磁通机理是不同的。CT 磁通是由与之串联的高压回路电流通过其一次绕组产生的。此时二次回路开路时，其一次电流均成为励磁电流，使铁芯的磁通密度急剧上升， 从而在二次绕组感应出高达数千伏的感应电势。PT 磁通是由与 PT 并联 的交流电压产生的电流建立的，PT 二次
3、回路开路，只有一次电压极小的电流产生的磁通产生的二次电压，若 PT 二次回路短路则相当于一次电压全部转化为极大的电流而产生极大磁通，PT 二次回路会因电流极大而烧毁。二、常用电压互感器的接线电压互感器在三相电路中常用的接线方式有四种，如下图1、一个单相电压互感器的接线，用于对称的三相电路，二次侧可接仪表和继电器。如图 1（ a）。采集的是相间电压（线电压）。当用于 110kV 及以上中性点接地系统时，可测量某一相对地电压；当用于 35kV 及以下 中性点不接地系统时，只能采用测量相间电压的接线方式，不能测量相对地电压。2、两个单相电压互感器的 V/V 形接线，可测量相间线电压，但不能测相电压，
4、它广泛应用在 20kV 以下中性点不接地或经消弧线图接地的电网中。如图 1（b）。用两台单相互感器分别跨接于电网的 UAB 及 UBC 的线间电压上，接成不完全三角形接线（也称 V，v 接线） ，广泛应用在 20kV 以下中性点不接地或经消弧线圈接地的电网中测量三个相间电压，但不能测相对地电压。这种不完全三角形接线，用于测量两个线电压 UAB 与 UBC，当互感器的主要二次负荷是电能表和功率表时，这种接线方式最为恰当。3、三个单相电压互感器接成 Y0/Y0 形，如图 1（c），可供给要求测量线电压的仪表和继电器，以及要求供给相电压的绝缘监察电压表。（这种接线方式用得挺多）（三台单相三绕组电压互
5、感器构成 YN，yn，d11 或 YN，y，d11 的接线形式（二次侧星形绕组中性点不直接接地，而采用 b 相接地） ，广泛应用于各级电压系统中，而315kV 电压级广泛采用 三相式电压互感器 。其二次绕组 用于测量相间电压或相对地电压，辅助二次绕组接成开口三角形，供接入中性点不接地电网绝缘监视仪表、继电器使用，或供中性点直接接地系统的接地保护。 ）4、一台三相五芯柱电压互感器接成 Y0/Y0/（开口三角形） （这种接线方式用得最多），如图 1（d ）所示。接成 Y0 形的二次线圈供电给仪表、继电器及绝缘监察电压表等。辅助二次线圈接成开口三角形，供电给绝缘监察电压继电器。当三相系统正常工作时，
6、三相电压平衡，开口三角形两端电压为零。当某一相接地时，开口三角形两端出现零序电压，使绝缘监察电压继电器动作，发出信号。 这种接线方式在 10kV 中性点不接地系统中应用广泛，它既能测量线电压、相电压并能组成绝缘监察装置和供单相接地保护用。接成 Y。形的二次绕组称为基本二次绕组，用来接仪表、继电器及绝缘监察电压表；接成(开口三角形)的二次绕组，称为辅助二次绕组，用来连接监察绝缘用的电压继电器。（电容式电压互感器接线形式：在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，为了测量相对地电压，PT 一次绕组必须接成星形接地的方式。 ）在 360kV 电网中，通常采用三只单相三绕组电压互感器 或者一只三相五柱式
7、电压互感器的接线形式。必须指出，不能用三相三柱式电压互感器做这种测量。当系统发生单相接地短路时，在互感器的三相中将有零序电流通过，产生大小相等、相位相同的零序磁通。在三相三柱式互感器中，零序磁通只能通过磁阻很大的气隙和铁外壳形成闭合磁路，零序电流很大，使互感器绕组过热甚至损坏设备。而在三相五柱式电压互感器中，零序磁通可通过两侧的铁芯构成回路，磁阻较小，所以零序电流值不大，对互感器不造成损害。V/V 型的接线图分析V/V 连接的两个电压互感器二次侧两个开口端之间的电压与其一次侧的两个开口端电压存在对应的相量关系。也就是说，二次侧两个开口端及公共端之间的电压也同样满足电源三相电压的关系。因此，虽然
8、“B 相无电压”（未施加任何电压），输出端的电量仍然是三相电量。左图是正确接线，从相量图看三相平衡；右图是错误接线，从相量图看三相不平衡。 根据 ab 和 ub 的线电压可以计算出 ca 线电压， 。若二次侧 ab 相接反，从相量图看，则 ca 线电压变为 。（不太明白？）或者看下图：电压互感器 V-V 接线正确与错误接法(图)图 1、图 2 是正确的 Vv 接法，但图 3 是 V 接法， AB、CB 两相电压反向了 180，所以 V 变成 v 后，反相成对顶状态。 故，图 3 不是 Vv 接法。V/V 连接的两个电压互感器二次侧两个开口端之间的电压与其一次侧的两个开口端电压存在对应的相量关系
9、。也就是说，二次侧两个开口端及公共端之间的电压也同样满足电源三相电压的关系。因此，虽然“B 相无电压”（未施加任何电压），输出端的电量仍然是三相电量。电压互感器的接线形式（跟上面有部分重复，选择性学习）(1)Vv 接线方式：广泛用于中性点绝缘系统或经消弧线圈接地的 35kV 及以下的高压三相系统，特别是 10kV 三相系统，接线来源于三角形接线，只是 “口”没闭住，称为 Vv 接，此接线方式可以节省一台电压互感器，可满足三相有功、无功电能计量的要求，但不能用于测量相电压，不能接入监视系统绝缘状况的电压表。(2)Y,yn 接线方式：主要采用三铁芯柱三相电压互感器，多用于小电流接地的高压三相系统，
10、二次侧中性接线引出接地，此接线为了防止高压侧单相接地故障，高压侧中性点不允许接地，故不能测量对地电压。(3)YN,yn 接线方式 ：多用于大电流接地系统。(4)YN,yn,do 接线方式：也称为开口三角接线，在正常运行状态下，开口三角的输出端上的电压均为零，如果系统发生一相接地时，其余两个输出端的出口电压为每相剩余电压绕组二次电压的 3 倍，这样便于交流绝缘监视电压继电器的电压整定，但此接线方式在 10KV 及以下的系统中不采用。三、电压互感器几种常见接地点的作用第一种：一次侧中性点接地由三只单相电压互感器组成星形接线时，其一次侧中性点必须接地。如下图所示。因为电压互感器在系统中不仅有电压测量
11、，而且还起继电保护的作用。当系统中发生单相接地时，系统中会出现零序电流。如果一次侧中性点没有接地，那么一次侧就没有零序电流通路，二次侧开口三角形线圈两端也就不会感应出零序电压，继电器 KV 就不会动作，发不出接地信号。对于三相五柱式电压互感器，其一次侧中性点同样要接地。由两只单相电压互感器组成的 V-V 形接线时，其一次侧是不允许接地的，因为这相当于系统的一相直接接地。而应在二次中性点接地，如下图所示。第二种：二次侧接地电压互感器二次侧要有一个接地点，这主要是出于安全上的考虑。当一次、二次侧绕组间的绝缘被高压击穿时，一次侧的高压会窜到二次侧，有了二次侧的接地，能确保人员和设备的安全。另外，通过
12、接地，可以给绝缘监视装置提供相电压。二次侧的接地方式通常有中性点接地和 V 相接地（B 相接地）两种，如下图所示。采用 V（B ）相接地时，中性点不能再直接接地。为了避免一、二次绕组间绝缘击穿后，一次侧高压窜入二次侧，故在二次侧中性点通过一个保护间隙接地。当高压窜入二次侧时，间隙击穿接地，v 相绕组被短接，该相熔断器会熔断，起到保护作用。二次侧接地点按规程规定，均应选在主控室保护屏经端子排接地，而在配电装置处只设置试验检修时的安全接地点。第三种：铁心接地在电压互感器外壳上有一个接地桩头，这是铁心和外壳的接地点，起安全保护作用。四、PT 的分类：电力系统中广泛应用的主要有电磁式和电容分压式两种，
13、其中电磁式电压互感器根据其自身特点又可以进一步划分为：（1）按安装地点可分为户内式和户外式。35kV 及以下多制成户内式， 35kV 以上则制成户外式。 （2）按相数可分为单相和三相式，只有 20kV 以下才有三相式。（3）按绕组数目可分为双绕组和三绕组电压互感器，三绕组电压互感器除一次侧和基本二次侧外，还有一组辅助二次侧，供接地保护用（？） 。 （4）按绝缘方式可分为干式、浇注式、油浸式和充气式。干式浸绝缘胶电压互感器结构简单、无着火和爆炸危险，但绝缘强度较低，只适用于 6kV 以下的户内式装置；浇注式电压互感器结构紧凑、维护方便，适用于 3kV35kV 户内式配电装置；油浸式电压互感器绝缘
14、性能较好，可用于 10kV 以上的户外式 配电装置；充气式电压互感器用于 SF6 全封闭电器中。而电容式电压互感器实际上是一个单相电容分压管，由若干个相同的电容器串联组成，接在高压相线与地面之间，它广泛用于 110kV330kV 的中性点直接接地的电网中，成本也比电磁式电压互感器低。PT 二次回路接地原则(具体见 2008 中调继【160】号文件) ：1、经控制室零相小母线（N600）连通的几组电压互感器二次回路，只应在控制室将 N600 一点接地。 2、对于各电压等级 N600 分别接地的情况，必须确保各电压等级的电压互感器二次回路间无任何电联系。五、造成 PT 二次回路异常的原因：PT 二
15、次回路异常系指由于某些原因造成 PT 二次测量不能正确反映一次系统的运行状态和一次电压的幅值及相位。根据以往有关事故调查的情况分析看,造成 PT 二次回路异常的原因主要有以下 3 个方面：1）同一 PT 的二次回路多点接地。如果在 PT 二次端子箱接地后，在主控制室又再次接地，两接地点之间无电缆芯连接，或两个及以上的 PT 中性点在端子箱接地后，再经电缆芯引入主控制室内直接连接起来，如引至主控制室接地小母线 N600 上连接。对于这两种 PT 二次回路接地方式，当中性点直接接地系统中的变电站内或出口发生接地短路故障时，由于有很大的短路电流进入变电站的接地网中，而接地网上每一点的电位是不同的，即
16、 PT 的各二次接地点之间将出现电位差。这种各 PT 中性点电位的不等而引起的附加电压造成了电压二次回路中性点发生偏移。2）PT 二次回路中性点未接地或接地不可靠。由于有较大的接地电阻，使得 PT二次回路中性点的电位为悬浮电位。 3）PT 的不同二次绕组引至控制接地时用同一根电缆芯。如果 PT 二次开口三角绕组与星型绕组用同一根电缆芯引至控制室接地时，在系统正常运行中，由于星型绕组的负载在公用电缆芯上产生压降，将会造成开口三角绕组有输出。小问题：大接地系统中，PT 开口三角形绕组额定电压为 100V，而小接地系统中为100/3V？因为要求单相接地的时候 零序电压显示为 100V 易于记忆。大接地的时候由于中性点电位固定为 0，所以 1 相金属性接地以后 Uo=-Ua=100V（变比一相就是 100V）小接地中，地电位移到了接地相，中性点电压升高为相电压，Uo=Ub+Uc。而其他两相电压均升为线电压且角度相差 60，开口三角形度的两相电
