电压互感器
电压互感器
1、电压互感器的特点
电压互感器的作用是将电力系统一次的高压转换成与其成比例的低压,输入到继电保护、自动装置和测量仪表中。
电压互感器的一次匝数多二次匝数少。电磁型电压互感器,其实就是一个容量较小的降压变压器,一次匝数有数千匝,二次匝数只有几百匝。电压互感器的二次负载阻抗一般很大,从二次侧看进去,内阻很小,输出电压与内阻关系不大,故可以看做电压源。所以当二次出口短路时,二次电流将很大,会烧坏互感器,故电压互感器二次回路绝对不能短路。
在电力系统中应用的电压互感器,多为三绕组电压互感器。一个一次绕组,两个二次绕组:其一用于测量相电压或线电压,通常称为二次绕组;另一组用于测量零序电压,俗称为三次绕组。
2、电压互感器的额定电压
一次额定电压:即所接电网电压,国内投入运行的电压互感器一次额定电压有9各类别:6、10、15、20、35、110、220、330、500kV。
二次、三次额定电压:通常有100、57.7、100/3V三种。其中用于大电流接地系统的电压互感器,二次、三次额定电压值为57.7、100V。用于小电流接地系统的电压互感器,其二次、三次额定电压值为57.7、100/3V。
关于三次额定电压的概念在这里需要注意一下。电压互感器的三次绕组采用开口三角的接线方式,故三次额定电压也成为开口电压。开口电压等于三相对低电压的向量和,即系统的零序电压。当三相对地平衡时,零序电压为零。开口电压理论值为零,但因为漏磁等因素的影响,会有几伏的不平衡电压。当发生接地故障时,三相对地电压不平衡,开口电压等于系统零序电压。
由于一般二次仪表的正常运行电压最高为100V,我们规定在系统发生单相接地故障时,开口电压为100V。为了达到这个目的,我们将大接地系统中的每相三次绕组额定电压规定为100V,小电流接地系统中的每相三次绕组额定电压规定为100/3V。通过向量图可以看出,这样一来,无论是大电流接地系统还是小电流接地系统,在单相接地时,开口电压都为100V。
这个电压在保护中很重要,若三次绕组接线错误,将导致保护的误动或拒动。
3、变比和准确度
变比:大电流接地系统的变比为(Un/√3)/(0.1/√3)/0.1kV;小电流接地系统的变比为(Un/√3)/(0.1/√3)/(0.1/3)kV(Un为一次系统的额定电压,相间电压)。
准确度:实际是指电压互感器的误差,即比误差和角误差两种。比误差指的是一二次电压换算值误差,用百分数表示。角误差指的是一二次电压之间的相位差,用crad表示。保护用电压互感器的准确级通常采用3P和6P两个等级。
4、电压互感器的接线方式
根据用途不同,电压互感器分为单相(如线路PT)和三相(如母线PT)。电压互感器的接线方式有很多,这里介绍几种常见的接线方式:
(1)单相接线方式:用来测量某一相对地电压或相间电压的接线方式 。
(2)V-V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。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,但不能用于测量相对地电压,不能接入监视系统绝缘状况的电压表。
(3)YN-yn-d0接线方式:广泛应用于3~220KV系统中,其二次绕组用于测量相间电压和相对地电压,三次绕组接成开口三角形,供接入交流电网绝缘监视仪表和继电器用。
这张图上我们还注意到,三次回路中是不串联熔断器的。这是因为,正常情况下开口三角无压,熔断器根本无法起到保护作用,相反若熔断器损坏而又不能发现,在发生接地故障时,零序电压又不能送到控制室供保护使用。
5、二次、三次回路接地问题
电压互感器二次及三次回路必须有一个接地点。若没有接地点,当电压互感器一次对二次或三次之间的绝缘损坏,一次的高压将串至二次或三次回路中,危及人身及二次设备的安全。
电压互感器二次回路只允许有一个接地点。若有两个或多个接地点,当电力系统发生接地故障时,各接地点之间的地电位相差很大,该电位差叠加在电压互感器二次或三次回路上,可能造成阻抗保护或方向保护误动或拒动。
若有多组电压互感器,它们的二次回路经控制室中性线小母线(N600)连通在一起,只应该在控制室将N600一点接地。否则,若各组电压互感器二次回路分别接地,将不可避免的出线多点接地现象。
当需要将二次三相电压及三次开口电压同时引至保护装置时,不能将由端子箱引出的二次回路中的N线与三次回路中的零线N’何用做一根,而应该分别引至控制室,经N600接地。否则,三次回路中的电流将在公用N线上产生压降,可能导致零序方向保护不正确动作。
6、一次侧接地问题
一次侧中性点接地属于工作接地。由三只单相电压互感器组成星形接线时,
其一次侧中性点一般必须接地。因为电压互感器在系统中不仅有电压测量,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,三次侧开口三角形线圈两端也就不会感应出零序电压,零序保护可能会拒动。
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。