关于10kV电压互感器接线方式的分析聂新权

关于10kV电压互感器接线方式的分析聂新权

聂新权

（台山市建丰电力设计有限公司广东省江门市529000）

摘要：电压互感器是发电厂和变电站中的重要电气一次设备，是一次侧和二次侧电压联系的纽带。文章概述了1.电压互感器的工作原理及作用，探讨了10kV电压互感器的几种典型接线方式。

关键词：10kV；电压互感器；接线方式

10kV电力系统正常运行或发生故障时，为了满足测量、计量以及保护装置的电压采样需求，10kV母线上必须装设能够正确反映母线电压的电压互感器。

1.电压互感器的工作原理及作用

电压互感器和变压器很相象，都是用来变换线路上的电压。但是变压器变换电压的目的是为了输送电能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位；而电压互感器变换电压的目的，主要是给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器，因此电压互感器的容量很小，通常只有几十到几百伏安，最大也不超过一千伏安。电压互感器可以说是一个被限定结构和使用形式的降压变压器。目前供电系统广泛使用的电压互感器有电磁式电压互感器（TV）和电容式电压互感器（CVT）两种。

电磁式电压互感器是以电磁感应原理制成的，工作原理、构造和连接方法都与变压器相同。其优点是结构简单，暂态响应特性较好。缺点是因铁芯的非线性特性，容易产生铁磁谐振，引起测量不准确和造成电压互感器的损坏。与电容式电压互感器相比有容量大，误差小的特点。用于线路侧的电磁式电压互感器，可兼作释放线路上残余电荷的作用。电磁式电压互感器适用于35kV及以下系统。

电容式电压互感器实质上是一个电容分压器，由串联电容器抽取电压，再经变压器变压作为表计、继电保护等的电压源的电压互感器。电容式电压互感器主要由电容分压器和中压变压器组成。电容分压器由瓷套和装在其中的若干串联电容器组成，瓷套内充满保持0.1MPa正压的绝缘油，并用钢制波纹管平衡不同环境以保持油压，电容分压可用作耦合电容器连接载波装置。中压变压器由装在密封油箱内的变压器，补偿电抗器和阻尼装置组成，油箱顶部的空间充氮。一次绕组分为主绕组和微调绕组，一次侧和一次绕组间串联一个低损耗电抗器。由于电容式电压互感器的非线性阻抗和固有的电容有时会在电容式电压互感器内引起铁磁谐振，因而用阻尼装置抑制谐振，阻尼装置由电阻和电抗器组成，跨接在二次绕组上，正常情况下阻尼装置有很高的阻抗，当铁磁谐振引起过电压，在中压变压器受到影响前，电抗器已经饱和了只剩电阻负载，使振荡能量很快被降低。因此和常规的电磁式电压互感器相比，电容式电压互感器除不会与系统发生铁磁谐振外，还能兼作耦合电容器用于电力线载波通信等优点。

2.10kV电压互感器的典型接线方式探讨

2.1三相四元件的分体式防谐振电压互感器的接线方式

80年代广泛采用三相四元件的分体式防谐振电压互感器，防止系统单相接地时发生铁磁谐振。即采用在三相一次绕组中性点与地之间增加一零序电压互感器的四元件接线。三只接于相电压的互感器按常用的互感器选取，其中剩余绕组电压为（0.1/3）kV，三个剩余绕组接成闭合三角形以消除三次谐波和吸收谐振能量而消除谐振。中性点电压互感器变比为（10/√3/0.1/√3/0.1）kV。0.1kV绕组引出零序电压。

该接线方式，开口三角形两端是有电压的，不短接时两端电压约为25V，所以此种接线的电压互感器将开口三角形采用直接短接的方式以消除铁磁谐振，较长时间在系统接地运行时，仍然有可能使二次辅助绕组长时间流过大电流而烧毁。为了安全可靠，不烧毁设备，建议仍然采用在开口三角形绕组两端接入防谐振装置或一白炽灯以减少谐振。

2.2四元件防谐振电压互感器的接线方式

20世纪末，厂家生产出了新的组合式防谐振电压互感器，随之在系统中得到应用。组合式防谐振电压互感器是将全绝缘的三相电压互感器和中性点电压互感器组装成一体,而且没有二次辅助绕组短接成闭口三角形的问题。该产品在设计和制造上保证了具有防止铁磁谐振性能。其优点是安装尺寸小，二次接线清楚明了，便于安装和接线，不易发生错误。正常运行时，母线电压互感器一次绕组中性点N电压为零，与地同一电位，三相一次绕组均承受相电压。零序二次绕组YHn与YHjy（串联）无电压输出。假如C相接地，由图中接线和极性可以看出：C相电压互感器YHC与零序电压互感器YHN是一并联关系。在一次线路发生接地后，中性点N发生位移，C相电压互感器和零序电压互感器一次绕组电压约为0.75倍额定相电压，A，B相电压互感器绕组的电压仅仅上升为1.15倍相电压，有效地防止了铁磁谐振的发生。而二次A，B，C相对地N600的电压分别为本相电压与零序二次电压相量相减，其中A，B相电压升高√3倍，C相电压为零，能够正确反映单相接地时的电压变化情况，绝缘监察仪表能够正确指示接地相。要求如下：接入零序电压的电压负载（如XJJ）只能接到YML和YMn’之间（接地时电压为100V）。公共接地的YMn小母线与YMn’小母线不是等同的，尽管正常运行时，两者之间并无电位差。但发生接地故障时，两者之间就有电压存在，所以YMn和YMn’不能连接起来，YMn’也不允许接地。

2.3增加计量绕组的四元件防谐振电压互感器的接线方式

由于对电能计量精度要求的提高，目前采用的电压互感器常在二次回路增加一组高准确等级的专用计量绕组，对计量设备单独供电。专用计量绕组的中性点，以前我们都是直接接中性线N600。其原理接线见图6。10kV系统采用的是二元件计量表计，接入的是二次相间电压，即计量表计的二个元件分别接入Uab,Ubc电压，并未接入零线N。在发生单相接地时，相间电压的对称关系并未被破坏。如果发生单相接地时间较长，应该考虑对计量表计和接入的其他相电压设备的影响。

结语

电压互感器的接线方式与测量、保护、同期等二次接线有关，接线方式很多，接线也很复杂，尤其是接地的问题和辅助绕组在应用中容易出错。在实际应用中，应引起重视。

参考文献

[1]国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训教材(上、下册)[M].中国电力出版社,2009.

[2]陈丽芳.浅谈电压互感器开口三角电压.大科技[J].2012（16）.