儀表電壓互感器

電壓互感器的用途和工作原理

測量電壓互感器用於降低交流裝置中提供給儀表和繼電器的高壓，以實現保護和自動化。

直接高壓連接將需要非常笨重的設備和繼電器，因為需要用高壓絕緣來實現它們。這種設備的生產和使用實際上是不可能的，尤其是在 35 kV 及以上的電壓下。

電壓互感器的使用允許使用標準測量設備測量高壓，擴大了它們的測量範圍；通過電壓互感器連接的繼電器線圈也可以有標準版本。

此外，電壓互感器將測量裝置和繼電器與高壓隔離（分離），從而確保其使用的安全性。

電壓互感器廣泛用於高壓電氣裝置，其精度取決於其操作 電氣測量 和電力計量，以及繼電保護和應急自動化的可靠性。

測量電壓互感器，根據設計原理，與 電源降壓變壓器…它由一個由電工鋼板組成的鋼芯、一個初級繞組和一個或兩個次級繞組組成。

在圖。圖 1a 顯示了具有單個次級繞組的電壓互感器的示意圖。高壓 U1 施加到初級繞組，測量設備連接到次級電壓 U2。初級和次級繞組的開頭標有字母 A 和 a，結尾標有 X 和 x。這些名稱通常用於靠近其繞組端子的電壓互感器主體。

初級額定電壓與次級額定電壓之比稱為額定電壓。 轉化因子 電壓互感器 Kn = U1nom / U2nom

米。 1、電壓互感器方案及矢量圖：a——圖，b——電壓矢量圖，c——電壓矢量圖

當電壓互感器無誤運行時，其初級和次級電壓相位匹配，它們的值之比等於Kn。在轉換係數 Kn = 1 的情況下，電壓 U2= U1（圖 1，c）。

圖注：H——一端接地； O——單相； T——三相； K——級聯或帶補償線圈； F——s瓷外絕緣； M——油； C——乾式（帶空氣絕緣）； E——容性； D是除數。

初級繞組 (HV) 端子標記為 A、X（單相）和 A、B、C、N（三相變壓器）。次級繞組（LV）的主要端子分別標有a、x和a、b、c、N，次級附加繞組的端子——ad techend。

首先，初級和次級繞組分別連接到端子 A、B、C 和 a、b、c。主要次級繞組通常連接成星形（連接組 0），附加 - 根據開放三角形方案。如您所知，在網絡正常運行期間，附加繞組端子處的電壓接近於零（不平衡電壓 Unb = 1 — 3 V），對於接地故障，它等於 3UО 電壓值的三倍零序 UО 相。

在具有接地中性線的網絡中，最大值為 3U0 等於相電壓，具有隔離 - 三相電壓應力。因此，附加額定電壓 Unom = 100 V 和 100/3 V 的繞組被執行。

額定電壓TV為其一次繞組的額定電壓；該值可能與絕緣等級不同。次級繞組的標稱電壓假定為 100、100/3 和 100/3 V。通常，電壓互感器在空載模式下運行。

具有兩個次級繞組的儀表電壓互感器

具有兩個次級繞組的電壓互感器，除了為儀表和繼電器供電外，還設計用於在具有隔離中性點的網絡中操作接地故障信號裝置，或在具有接地中性點的網絡中用於接地故障保護。

具有兩個次級繞組的電壓互感器的示意圖如圖 1 所示。 2、一個。第二個（附加）繞組的端子用於接地故障時的信號或保護，標記為 ad 和 xd。

在圖。 2.6 顯示了在三相網絡中包含三個這樣的電壓互感器的圖。初級和主要次級繞組星形連接。初級繞組的中性點接地。三相和中性線可以從主次級繞組施加到儀表和繼電器。額外的次級繞組以開口三角形連接。由此，所有三相的相電壓總和被饋送到信號或保護裝置。

在連接有電壓互感器的網絡的正常運行中，該矢量和為零。這可以從圖 2 中的矢量圖中看出。 2、c，其中 Ua、Vb 和 Uc 是施加到初級繞組的相電壓矢量，Uad、Ubd 和 Ucd — 初級和次級附加繞組的電壓矢量。次級附加繞組的電壓，與相應初級繞組的矢量方向一致（與圖 1，c 相同）。

米。 2. 具有兩個次級繞組的電壓互感器。 a——圖表； b——包含在三相電路中； c — 矢量圖

矢量 Uad、Ubd 和 Ucd 的總和是根據連接附加繞組的方案通過將它們組合得到的，同時假設初級和次級電壓的矢量箭頭對應於變壓器繞組的開始。

圖中 C 相繞組末端和 A 相繞組始端之間的合成電壓 3U0 為零。

實際情況下，開口三角的輸出端通常存在可忽略不計的不平衡電壓，不超過額定電壓的2～3%。這種不平衡是由次級相電壓始終存在的輕微不對稱以及它們的曲線形狀與正弦波的輕微偏差造成的。

保證應用於開口三角電路的繼電器可靠操作的電壓僅出現在電壓互感器初級繞組側發生接地故障的情況下。由於接地故障與電流通過中性線有關，因此根據對稱分量法在開口三角形輸出端產生的電壓稱為零序電壓，記為 3U0。在這種表示法中，數字 3 表示該電路中的電壓是三相電壓之和。名稱 3U0 也指應用於報警器或保護繼電器的開口三角形輸出電路（圖 2.6）。

米。 3. 具有單相接地故障的初級和次級附加繞組的電壓矢量圖： a — 在中性點接地的網絡中， b — 在中性點隔離的網絡中。

電壓 3U0 具有單相接地故障的最高值。應考慮到中性點隔離網絡中的電壓最大值 3U0 比中性點接地網絡中的電壓最大值高得多。

電壓互感器的一般切換方案

最簡單的方案使用一個 單相電壓互感器如圖所示1, a, 用於啟動電機櫃和開關點 6-10 kV 以打開 AVR 設備的電壓表和電壓繼電器。

圖 4 顯示了為三相二次電路供電的單相單繞組電壓互感器的接線圖。一組三顆星型單相變壓器如圖 1 所示。 4，a，用於在 0.5-10 kV 電氣裝置中為絕緣監測供電的測量裝置、測量裝置和電壓表，具有隔離的中性線和無分支網絡，其中不需要發出單相接地信號。

為了在這些電壓表上檢測“接地”，它們必須顯示相位和接地之間初級電壓的大小（參見圖 3.6 中的矢量圖）。為此，高壓繞組的中性點接地，電壓表連接到次級相電壓。

由於在單相接地故障的情況下，電壓互感器可以長時間帶電，其額定電壓必須與第一線電壓相匹配。結果，在正常模式下，當在相電壓下運行時，每個變壓器的功率以及整個組的功率減少一次√3。由於電路的次級繞組為零接地，因此在所有三相中都安裝了次級熔斷器.

米。 4.具有一個二次繞組的單相電壓測量互感器接線圖：a——0.5——10kV帶隔離零點電氣裝置的星-星電路，b——0.38——10kV電氣裝置的開口三角形電路，c——同上電氣裝置 6 — 35 kV，d — 包括電壓互感器 6 — 18 kV，根據三角星方案為同步電機的 ARV 設備供電。

在圖。 4.6 和電壓互感器設計用於為相間電壓連接的測量裝置、儀表和繼電器供電，它們連接成開放三角形電路。當操作任何精度等級的電壓互感器時，該方案在線路 Uab、Ubc、U°Ca 之間提供對稱電壓。

函數 open delta circuit 這是對變壓器功率的利用不足，因為這樣一組兩個變壓器的功率小於一組三個連接成完整三角形的變壓器的功率不是1.5倍，而是√3一次。

圖中的示意圖。 4、b用於為0.38 -10 kV電氣裝置的不分支電壓迴路供電，它允許二次迴路的接地直接安裝在電壓互感器上。

在圖所示電路的次級電路中。 4，c，代替保險絲，安裝雙極斷路器，當它被觸發時，塊的觸點閉合信號電路«電壓中斷»......次級繞組的接地在屏蔽層上進行B 相，另外通過故障保險絲直接接地到電壓互感器。該開關確保電壓互感器的次級電路與可見斷路斷開。當從兩個或多個電壓互感器為分支的次級電路供電時，該方案用於 6 - 35 kV 的電氣裝置。

在圖。 4、g電壓互感器按三角形電路-星形連接，在二次線上提供電壓U = 173 V，這是為同步發電機和補償器的自動勵磁控制裝置（ARV）供電所必需的。為增加 ARV 運行的可靠性，允許在次級電路中不安裝保險絲 PUE 對於無分支電壓電路。

也可以看看： 測量電壓互感器接線圖