測量繼電保護和自動化電路中的電壓互感器

本文介紹瞭如何對大量高壓電力設備的電流進行高精度建模，以便在繼電保護電路中安全使用—— 測量繼電保護和自動化電路中的電流互感器.

它還描述瞭如何根據兩個原理將電壓轉換成幾十、幾百千伏來控制繼電保護和自動化裝置的操作：

1、電力改造；

2.電容分離。

第一種方法能夠更準確地顯示主要量的向量，因此被廣泛使用。第二種方法用於監測旁路母線和其他一些情況下110 kV網絡電壓的特定相位。但近年來它的應用越來越廣泛。

儀表電壓互感器是如何製造和操作的

測量電壓互感器 (VT) 與 電流互感器 (CT) 與所有電源型號一樣，它們的設計目的是為了在不使次級繞組短路的情況下正常運行。

同時，如果電力變壓器被設計成以最小的損耗傳輸傳輸的電力，那麼測量電壓互感器的設計目的是在初級電壓矢量的尺度上進行高精度重複。

操作原理和設備

電壓互感器的設計與電流互感器類似，可以用一個繞有兩個線圈的磁路來表示：

• 基本的;

• 第二。

選擇用於磁路的特殊等級的鋼材，以及繞組和絕緣層的金屬，以實現最精確的電壓轉換和最低的損耗。計算初級和次級繞組的匝數，以便施加到初級繞組的高壓線間電壓的標稱值始終再現為具有相同矢量方向的 100 伏次級值中性接地系統。

如果初級電力傳輸電路設計有隔離的中性點，則測量線圈的輸出端將出現 100 / √3 伏特。

為了創建模擬磁路初級電壓的不同方法，可以放置多個次級繞組而不是一個。

VT開關電路

互感器用於測量線性和/或相位初級量。為此，電源線圈包括在：

• 用於控制線路電壓的線路導體；

• 母線或電線與地取相值。

測量電壓互感器的一個重要保護元件是其外殼和次級繞組的接地。需要注意的是，當初級繞組絕緣擊穿到外殼或次級電路時，其中會出現高壓電勢，可能會傷人和燒毀設備。

故意將外殼和一個次級繞組接地，將這一危險電位引向大地，從而防止事故進一步發展。

1、電氣設備

圖中顯示了在 110 千伏網絡中連接變壓器以測量電壓的示例。

這裡強調的是，每相的電源線通過分支連接到其變壓器初級繞組的端子，位於公共接地的鋼筋混凝土支架上，升高到電氣人員安全的高度。

每個帶有初級繞組第二端的測量電壓互感器的本體直接在該平台上接地。

次級繞組的輸出組裝在位於每個 VT 底部的接線盒中。它們連接到電纜的導體，這些電纜收集在附近的配電箱中，配電箱位於便於從地面維修的高度。

它不僅對電路進行切換，而且在二次電壓電路上安裝自動開關和開關或塊來進行操作切換和對設備進行安全維護。

此處收集的電壓母線通過特殊的電力電纜饋送到繼電保護和自動化設備，這受到增加的要求以減少電壓損失。測量電路的這個非常重要的參數在此處的另一篇文章中介紹 - 損耗和壓降

與 CT 一樣，用於測量 VT 的電纜線路也由金屬盒或鋼筋混凝土板保護免受意外機械損壞。

下圖顯示了連接位於 10 kV 網格單元中的 NAMI 型電壓測量變壓器的另一種選擇。

高壓側的電壓互感器在每相中均由玻璃熔斷器保護，並且可以與手動執行器從電源電路中分離以進行性能檢查。

初級網絡的每一相都連接到電源繞組的相應輸入端。次級電路的導體通過單獨的電纜引出到接線盒。

2.次級繞組及其電路

下圖是將一個變壓器連接到電源電路的電源電壓的簡單示意圖。

這種設計可以在高達 10 kV（包括 10 kV）的電路中找到。它的每一側都受到適當功率的保險絲的保護。

在110 kV電網中，這種電壓互感器可以安裝在旁路母線系統的一相中，以提供對連接的連接電路和信噪比的同步控制。

副邊採用主副繞組兩個繞組，保證了斷路器在母板控制時實現同步方式。

當從主板控制斷路器時，要將電壓互感器連接到旁路母線系統的兩相，使用以下方案。

在這裡，向量«uk»被添加到由先前方案形成的二級向量«kf»。

以下方案稱為 «open triangle» 或 incomplete star。

它允許您模擬兩相或三相電壓的系統。

按照全星型方案連接三個電壓互感器的可能性最大。在這種情況下，您可以獲得次級電路中的所有相電壓和線電壓。

由於這種可能性，此選項用於所有關鍵變電站，並且此類 VT 的二次電路根據星形和三角形電路由兩種類型的繞組創建。

給定的開啟線圈的方案是最典型的，遠非唯一的方案。現代測量互感器具有不同的能力，並且在設計和連接方案上都進行了一定的調整。

電壓測量互感器的精度等級

為了確定計量測量中的誤差，VT 由等效電路和矢量圖指導。

這種相當複雜的技術方法可以根據次級電壓與初級電壓的幅度和偏差角來確定每個 VT 測量的誤差，並確定每個被測變壓器的精度等級。

所有參數均在為其創建 VT 的次級電路中以標稱負載測量。如果在操作或檢查時超過了它們，那麼誤差就會超過標稱值。

測量電壓互感器有 4 級精度。

電壓測量互感器的精度等級

VT 測量精度等級 允許誤差的最大限值 FU,% δU, min 3 3.0 未定義 1 1.0 40 0.5 0.5 20 0.2 0.2 10

第 3 類用於繼電保護和自動化設備中運行的模型，這些模型不需要高精度，例如，在電源電路中出現故障模式時觸發報警元件。

在設置複雜設備、進行驗收測試、設置自動頻率控制和類似工作時，用於關鍵高精度測量的儀器可達到 0.2 的最高精度。精度等級為 0.5 和 1.0 的 VT 通常安裝在高壓設備上，用於將二次電壓傳輸到配電盤、控制和調節儀表、聯鎖繼電器組、保護裝置和電路同步。

電容電壓取法

該方法的原理在於在不同容量的電容器板串聯的電路上按反比例釋放電壓。

在計算和選擇與母線或線路相電壓 Uph1 串聯的電容器的額定值後，可以在最終電容器 C3 上獲得次級值 Uph2，該次級值直接從容器中移除或通過連接到線圈數量可調，便於設置。

測量電壓互感器及其二次迴路的性能特點

安裝要求

出於安全原因，必須保護所有 VT 次級電路。 AP-50 型自動斷路器 並用橫截面至少為 4 平方毫米的銅線接地。

如果變電站採用雙母線系統，則各測量互感器的迴路必須通過隔離開關位置中繼器的繼電迴路連接，排除了不同電壓互感器同時向一個繼電保護裝置供電的情況。

從終端節點VT到繼電保護和自動化裝置的所有二次迴路必須用一根電力電纜進行，使所有線芯的電流之和為零。為此，禁止：

• 將母線 «B» 和 «K» 分開並將它們組合起來進行聯合接地；

• 總線“B”通過開關觸點、開關、繼電器與同步裝置連接；

• 使用 RPR 觸點切換計數器的 «B» 總線。

操作切換

所有操作設備的工作均由經過專門培訓的人員在官員的監督下並根據切換錶格進行。為此，斷路器、熔斷器和自動開關安裝在電壓互感器的電路中。

當某段電壓迴路停運時，必須註明對所採取措施的驗證方法。

定期保養

在運行期間，變壓器的次級和初級電路要接受不同的檢查期，這些檢查期與設備投入運行後經過的時間有關，包括不同範圍的電氣測量和由經過專門培訓的維修人員對設備進行清潔.

電壓電路在運行期間可能發生的主要故障是繞組之間出現短路電流。大多數情況下，當電工在現有電壓電路中工作不仔細時，就會發生這種情況。

在繞組意外短路的情況下，位於測量電壓互感器接線盒中的保護開關被關閉，為功率繼電器、聯鎖裝置、同步裝置、距離保護裝置和其他裝置供電的電壓電路消失。

在這種情況下，在主迴路出現故障的情況下，現有保護裝置的錯誤激活或它們的操作故障是可能的。此類短路不僅必須快速消除，還包括所有自動禁用的設備。

每個變電站都必須配備電流和電壓測量變壓器。它們是繼電保護和自動化設備可靠運行所必需的。