電壓互感器的作用和原理

電壓互感器是一種小型的降壓變壓器 ，主要由鐵芯、一次繞組、二次繞組、接線端子和絕緣支持物等構(gòu)成，一次繞組并接于電力系統(tǒng)一次回路中，其二次繞組并聯(lián)接入了測量儀表、繼電保護(hù)裝置或自動裝置的電壓線圈，即負(fù)載為多個(gè)元件時(shí)，負(fù)載并聯(lián)后接入二次繞組，且標(biāo)準(zhǔn)額定電壓為100V 。由于電壓互感器是把高電壓變成低電壓，所以它的主繞組的匝數(shù)較多，而次繞組的匝數(shù)較少。

一、電壓互感的電氣符號

電壓互感器在電路中的符號如圖所示，用“ TV”來表示，一、二次繞組絕緣套管分別標(biāo)記“●”的兩個(gè)端子為同名端或同極性端。

二、影響誤差的運(yùn)行因素

電壓互感器在運(yùn)行中與電流互感器一樣也會產(chǎn)生誤差，影響電壓互感器誤差的主要原因除了互感器本身鐵芯、繞組等因素外，還有運(yùn)行中一次電壓、二次負(fù)載和負(fù)荷功率因數(shù)等參數(shù)對其也有影響。

因此，為了減少電壓互感器的誤差，在結(jié)構(gòu)上，應(yīng)采用導(dǎo)磁率高的冷軋硅鋼片，減少電壓互感器的損耗；在運(yùn)行時(shí)，則應(yīng)根據(jù)準(zhǔn)確度的要求，把一次電壓、二次負(fù)載和負(fù)荷功率因數(shù)等參數(shù)控制在相應(yīng)的范圍內(nèi)。

三、電壓互感器的接線方式

電壓互感器在電力系統(tǒng)中要測量的電壓有線電壓、相電壓、相對地電壓和單相接地時(shí)出現(xiàn)的零序電壓。為了測取這些電壓，電壓互感器就有了不同的接線方式，最常見的有以下幾種，如圖所示：

1 ．單相電壓互感器接線

如圖（a）所示為一只單相電壓互感器接線，可用于測量接地系統(tǒng)的相對地電壓。35kv及以下中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)的線電壓或 110kv 以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的相對地電壓。

2 ．電壓互感器的 V， v 接法

如圖（b）所示，V，v 接法就是將兩臺全絕緣單相電壓互感器的高低壓繞組分別接于相與相間構(gòu)成不完全三角形。這種接法廣泛用于中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的 35kV及以下的高壓三相系統(tǒng)中，特別是 10kV的三相系統(tǒng)中。 V， v 接法不僅能節(jié)省一臺電壓互感器，還能滿足三相表計(jì)所需要的線電壓。這種接線方法的缺點(diǎn)是不能測量相電壓，不能接入監(jiān)視系統(tǒng)絕緣狀況的電壓表。

3 ．電壓互感器的 Y，yn 接法

如圖（c）所示。這種接法是用三臺單相電壓互感器構(gòu)成一臺三相電壓互感器，可以用一臺三鐵芯柱式三相電壓互感器，將其高低壓繞組分別接成星形。 Y， yn 接法多用于小電流接地的高壓三相系統(tǒng)，可以測量線電壓，這種接線方法的缺點(diǎn)是：

① 當(dāng)三相負(fù)載不平衡時(shí)，會引起較大的誤差；

② 當(dāng)一次高壓側(cè)有單相接地故障時(shí)，它的高壓側(cè)中性點(diǎn)不允許接地，否則，可能燒壞互感器，故而高壓側(cè)中性點(diǎn)無引出線，也就不能測量對地電壓。

如圖（ d）所示。這種接法常用三臺單相電壓互感器構(gòu)成三相電壓互感器組，主要用于大電流接地系統(tǒng)中。次繞組既可測量線電壓，又可測量相對地電壓，輔助繞組二次繞組接成開口三角形供給單相接地保護(hù)使用。YN，yn△接法其主二次繞組既可測量線電壓，又可測量相對地電壓，輔助繞組二次繞組接成開口三角形供給單相接地保護(hù)使用。

當(dāng)YN， yn△接法用于小接地電流系統(tǒng)時(shí)，通常都采用三相五柱式的電壓互感器，如圖所示。其一次繞組和主二次繞組接成星形，并且中性點(diǎn)接地，輔助二次繞組接成開口三角形。故三相五柱式的電壓互感器可以測量線電壓和相對地電壓，輔助二次繞組可以接入交流電網(wǎng)絕緣監(jiān)視用的繼電器和信號指示器，以實(shí)現(xiàn)單相接地的繼電保護(hù)。

四、電壓互感器使用的注意事項(xiàng)

1 ．電壓互感器在投入運(yùn)行前要按照規(guī)程規(guī)定的項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)檢查。例如，測極性、連接組別、搖絕緣、核相序等。

2 ．電壓互感器的接線應(yīng)保證其正確性，一次繞組和被測電路并聯(lián)，二次繞組應(yīng)和所接的測量儀表、繼電保護(hù)裝置或自動裝置的電壓線圈并聯(lián)，同時(shí)要注意極性的正確性。

3 ．接在電壓互感器二次側(cè)負(fù)荷的容量應(yīng)合適，接在電壓互感器二次側(cè)的負(fù)荷不應(yīng)超過其額定容量，否則，會使互感器的誤差增大，難以達(dá)到測量的正確性。

4 ．電壓互感器二次側(cè)不允許短路。由于電壓互感器內(nèi)阻抗很小，若二次回路短路時(shí)，會出現(xiàn)很大的電流，將損壞二次設(shè)備甚至危及人身安全。電壓互感器可以在二次側(cè)裝設(shè)熔斷器以保護(hù)其自身不因二次側(cè)短路而損壞。在可能的情況下，一次側(cè)也應(yīng)裝設(shè)熔斷器以保護(hù)高壓電網(wǎng)不因互感器高壓繞組或引線故障危及一次系統(tǒng)的安全。

5 ．為了確保人在接觸測量儀表和繼電器時(shí)的安全，電壓互感器二次繞組必須有一點(diǎn)接地。因?yàn)榻拥睾?，?dāng)一次和二次繞組間的絕緣損壞時(shí)，可以防止儀表和繼電器出現(xiàn)高電壓危及人身安全。