10KV电压互感器的选型与保护.docx

10KV 电压互感器的选型与保护作者：马远逵来源：《中国科技纵横》2013年第 23期【摘 要】 文中阐述了电压互感器的原理，选型使用中所涉及的电压互感器的结构、相关 参数、及二次回路的接地、开口三角保护的组成和电压并列的原理等关键词】电压互感器二次回路 开口三角 电压并列工矿企业商业百货的生产运营离不开电力供应，电力供应的稳定离不开电气设备的安全可 靠，让相关人员掌握各种输配电设备、二次回路的相关知识，熟悉规程和反措要求，让电气运 行人员能够更快更好的判断、分析、排出故障，是保障安全可靠地电力供应的必要的手段和方 法1 电压互感器的选型1.1 电压互感器工作原理从工作原理上看，电压互感器和电力变压器基本相同，由于电压互感器的二次负载都是一 些电压表、功率表等测量仪表和继电器线圈，阻抗很大、电流很小，因此电压互感器看以看作 是一台空载运行的降压变压器，其作用是电压测量，理想的情况是二次电压能准确反应一次电 压1.2 电压互感器的结构形式与接线方法电压互感器的结构一般分为电容式、电磁式和电子式，电磁式电压互感器在结构上又分为 三相式和单相式，在三相式互感器中又有三相两柱和三相五柱两种，从绝缘上又可分为干式、 油浸式、六氟化硫绝缘等。

可分为V/V接线、Y/Y接线、Y/丫仏接线，丫/¥仏形接线中开口三角形，可以用来测量电 网对地绝缘情况，正常时，由于系统三相电压对称，在开口三角的出口处，电压等于零，据此 可以判断系统是否存在接地1.3电压互感器的误差和准确度电压互感器的比差和角差不仅仅与原、副边绕组的阻抗及空载电流有关而且与二次负载的 大小和功率因数都有关系当副边接近于空载运行时，电压互感器的误差最小，为了使测量尽 可能准确，应使电压互感器二次负载降到最小发动厂和变电站控制屏上的测量仪表采用0.5 ~ 1级电压互感器、3级电压互感器可用于一 般精密度不高的测量或者用于继电保护电压互感器可以通过高导磁材料制作铁芯或者增加匝数降低磁密度来减小误差也可以采用 人工补偿的方法1.4 电压互感器二次回路接地问题电压互感器二次回路必须有一点接地，以保证在二次回路上工作人员的安全和二次回路绝 缘不遭受过电压的威胁电压互感器二次回路的接地点，原则上可以接在任意一点，但是习惯上接在二次回路的零 点或者二次回路的B相，对于V/V接线由于不存在中性点，一般都采用B相接地，对于 Y/Y/ △接线，开口三角没有中性点，采取出线端子一相接地，如果二次回路采用Y接法，可 以采用零点接地或者B相接地。

其B相接地的优点是：(1) 当一个变电所中同时存在星形接线和V形接线两种电压互感器时，在进行系统同期 并列式，操作比较方便；(2) 采用B相接地，可以简化二次回路，例如B相可以不装熔断器等1.5电压互感器一二次熔断保护电压互感器的一、二次测一般都要求装有熔断保护熔断器的作用是：(1) 保护电压互感器本身，当电压互感器本身故障时，熔断器迅速熔断，防止事故扩 大；(2) 防止电压互感器或其高压引线上发生故障时对系统造成影响电压互感器一、二次熔丝容量一般取额定电流的1.5倍，一次熔丝额定电流通常取0.5A要注意的是二次开口三角的出线，一般不装熔断器，因为开口三角无电压，无法监视熔断 器的接触是否不良，可能造成断线闭锁装置失灵2电压互感器的开口三角电压保护2.1 开口三角定义所谓开口三角，就是将三相电压互感器的副边绕组依次首尾相接，但不形成闭合，开口三 角处电压的向量和，在正常运行的情况下，开口三角输出电压为02.2 开口三角保护的使用条件10KV 以下的供电系统多为中性点不接地系统，也称为小电流接地系统，为了检测接地情 况，一般采用三相五柱的电压互感器二次绕组接成开口三角，当系统中出现不平衡电压即有接 地，在开口三角处就会出现一定值的电压。

2.3 开口三角保护的功能对于电压互感器的开口三角形保护，它的最大功能就是当不接地系统发生单相接地短路 时，它可提供零序电压，接以相应的电压继电器和绝缘监察保护装置，可以动作由于报警或信 号，便于运行人员发现接地故障、便于及时处理2.4 开口三角保护接线的注意事项测量用的电压互感器一般都做成单相双线圈结构，其原边为被测系统电压，可以单独使 用，也可以两台接成V-V形作三相使用，供保护接地所使用的电压互感器带有一个第三线 圈，通常接成开口三角形而电压互感器的副边包含了计量、保护、开口三角等线圈，以同时 满足其各自要求10KV电压互感器，以往都采用不带补补偿绕组的结构，在发接地信号时，需要进行人工 查找和判断，而现在多采用带有补偿绕组的电压互感器，在发生接地故障时，通过保护装置的 测量电压就可以直接判断出是那一相发生接地故障单相电压互感器二次回路与开口三角绕组的接地线不得公用，必须独立使用各自的电缆 芯如将一次绕组的中性线与开口三角绕组的接地线合用一芯电缆并接地，当线路出口发生单 相接地短路时，二次绕组电压应为0V，但实际不为0,当开口三角侧负载阻抗较小时，加上 3U较高，那么在开口三角绕组中流过的电流也将增大，则接地线上会产生电压降，使U不为 零,直接影响到保护的正确测量,另外,二次绕组的中性线与开口三角绕组的接地线合用一根 线，在现场的保护接线时也容易把3U与3U错接，造成保护不正确动作，所以二次绕组中性 线与开口三角绕组接地线必须分开。

2.5 开口三角接线错误的隐患三相五柱的电压互感器在10KV及以下的电压等级的变电站中应用的比较广泛，在非直接 接地系统中,若开口电源极性接反,小电流接地选线装置将会误动,接地报警,却不能正确选 出故障线路；作为主变零序过压保护的开口电源若接线错误，比如构成开口的其中一相极性接 反，将会产生较高的开口电压，引起主变误跳，若由于接线错位，未接入真正的零序电压保 护，故障时，主变将拒动3 电压并列3.1 电压互感器电压并列的必要性10KV 电力系统中很多变电站均为双母线或单母线分段的接线方式，每条母线上各有一台 电压互感器，在正常工况下，往往是双母线通过分段开关并列运行，因此一般都认为，在双母 线并列运行情况下，只需投入一台电压互感器，另一台电压互感器退出运行，其所接带的二次 负载由投运的电压互感器通过二次并列的方式接带，即所有二次电压均有一台电压互感器提 供，另一台电压互感器备用，采用定期切换的方式，定期倒运，电压互感器的这种运行方式表 面看似乎可行，但实际上却存在很大的安全隐患，在一定条件下甚至可能造成电网事故单 台电压互感器运行时，如果二次回路发生短路故障，将使运行中电压互感器的二次侧熔断器熔 断，造成站内相应电压等级的二次电压全部丢失，从而影响计量装置的准确性和继电保护及自 动装置的安全可靠运行。

3.2 电压互感器的运行方式安排的注意事项对双母线接线或单母线分段接线方式的变电站，无论双母线是并列运行还是分段运行，电 压互感器均应与所在母线同时投退；在母线并列运行时，电压互感器不允许二次侧长期并列运 行，只在其中一台电压互感器因故必须退出运行时，才允许二次侧短时并联运行，然后退出需 检修的电压互感器，同时，还要做好因此而产生的有二次侧向电压互感器反充电的防范措施， 并充分考虑对继电保护、自动装置、计量装置的影响并做好相应的防范措施而随着科技的不断进步、综合保护装置的推陈出新，各种电压自动并列装置、电压切换装 置也应运而生，在使用时应注意：并列时先并一次，合母联/分段开关，并且需将母联/分段开 关的两侧刀闸、开关接点串接到电压互感器并列回路中，确保在一次并列情况下二次才能并 列作为众多电气设备的一个，电压互感器在为保护装置、计量仪表等提供电压信号，为操作 回路提供电压等方面，起着重要而独到的作用，是电网、变电站变配电系统中有有效而重要的 组成部分，做好电压互感器的选型、关注电压互感器的接地保护、确保电压互感器的并列安 全，保障供用电的稳定可靠，是每一位设计和运行维护人员不可推却的责任。