電壓互感器精講

一、電壓互感器簡述

電壓互感器(簡稱PT，也簡稱TV)和變壓器很相像，都是用來變換線路上的電壓。但是變壓器變換電壓的目的是為了輸送電能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安為計算單位;而電壓互感器變換電壓的目的，主要是用來給測量儀表和繼電保護裝置供電，用來測量線路的電壓、功率和電能，或者用來在線路發生故障時保護線路中的貴重設備、電機和變壓器，因此電壓互感器的容量很小，一般都只有幾伏安、幾十伏安，最大也不超過一千伏安。

線路上為什么需要PT呢?這是因為根據發電、輸電和用電的不同情況，線路上的電壓大小不一，而且相差懸殊，有的是低壓220V和380V，有的是高壓幾萬伏甚至幾十萬伏。要直接測量這些低壓和高壓電壓，就需要根據線路電壓的大小，制作相應的低壓和高壓的電壓表和其他儀表和繼電器。這樣不僅會給儀表制作帶來很大困難，而且更主要的是，要直接制作高壓儀表，直接在高壓線路上測量電壓，那是不可能的，而且也是絕對不允許的。

二、電壓互感器的工作原理

其工作原理與變壓器相同，基本結構也是鐵心和原、副繞組。特點是容量很小且比較恒定，正常運行時接近于空載狀態。

電壓互感器本身的阻抗很小，一旦副邊發生短路，電流將急劇增長而燒毀線圈。為此，電壓互感器的原邊接有熔斷器，副邊可靠接地，以免原、副邊絕緣損毀時，副邊出現對地高電位而造成人身和設備事故。

三、電壓互感器的基本結構

油浸式電壓互感器按其結構可分為普通式和串級式，3～35kV都制成普通式，它與普通小型變壓器相似。110kV及以上的電磁式電壓互感器普遍制成串級結構，其特點是：繞組和鐵芯采用分級絕緣，以簡化絕緣結構;繞組和鐵芯放在瓷套中，可減少重量和體積。

電壓互感器的基本結構和變壓器很相似，它也有兩個繞組，一個叫一次繞組，一個叫二次繞組。兩個繞組都裝在或繞在鐵心上。兩個繞組之間以及繞組與鐵心之間都有絕緣，使兩個繞組之間以及繞組與鐵心之間都有電的隔離。電壓互感器在運行時，一次繞組N1并聯接在線路上，二次繞組N2并聯接儀表或繼電器。因此在測量高壓線路上的電壓時，盡管一次電壓很高，但二次卻是低壓的，可以確保操作人員和儀表的安全。

電壓互感器的線圈阻抗較小，所以電壓互感器的二次繞組不能短路，二次繞組如果短路將導致繞組承受的阻抗變大，繞組承受不了造成PT燒毀。

四、電壓互感器的接法(重點)

(1)單相接線

該接法僅適用于測量相間電壓。如果互感器一次繞組的一端接在線路上，另一端接地，互感器可測量某一相對地電壓。

(2)V-V接線

由兩個單相互感器接線成不完全星形(V-V形)，用來測量各相間電壓，但不能測量相對地電壓，它廣泛應用在20kV以下中性點不接地或經消弧線圖接地的電網中。

VV接線，二次側一般采用B相接地，這種接線方式測量的是線電壓，不能測量相電壓，也不能監測系統的單相接地故障。

(3)Y-Y接線

由三個單相互感器一、二次側均接成Y形，可供給要求線電壓的儀表和繼電器以及要求相電壓的絕緣監視電壓表。

Y/Y接線，Y/Y接線是由三個單相互感器一、二次側均接成Y形而構成的，它可供給要求線電壓的儀表和繼電器以及要求相電壓的絕緣監視電壓表的電壓用，一般采用N線接地。

(4)Y0/Y0/△接線

用三臺單相三繞組電壓互感器構成Y0/Y0/D接線，該接線方式其二次繞組用來測量相間電壓和相對地電壓，輔助二次繞組接成開口三角形檢測零序電壓。用于3～220kV系統(110kV及以上無高壓熔斷器)，供接入交流電網絡緣監視儀表和繼電器用。三相五柱式電壓互感器只用于3～15kV系統，其接線與三臺單相三繞組電壓互感器構成Y0/Y0/△接線基本相同。

五、結論

在中性點不接地或經消弧線圈接地的系統中，為了測量相對地的電壓，電壓互感器的一次繞組必須接成星形，且中性點必須接地。在3～60kV電網中，采用三只單相三繞組(接地專用)電壓互感器，而在3～20kV電網中，常采用三相五柱式電壓互感器來測量相對地電壓。普通三相三柱式的電壓互感器是不允許作這種測量的。

三相三線制和三相四線制都可以采用Yy接法或Vv接法，區別是Vv接法只能用于線電壓測試，Yy接法只能用于相電壓測試，都能滿足三相電壓的測量。

電能計量中，通常還需要測電流和功率，這時，只有三相三線制中，可以采用兩個電流互感器與Vv接法的兩個電壓互感器配合測試三相電功率。三相四線制中，必須采用三個電流互感器與Yy接法的三個電壓互感器配合測試三相電功率。

故電能計量中，Vv接法用于三相三線制，而Yy接法用于三相四線制。