作者：魏琨选
来源：《科技视界》 2013年第26期
魏琨选
（深圳供电局有限公司，广东 深圳 518000）
【摘 要】电压互感器在电力系统运行中起着重要作用，无论是互感器本身还是二次回路出现问题，都将给整个二次系统带来严重影响。所以，本文对电压互感器的原理及作用、型号、接线方式、变比选择及常见故障及现场处置方案做了简单的阐述及总结。
【关键词】电压互感器；接线方式；变比；故障处理
电压互感器是隔离高电压，并把高电压变为低电压，供继电保护、自动装置和测量仪表获取一次电压信息的传感器。同时,由于它可靠地隔离了高电压,从而保证了测量人员、仪表及保护装置的安全。
1 电压互感器的工作原理及作用
电压互感器和变压器很相象，都是用来变换线路上的电压。但是变压器变换电压的目的是为了输送电能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位；而电压互感器变换电压的目的，主要是给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器，因此电压互感器的容量很小，通常只有几十到几百伏安，最大也不超过一千伏安。电压互感器可以说是一个被限定结构和使用形式的降压变压器。目前供电系统广泛使用的电压互感器有电磁式电压互感器(TV)和电容式电压互感器(CVT)两种。
电磁式电压互感器是以电磁感应原理制成的，工作原理、构造和连接方法都与变压器相同。其优点是结构简单，暂态响应特性较好。缺点是因铁芯的非线性特性，容易产生铁磁谐振，引起测量不准确和造成电压互感器的损坏。与电容式电压互感器相比有容量大，误差小的特点。用于线路侧的电磁式电压互感器，可兼作释放线路上残余电荷的作用。电磁式电压互感器适用于35kV及以下系统。
电容式电压互感器实质上是一个电容分压器，由串联电容器抽取电压,再经变压器变压作为表计、继电保护等的电压源的电压互感器。电容式电压互感器主要由电容分压器和中压变压器组成。电容分压器由瓷套和装在其中的若干串联电容器组成，瓷套内充满保持0.1MPa正压的绝缘油，并用钢制波纹管平衡不同环境以保持油压，电容分压可用作耦合电容器连接载波装置。中压变压器由装在密封油箱内的变压器，补偿电抗器和阻尼装置组成，油箱顶部的空间充氮。一次绕组分为主绕组和微调绕组，一次侧和一次绕组间串联一个低损耗电抗器。由于电容式电压互感器的非线性阻抗和固有的电容有时会在电容式电压互感器内引起铁磁谐振，因而用阻尼装置抑制谐振，阻尼装置由电阻和电抗器组成，跨接在二次绕组上，正常情况下阻尼装置有很高的阻抗，当铁磁谐振引起过电压，在中压变压器受到影响前，电抗器已经饱和了只剩电阻负载，使振荡能量很快被降低。因此和常规的电磁式电压互感器相比，电容式电压互感器除不会与系统发生铁磁谐振外，还能兼作耦合电容器用于电力线载波通信等优点。适用于110kV及以上系统。
2 电压互感器型号含义
第一个字母：J-电压互感器；
第二个字母：D-单相；S-三相；C-串级式；W-五柱铁芯；
第三个字母：G-干式，J—油浸式；C-瓷绝缘；Z-浇注绝缘；R-电容式；S-三相；Q-气体绝缘；
第四个字母：W-五柱铁芯；B-带补偿角差绕组。连字符后的字母：GH-高海拔地区使用；TH-湿热地区使用。
3 电压互感器的接线方式
电压互感器在三相电路中，常用的接线方式有四种：单相接线、V-V接线、Y0－Y0接线、Y0/Y0/△接线。
①单相接线
将一个单相电压互感器接于三相系统中的任意两相电压间的，该接法仅适用于测量相间电压。如果互感器一次绕组的一端接在线路上，另一端接地，互感器可测量某一相对地电压。该接法用于对称的三相电路。
②V-V接线
由两台单相电压互感器接成的V-V接线方式。两个电压互感器分别接于线电压Uab和Ubc上，一次绕组不能接地，二次绕组b相接地。这种接线方式适用于35kV及以下系统。它只用两个单相电压互感器可以得到对称的三个线电压；仪表电压线圈接于a-b相及c-b相之间。但这种接线不能用来测量相电压。
③Y0－Y0接线
由三个单相互感器一、二次侧均接成Y0形，可供给要求线电压的仪表和继电器以及要求相电压的绝缘监视电压表。适用于35kV及以下系统。需要注意的是：由于小电流接地系统在一次电路发生单相接地时，另两个完好相的相电压要升高到线电压，所以绝缘监视电压表要按线电压选择否则在发生单相接地时，电压表可能被烧毁。
④Y0/Y0/△接线
用三台单相三绕组电压互感器构成Y0/Y0/△接线，供接入交流电网绝缘监视仪表和继电保护用。这种接线可用小接地电流系统．也可用于大接地电流系统。但应注意在两种情况下，附加的辅助二次绕组的额定电压不同。用在小接地电流系统时二次绕组的额定电压100V／3；用在大接地电流系统中二次绕组的额定电压为100V。其目的是不管在哪种系统种当发生一次系统一相完全接地时，在开口三角形绕组两端的电压均为100V。三相五柱式电压互感器只用于3～15kV系统，其接线与三台单相三绕组电压互感器构成Y0/Y0/△接线基本相同。该接线方式其二次绕组用来测量相间电压和相对地电压，辅助二次绕组接成开口三角形检测零序电压。
4 电压互感器的变比
在110kV及以上电压等级的中性点直接接地系统中，通常采用的电压互感器有两个二次绕组：主二次绕组和辅助(开口三角)二次绕组。其中主二次绕组额定相电压为100/31/2V，辅助
(开口三角)二次绕组额定相电压为100V。电压互感器变比Ku(Un/31/2)/(100/31/2)(Un为一次系统的额定电压)。
在35kV及以下电压等级的中性点非直接接地系统中，通常采用的电压互感器也有两个二次绕组，其中主二次绕组额定相电压为100/31/2V，辅助(开口三角)二次绕组额定相电压为100/3V。电压互感器变比Ku为(Un/31/2)/(100/31/2)/(100/3)。
用Ka1,x1表示电压互感器的一次绕组与开口三角二次绕组的变比。不难看出，在以上两种系统中，电压互感器变比Ku和Ka1,x1因辅助（开口三角）二次绕组额定相电压不同而不同。
5 常见故障现象（表1）
6 电压互感器的常见故障现场处置方案
6.1 电压互感器声音异常、放电、发热、严重漏油（本体故障)等异常情况的现场
处置方案：
①对电压互感器二次端子进行测量二次电压，进一步检查确认是否是互感器损坏。
②对电压互感器及二次端子箱测温。
③将检查情况向专工或者班长汇报。
④停用电压互感器时，因为不能使保护及自动装置失去电压，所以必须进行电压切换。同时要防止反充电，因此要取下二次熔断器（或拉下自动空气开关）。当电压互感器二次负荷全部断开后，将其一次侧电源断开。
⑤做好事故后的相关记录。
６．２ 电压互感器高压保险熔断的现场处置方案
①在中央控制屏通过绝缘检查切换开关切换，查看相电压表，以判断是哪一相故障。
②现场测量互感器线电压，进一步确认是电压互感器保险熔断还是母线接地。
③确认是互感器保险熔断后，若需要切换电压需将相应的母联合上。
④拉开电压互感器隔离开关，做好安全措施后，用手摸高压保险外壳、绝缘子部分以查明是否为内部过热。
⑤更换相同规格型号的高压保险后，若互感器试投入不成功，保险连续熔断2-3次，可能是互感器内部故障。
⑥设备处理完毕，投入运行后，做好相关的记录。
６．３ 电压互感器二次熔丝熔断的现场处置方案
①用电压表切换开关切换相电压或线电压，以区别哪相熔丝熔断。
②检查有无继电保护人员在电压互感器二次回路工作，误碰引起断路，或有短路情况
③更换熔丝试送，若不成功，将馈线及主变压器电压回路熔丝全部拔去。
④再行试送到小母线。成功后逐条试送馈线。如又熔断，说明该线路电压回路存在短路，应拔去熔丝。恢复电压互感器低压侧运行后，汇报调度，以便派继电保护人员来变电所处理。
⑤设备处理完毕，投入运行后，做好相关的记录。
７ 结束语
深刻了解电压互感器各项参数及故障现象，正确地使用和操作电压互感器、认真对电压互感器一、二次回路进行点检，及时发现电压互感器的不正常运行情况和设备缺陷及时查处故障对确保继电保护和自动装置的正常运行安全运行具有重要意义。
致谢
变电管理一所检修二班班长汪鹏对本文的修改提供了宝贵意见，谨此致谢！
［责任编辑：王迎迎］
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