電壓互感器

電壓互感器（Potential   transformer   is short for PT and voltage   transformer is short for Vermont）類似于變壓器，它是一種用來轉換線路上電壓的儀器。但變壓器電壓轉換的目的是傳輸電能，所以容量很大，通常以千伏安或兆伏安為單位；電壓互感器轉換電壓的目的主要是給測量儀表和繼電保護裝置供電，測量線路的電壓、電力和電能，或者在線路發生故障時保護線路中的貴重設備、電機和變壓器，所以電壓互感器的容量很小，一般只有幾伏安、幾十伏安，最大不超過1000伏安。條目介紹了它的基本結構、工作原理、主要類型、接線方式、注意事項、異常與處理、以及鐵磁諧振等。

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電壓互感器的基本結構和變壓器很相似，也有兩個繞組，一個叫一次繞組，一個叫二次繞組。兩個繞組都安裝在鐵芯上或纏繞在鐵芯周圍。兩個繞組之間以及繞組和鐵芯之間有絕緣，因此兩個繞組之間以及繞組和鐵芯之間有電絕緣。電壓互感器運行時，一次繞組N1并聯在線路上，二次繞組N2并聯在儀表或繼電器上。因此，在測量高壓線上的電壓時，雖然一次電壓高，但二次電壓低，可以保證操作人員和儀器的安全。

它的工作原理和變壓器一樣，基本結構是鐵心和初級、副繞組。其特點是容量小且相對恒定，正常運行時接近空載狀態。

電壓互感器本身的阻抗非常小一旦二次側短路，電流會急劇增加，燒壞線圈。因此，電壓互感器的一次側連接有熔斷器，二次側可靠接地以避免原、當二次側絕緣損壞時，二次側對地電位高，造成人身和設備事故。

測量用電壓互感器一般做成單相雙線圈結構，其一次電壓就是被測電壓（例如電力系統的線電壓），可以用在單相，也可以用兩個接成v-V形作三相使用。實驗室中使用的電壓互感器的一次側通常是多抽頭的，以滿足測量不同電壓的需要。用于接地保護的電壓互感器還有第三個線圈，稱為三線圈電壓互感器。三相的第三個線圈連接成一個開口三角形，開口三角形的兩個引出端與接地保護繼電器的電壓線圈連接。

正常運行時，電力系統三相電壓對稱，第三線圈上三相感應電動勢之和為零。一旦發生單相接地，中性點將發生位移，在開口三角形的端子之間出現零序電壓使繼電器動作，從而保護電力系統。

當線圈中出現零序電壓時，相應的鐵芯中就會出現零序磁通。因此，這種三相電壓互感器采用側軛鐵芯（10KV及以下）或者使用三個單相電壓互感器。對于這種變壓器，對三次線圈的精度要求不高，但要求有一定的過勵磁特性（也就是說，當初級電壓增加時，磁芯中的磁通量密度也相應地增加了幾倍而沒有損壞）

電壓互感器是一種動力裝置、變電站等輸電和供電系統不可缺少的電器。精密電壓互感器用于擴展測量極限，在電氣測試實驗室測量電壓、測量動力和電能的儀器。電壓互感器與變壓器非常相似，都是用來轉換線路上的電壓。

為什么需要改變線路上的電壓？這是因為根據發電量、在不同的輸電和用電條件下，線路上的電壓變化很大，從220V380V的低壓到幾萬甚至幾十萬伏的高壓。要直接測量這些低高電壓，就要根據線電壓制作相應的低高壓電壓表等儀表和繼電器。這不僅會給電表的制造帶來很大的困難，更重要的是，不可能也絕對不允許直接制造高壓表，在高壓線上測量電壓。

1、按安裝位置可分為室內型和室外型

35kV及以下多做成戶內型；35kV以上，做成戶外型。

2、按相數

可分為單相和三相型，35kV及以上不能做成三相型。

3、按繞組數目

可分為雙繞組和三繞組電壓互感器三繞組電壓互感器除一次側和基本二次側外，還有一組輔助二次側用于接地保護。

4、按絕緣方式

可分為干式、澆注式、油浸式和充氣式。

干式電壓互感器結構簡單、沒有火災爆炸的危險，但絕緣強度低，只適用于6kV以下的室內設備；該澆注式電壓互感器結構緊湊、維護方便，適用于3kV~35kV室內配電設備；油浸式電壓互感器絕緣性能好，可用于10kV以上的戶外配電裝置；充氣式電壓互感器用于SF6全封閉電器。

5、按工作原理

電磁式電壓互感器：它是利用電磁感應原理將電壓或電流按比例轉換的裝置。

電容式電壓互感器：電容式電壓互感器（CVT）用串聯電容分壓，再用電磁變壓器降壓隔離，作為電表、電壓互感器如繼電保護等電容式電壓互感器還可以將載波頻率耦合到傳輸線上進行遠距離通信、遠方測量、選擇性線路高頻保護、遙控、電傳打字等。

電子電壓互感器：由一個或多個連接到傳輸系統和二次轉換器的電壓或電流傳感器組成的設備，用于傳輸被測量并將其提供給測量儀器、儀表和繼電保護或控制裝置。

電壓互感器的常見接線方式如下：

1）單項接線可用于測量35kV以下中性點不直接接地系統的線電壓或110kV以上中性點直接接地系統的相對地電壓。

2）V/v型接線是將兩個完全絕緣的單相電壓互感器的高低壓繞組連接在相間，形成一個不完整的三角形。這種方法常用于中性點不接地或經消弧線圈接地的高壓三相系統，特別是10 35kV三相系統。

3）用三個單相三繞組電壓互感器組成ynYNd0或YNYd0，廣泛應用于3~220KV系統二次繞組用于測量相間電壓和相對地電壓，輔助二次繞組連接成開口三角形，用于連接交流電網的絕緣監測儀表和繼電器。用一個三相五柱式電壓互感器代替上述三個單相三繞組電壓互感器，除了鐵芯一般只用于3~15KV系統外，形式與圖3基本相同。

4）三相三繞組五柱式電壓互感器，一次繞組和主二次繞組呈星形連接，中性點接地，輔助二次繞組呈開口三角形連接。因此，這種電壓互感器可以測量線電壓和相對地電壓，輔助二次繞組可以參與交流電網絕緣監測的繼電器和信號指示器。

1．電壓互感器投入運行前，應按規程規定的項目進行試驗和檢查。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保證其正確性，一次繞組應與被測回路并聯，二次繞組應與測量儀表連接、繼電保護裝置或自動裝置的電壓線圈并聯，應注意極性的正確性。

3．電壓互感器二次側接負載的容量要合適，電壓互感器二次側接負載不能超過其額定容量，否則會增加互感器的誤差，難以達到測量的正確性。

4．電壓互感器的二次側不允許短路。由于電壓互感器的內部阻抗很小，如果二次回路短路，會產生很大的電流，損壞二次設備，甚至危及人身安全。電壓互感器可在二次側配備保險絲，以保護其自身免受二次側短路的損壞。如果可能，一次側也應裝設熔斷器，以保護高壓電網不因變壓器高壓繞組或引線故障而危及一次系統的安全。

5．為了保證人在接觸測量儀表和繼電器時的安全，電壓互感器的二次繞組必須在一點接地。因為接地后，當一二次繞組間的絕緣損壞時，可以防止儀表和繼電器出現高壓，危及人身安全。

6、電壓互感器的二次側不得短路。