转载 什么是电压互感器?它的作用是什么? 10kv电压互感器的作用

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电压互感器的作用是:把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压,供保护、计量、仪表装置使用。同时,使用电压互感器可以将高电压与电气工作人员隔离。电压互感器虽然也是按照电磁感应原理工作的设备,但它的电磁结构关系与电流互感器相比正好相反。电压互感器二次回路是高阻抗回路,二次电流的大小由回路的阻抗决定。当二次负载阻抗减小时,二次电流增大,使得一次电流自动增大一个分量来满足一、二次侧之间的电磁平衡关系。可以说,电压互感器是一个被限定结构和使用形式的特殊变压器。
电压互感器是发电厂、变电所等输电和供电系统不可缺少的一种电器。7 x. i0 M& B5 f+ a'@: W8 N6 e
精密电压互感器是电测试验室中用来扩大量限,测量电压、功率和电能的一种仪器。
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,一般都只有几伏安、几十伏安,最大也不超过一千伏安。
线路上为什么需要变换电压呢?这是因为根据发电、输电和用电的不同情况线路上的电压大小不一,而且相差悬殊,有的是低压220V和380V,有的是高压几万伏甚至几十万伏。要直接测量这些低压和高压电压,就需要根据线路电压的大小,制作相应的低压和高压的电压表和其他仪表和继电器。这样不仅会给仪表制作带来很大的困难,而且更主要的是,要直接制作高压仪表,直接在高压线路上测量电压。那是不可能的,而且也是绝对不允许的。
如果在线路上接入电压互感器变换电压,那么就可以把线路上的低压和高压电压,按相应的比例,统一变换为一种或几种低压电压,只要用一种或几种电压规格的仪表和继电器,例如通用的电压为100V的仪表,就可以通过电压互感器,测量和监视线路上的电压。

在电力系统中,电压互感器(PT)是一、二次系统的联络元件,它能正确地反映电气设备的正常运行和故障情况。PT的一次线圈并联在高压电路中,其作用是将一次高压变换成额定100V低电压,用作测量和保护等的二次回路电源,在正常工作时二次绕组近似于开路状态,所以,正常运行中的PT二次侧不允许短路。
一、PT单相接地及处理
在10kV中性点不接地系统中,为了监视系统中各相对地的绝缘状况以及计量和保护的需要,在每个变电站的母线上均装有电磁式PT。当系统发生单相接地故障时,将产生较高的谐振过电压,影响系统设备的绝缘性能和使用寿命,进而出现更频繁的故障。
1.1在中性点不接地系统中,当其中一相出现金属性接地时,就会产生激磁涌流,导致PT铁芯饱和。如A相接地,则Uan的电压为零,非接地相Ubn、Ucn的电压表指示为100V线电压。PT开口三角两端出现约100V电压(正常时只有约3V),这个电压将起动绝缘检查继电器发出接地信号并报警。/C( g' E! `6 q; I* n( ?7 ~
1.2当发生非金属性短路接地时,即高电阻、电弧、树竹等单相接地。如A相发生接地,则Uan的电压低于正常相电压,Ubn、Ucn电压则大于58V,且小于100V,PT开口三角处两端有约70V电压,达到绝缘检查继电器起动值,发出接地信号并报警。
1.3二次侧熔断器熔断或接触不良时,中央信号屏发出“电压回路断线”的预告信号,同时光字牌亮,警铃响。查电压表可发现:未熔断相电压表指示不变,熔断相的电压表指示降低或为零。遇到这种情况,可检查PT二次回路接头(端子排)处有无松动、断头、电压切换回路有无接触不良等现象和PT二次熔断器是否完好,找到松动、断线处应立即处理;若更换熔断器后再次熔断,应查明原因,不可随意将其熔丝增大。
1.4PT高压侧熔断器熔断。其原因有:①电力系统发生单相间歇性电弧放电、树竹接地等使系统产生铁磁谐振过电压。②PT本身内部出现单相接地或匝间、层间、相间短路故障。③PT二次侧发生短路,而二次侧熔断器未熔断,造成高压熔断器熔断。因此,在更换PT一、二次熔断器时一定要选用符合规格的熔断器。需要指出的是当高压某相熔断器熔断时,如C相熔断,则Ucn的电压表指示本应为零,其余两相Uan、Ubn的电压表指示仍为100V电压。但在实际检修工作中,因为PT的二次回路通过计量用的有功、无功电能表电压线圈与保护回路中的电压继电器线圈串联构成回路,故使Ucn有一定电压指示,但其数值很小。此外,当PT熔断器熔断时,应首先用万用表检查二次侧各相熔断器的进、出线端相电压是否有58V(线电压100V),或将熔断器取下用万用表电阻档测量通断,判断出熔丝是否熔断。如果熔丝完好,则故障发生在一次高压侧。处理的方法是:先拉开PT高压侧隔离刀闸,取下低压二次熔断器,经确证无电后,做好现场安全措施,再仔细检查PT一次套管、端盖处有无破裂、渗油、异物和绝缘油的异常气味等。当检查到有异常时,应用兆欧表测量绝缘电阻。在确认PT正常后,戴上绝缘手套更换符合标准的高压熔断器,进行试送电。如再次熔断,则应考虑PT的内部故障,并进一步作直流电阻、变比等试验来决定PT好坏。而在停用PT前,应考虑到对继电保护、自动装置和计量的影响,在取得调度和有关负责人的许可后将保护装置、自动装置暂时停用,以防其它设备误动作。

二、PT谐振及处理2 S)o

1、PT谐振/M8 d/ 2 j- 8 j9 S; K
PT谐振对于yo/yo电磁式PT,在正常情况下线路发生单相接地不会出现铁磁谐振过电压,但在下列条件下,就可能引发铁磁谐振。,|& X) T3 R3 K
(1)对于中性点不接地系统,当系统发生单相接地时,故障点流过电容电流,未接地的两相相电压升高3倍。但是,一旦接地故障点消除,非接地相在接地故障期间已充的线电压电荷只能通过PT高压线圈经其自身的接地点流入大地,在这一瞬间电压突变过程中,PT高压线圈的非接地两相的励磁电流就要突然增大,甚至饱和,由此构成相间串联谐振。
(2)系统发生铁磁谐振。近年来,由于配电线路用户PT、电子控制电焊机、调速电机等数量的增加,使得10kV配电系统的电气参数发生了很大的变化,导致谐振的频繁出现。在系统谐振时,PT将产生过电压使电流激增,此时除了造成一次侧熔断器熔断外,还将导致PT烧毁。个别情况下,还会引起避雷器、变压器、断路器的套管发生闪络或爆炸。
(3)线路检修,事先不向调度部门申请办理停电手续,随意带负荷拉开分支线路隔离刀闸或带负荷拉开配电变压器的高压跌落开关,造成刀闸间弧光短路而引发谐振。2|1 ko: m' b" N7 K6 S9 C"j
(4)当配电变压器内部发生单相接地故障时,故障电流将通过抗电能力强的绝缘油对地放电,也会产生不稳定的电弧激发电网谐振。
(5)运行人员送电操作程序不对,未拉开PT高压侧刀闸就直接带PT向空母线送电,引起PT铁磁谐振。!g3 t4 S9 RS( i
2.谐振的处理
(1)当出现空母线谐振时,不宜拉开PT的隔离刀闸,应考虑增大母线电容和并联电感,即合上一条空载线路或者空载的变压器来破坏谐振条件,可使三相电压恢复平衡。
(2)在PT高压线圈中性点的接地线中串接一只约5kΩ阻尼电阻(在一次侧中性点串接阻尼电阻会影响二次侧反映单相接地故障的灵敏度,且在相电压有同期装置的回路中一般不宜采用)。相当于在零序阻抗上并联一个电阻,可以有效地抑制单相接地故障引起的谐振。*I1 n& w- x, w( Q9 v- P. W
(3)PT发生谐振时的电压是相电压的3倍,则在开口三角处将会产生100~200V电压,因此在PT开口三角处可并联一只220V/200W消谐灯泡(或选用220V/800W/60Ω标准电阻。消谐电阻功率不得大于PT极限容量的2.4倍,并做好消谐电阻的安装绝缘措施,防止PT二次侧多点接地),也可在PT零序回路中装设专用KFX-10消谐器。
(4)变电站值班人员在恢复送电时,应严格按操作规程进行操作,确认PT的隔离刀闸在拉开位置后,才对空母线送电,再合上PT的隔离刀闸。检修人员应尽量将其刀闸三相同期性调整好。技术部门应采用铠装电缆线路和伏安特性较高、饱和迟钝的PT及电容式PT,以改善技术性能,减少激发谐振过电压的几率。(u1 c& B9 y6 f: t0 a
综上所述,单相接地与谐振过电压故障现象有着根本的不同。正常情况下,当系统发生单相接地故障时,仍可在故障状态下继续运行一段时间,值班人员可以在这段时间内通知处理故障。而铁磁谐振过电压对设备的威胁最大,切不可将PT谐振误判为单相接地而耽误了及时、准确处理的时间。

PT问题原因分析: 5 D8 c- R' C: f& x*L
1.电网系统内部由于非线性负载造成较大的电流谐波分量(3、5次谐波分量较大),而原设计采用的PT.0.5级100VA(不排除PT励磁特性差)在电流谐波的作用下很容易使铁芯进入铁磁深饱和区,励磁电流增大,感抗下降,引发铁磁谐振,会在PT一次绕组出现数安培到十几安培幅值的瞬间涌流,从而烧断PT0.5A高压熔丝。8 M' t2 i0 i. c(b
2.电站10KV系统采用中性点$ H2 }( t$ f* e7 Q( [3 z*_- g
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不接地方式,其母线系统上的Y0接线的PT是中性点不接地电网对地的唯一金属通道,因此电网相对地电容的充、放电途径必然通过PT一次绕组,PT的励磁电感和系统对地电容形成L-C回路,从而引发铁磁谐振而出现饱和过电压,并将由通常的工频位移过电压转化为谐波振荡过电压,使PT的励磁电流可达额定励磁电流的几倍到十几倍,造成PT的高压熔丝一相或两相或三相熔断,甚至使PT因严重过热而烧毁。
3.电网系统相对地电压不平衡、不稳定、三次谐波电流的出现,或所用三相PT伏安特性相差过大,造成PT剩余绕组开口电压升高。
三.PT问题预防措施:
1.建议使用二次输出容量较大的PT,如计量级0.2~0.5时选用150~200VA以上容量的产品,或带有防铁磁谐振装置的PT。
2.建议用户的PT柜配置过电压吸收装置或避雷器加一次消谐器。
3.采购PT时,应对互感器厂家提出:如果是单独的PT,三只伏安特性基本一致的PT应编成一组,并做好相应的标识,(成套装配时应装于同一台PT柜内,质量部门监督);如果是三相组合式的且铁芯是分立的PT,应保证三相伏安特性一致,出厂试验报告中应有剩余绕组开口电压测量值,此值不大于5V。-a* ~8 N$ I2 a8 I: M$ _4 y& |, e
采购要求:
1.单独的PT,要求互感器厂家把三只励磁特性基本一致的PT编成一组(不超过15%),并做好相应的标识(可以是三个相同标识或编号的编成一组,如三个1#、三个2#…),且试验报告提供励磁特性试验数据。( S) V6 c! F8 k1 G. ?-I
2.三相组合式的PT,要求互感器厂家制造时保证以下几点:m#e6 v$ u1 s# [5 Y! @2 T1 v
1)、相之间伏安特性应基本一致。 , J- K, [! S9 |8 `5 ?' e
2)、三相电压对称空载运行时、三相电压不平衡在¡5%时,继保电压Uj2n≤10V。
3)、缺一相空载时,继保电压Uj2n≤50V。
4)、单相接地空载时,继保电压Uj2n=100V¡5V。
试验报告提供以上测试数据

  

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