电压互感器在中压成套电气设备中的设计选用

分类：电力论文发表 时间：2012-09-13 10:02 关注：(1)

　　摘要本文阐述了常用中压电压互感器在电气成套设备中的设计选用中应注意的几个问题。

　　关键词 电压互感器　接地　容量选择 一、二次消谐　安装位置

　　Abstract: This paper expounds the common medium voltage voltage transformer in electrical equipment selection of the design of several problems that should pay attention to.

　　Key words: voltage transformer grounding capacity, second choice a away harmonic installation position

　　中图分类号：S972.7+4 文献标识码：A 文章编号：

　　1 概述

　　电压互感器(中压系统常用的是电磁式)在中低压成套电气设备中应用非常普遍，做为各种参量的测量、计量及在小容量的配电系统中的操作控制电源，以及作为中压系统单相接地故障的判断和发电机的励磁信号等。随着科技的发展，各种新型的互感器不断涌现，保护方式也日趋完善。但在实际生产运行过程中因系统容量及复杂程度加大，电压互感器在整个成套电气装置中随着作用日渐重要却逐渐成为其中的比较薄弱的环节，常常因元件的选择不当、设计装配安装等方面的一些缺陷造成不应有的损失。本文就常用的电压互感器设计选用方面的问题进行探讨。

　　2 常用电气成套装置中电压互感器的接线方式

　　电压互感器常用的接线方式有以下四种：

　　电压互感器的接地方式通常有三种：一次侧中性点接地、二次侧线圈接地、互感器铁芯接地。三种接地的作用不尽相同，如下：

　　1)一次侧中性点接地。电力行业标准DL/T866-2004规定：电压互感器的接线与接地方式与电力系统的电压等级和接地方式有关。三只单相电压互感器组成星形-星形接线，当电压互感器一次侧中性点不接地时，可用于供电给接与相间电压和相电压的仪表及继电器,但不能供电给绝缘检查电压表。由两只单相电压互感器组成的V-V形接线时，其一次侧是不允许接地的，因为这相当于系统的一相直接接地，而应在二次中性点接地，如图b所示。

　　2)对于三只单相电压互感器组成的星形开口三角电压互感器，其一次侧中性点同样要接地。因为电压互感器在系统中不仅有电压测量，而且还起继电保护的作用。当系统中发生单相接地时，系统中会出现零序电流。如果一次侧中性点没有接地，那么一次侧就没有零序电流通路，二次侧开口三角形线圈两端也就不会感应出零序电压，继电器KV就不会动作，发不出接地信号。

　　3)电压互感器二次接地属于保护接地，为了保证人身和设备的安全，要求除了将电压互感器的外壳接地外，还必须将二次线圈的一点可靠接地，而且只能是一点接地，不允许两点以上的接地。

　　3 电压互感器容量的选择与应用

　　电压互感器二次绕组的容量输出标准值在10至500VA之间，当二次负载功率因数在0.8(滞后)、负载容量不大于标准容量时，互感器能保证幅值与相位的精度。目前的招标文件及设计图纸中，出现一种趋势，即不顾实际情况对于电压互感器二次绕组的容量要求不断加大，给成套生产厂家和电流互感器生产厂家造成困难。因为随着电压互感器容量的增大，势必造成其体积的增大，互感器厂家需要重新开模铸造，而成套厂家的柜体如KYN28和KYN61等移开式柜体的制造也已完全标准化。尤其是手车的空间是有限的。其实在大多数情况下，只要复核一下二次元件的容量，常规的电压互感器的容量是完全满足要求的。因为目前的成套装置中二次原件主要为微机综合保护装置、数显表、开关状态显示仪和多功能电子表。翻阅这些产品厂家的说明书，其负荷电压功耗均不大于1VA,大多为不大于0.5VA，因此对于常规的配电室，标配的电压互感器容量完全满足要求。另外一个参数是电压互感器的极限输出值，其值在1.2倍额定一次电压下，互感器各部位温升不超过规定值，二次绕组能连续输出的视在功率值。实际应用中，存在不管其二次负荷的容量，把极限输出值做额定输出值使用，操作电源和控制电源都从电压互感器的二次绕组上取，走向另外一个极端。目前常见的配电系统中断路器柜通常在十台左右，为了安全可靠起见，在设计制作成套装置时，其操控电源需要单独设置一台电压互感器，容量在1—3kVA之间是一种比较经济实惠的方式。

　　4 电压互感器柜的安装位置

　　在单母线系统中，如果采用直流操控电源或采用交流操控电源但电源由另外系统中引入，则电压互感器柜通常放置在进线柜、计量柜之后。如果操控电源由电压互感器柜引入，则电压互感器柜可以放置在进线断路器柜之前。这就要根据实际情况而定，不能笼统的要求将电压互感器柜放置在进线断路器柜之前。某主管部门不顾实际情况曾强制要求将电压互感器柜放置在进行断路器柜之前，我认为这是不妥的。系统图见下图A所示，这样一旦电压互感器柜发生爆炸等严重的故障往往会因为没有后备保护而造成上一级断路器跳闸或越级跳闸引起大范围内的损失。如果将上图A改为图B所示系统图，则如果出现这种情况，进线断路器柜则能在第一时间将故障回路切除，避免事故扩大化，平时检修维护时，也不用通知上一级的变电站(通常是供电部门管辖的变电站),从而带来很多的便利。如果整个系统容量较小，需要从电压互感器引入操控电源，将电压互感器放置在断路器柜之前也是可以的，或者将其与进线断路器放置在同一柜体内。只要条件允许，最好将电压互感器单独放置，最起码放置在一个单独的功能单元内。设计时需注意将电压互感器放置在检修隔离开关之后，或者具有隔离功能的小车内。这样一旦出现事故，不会使得事故扩大化，也给检修带来方便。

　　所以在实际设计生产中，尽量把电压互感器柜置于进线断路器柜之后，操控电源如果需由电压互感器引入，可采用一只独立的取操控电源的电压互感器，是比较稳妥的方式。另外如果两段母线要求进线备投的，根据备投条件要求，还需要在进线端装设取样用的电压互感器。

　　5 关于电压互感器柜消除谐振的措施

　　中压电压等级电网产生铁磁谐振，发生铁磁谐振 时产生的较高过电压和较大的过的过电流，极易使电力设备的绝缘损坏，是导致电压互感器烧损。常用的消除谐振的措施如下：

　　(1)在三相电压互感器一次侧中性点串接串接消谐器或在电压互感器二次开口三角处电压互感器的开口三角绕组处直接装设消谐装置。在电压互感器一次侧中性点与地之间串接消谐器，是指安装在6-35kV电磁式电压互感器一次绕阻Yo结线中性点与地之间的非线性电阻器，起阻尼与限流的作用，在设计制作成套装置时，无论客户有无要求，都应在一次侧加装消谐器。

　　在电压互感器的开口三角绕组处直接装设消谐装置，目前常用微机型铁磁谐振消除装置。当发生谐振时，消谐装置动作较可靠，还可以记录故障时的电压、振荡频率等参数，利于事故分析。

　　对于是否在同一配电系统中的电压互感器一次侧中性点加装一次消谐器和二次侧同时加装二次消谐器的问题，有文献认为二者分开装置在不同的电压互感器上为宜。尤其是电缆使用较多的10kV配电网，大多发生分频谐振。若有多台电压互感器参与了谐振，则更是无助于消谐作用，而且还可能因作用在二次消谐器上的过电压得不到及时消除，且时间较长时而被损坏，从而进一步损害电压互感器。

　　加装一次消谐器后因为对电压互感器中性点的绝缘要求较高，所以在设计一次消谐器时注意区分半绝缘电压互感器和全绝缘电压互感器所选用的一次消谐器型号是不相同的。

　　(2)采用抗谐振型的电压互感器。抗谐振型的电压互感器又称四相电压互感器。其原理都是在高压侧中型点串入零序电压绕组，由于二次侧接近开路，将使三种频率的铁磁谐振最低动作电压提高到极大的数值，则几乎不会产生谐振触发电压。

　　(3)选择励磁特性好的电压互感器或改用电容式电压互感器及电子式电压互感器。普通型电磁式电压互感器应选用励磁特性良好、铁心不易饱和的型号及生产厂家。电容式电压互感器可避免电压互感器本身与对地电容之间发生谐振，但电压互感器本身的分压电容和电感线圈之间可能产生谐振。

　　总之，要根据电力网的具体情况和运行方式区分对待，选择合理的电压互感器及其安装与保护方式。

　　参考文献：

　　(1) 汤继东 中低压电气设计与电气成套技术 中国电力出版社 2010

　　(2) 白瑞雪等 电磁式电压互感器铁磁消谐的清除措施 大众用电 2009(11)：26--27