高中物理 第4章 远距离输电 第2节 变压器 电压互感器素材 鲁科版选修3-2（通用）

高中物理 第4章 远距离输电 第2节 变压器 电压互感器素材 鲁科版选修3-2（通用）

电压互感器 ‎ 电压互感器实际上是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通φ，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。电压互感器将高电压按比例转换成低电压，即100V，电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等；主要是电磁式的（电容式电压互感器应用广泛），另有非电磁式的，如电子式、光电式。‎ ‎　　电压互感器的运行情况相当于2次侧开路的变压器，其负载为阻抗较大的测量仪表。‎ ‎　　副边电流产生的压降和励磁电流的存在是电压互感器误差之源。‎ ‎　　电压互感器副边不能接过多的负载；且要求铁心不饱和(0.6-0.8T)。‎ ‎　　注意事项：‎ ‎　　1．电压互感器在投入运行前要按照规程规定的项目进行试验检查。例如，测极性、连接组别、摇绝缘、核相序等。‎ ‎　　2．电压互感器的接线应保证其正确性，一次绕组和被测电路并联，二次绕组应和所接的测量仪表、继电保护装置或自动装置的电压线圈并联，同时要注意极性的正确性。‎ ‎　　3．接在电压互感器二次侧负荷的容量应合适，接在电压互感器二次侧的负荷不应超过其额定容量，否则，会使互感器的误差增大，难以达到测量的正确性。‎ ‎　　4．电压互感器二次侧不允许短路。由于电压互感器内阻抗很小，若二次回路短路时，会出现很大的电流，将损坏二次设备甚至危及人身安全。电压互感器可以在二次侧装设熔断器以保护其自身不因二次侧短路而损坏。在可能的情况下，一次侧也应装设熔断器以保护高 ‎　　压电网不因互感器高压绕组或引线故障危及一次系统的安全。‎ ‎　　5．为了确保人在接触测量仪表和继电器时的安全，电压互感器二次绕组必须有一点接地。因为接地后，当一次和二次绕组间的绝缘损坏时，可以防止仪表和继电器出现高电压危及人身安全。‎ ‎　　施工、安装要点 ‎　　1、副边绕组连同铁心必须可靠接地。‎ ‎　　2、副边绝对不容许短路[3]。‎ ‎　　---------------------------------------------------------------------‎ ‎　　电压互感器铭牌标志 ‎　　电压互感器型号由以下几部分组成，各部分字母，符号表示内容：‎ ‎　　第一个字母：J——电压互感器；‎ ‎　　第二个字母：D——单相；S——三相 ‎　　第三个字母：J——油浸；E——浇注；‎ ‎　　第四个字母：数字——电压等级(KV)。‎ ‎　　例如：JDJ-10表示单相油浸电压互感器，额定电压10KV。‎ ‎　　额定一次电压，作为互感器性能基准的一次电压值。‎ ‎　　额定二次电压，作为互感器性能基准的二次电压值。额定变比，额定一次电压与额定二次电压之比。‎ ‎　　准确级，由互感器系统定的等级，其误差在规定使用条件下应在规定的限值之内 ‎　　负荷，二次回路的阻抗，通常以视在功率(VA)表示。‎ ‎　　额定负荷，确定互感器准确级可依据的负荷值。‎ ‎　　电压互感器的作用 ‎　　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。简单的说就是“检测元件”。‎ ‎　　电压互感器的接线方式 ‎　　电压互感器的接线方式很多，常见的有以下几种：‎ ‎　　（1） 用一台单相电压互感器来测量某一相对地电压或相间电压的接线方式 ‎　　（2） 用两台单相互感器接成不完全星形，也称V—V接线，用来测量各相间电压，但不能测相对地电压，广泛应用在20KV以下中性点不接地或经消弧线圈接地的电网中。‎ ‎　　（3） 用三台单相三绕组电压互感器构成YN，yn，d0或YN，y，d0的接线形式，广泛应用于3~220KV系统中，其二次绕组用于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，供接入交流电网绝缘监视仪表和继电器用。用一台三相五柱式电压互感器代替上述三个单相三绕组电压互感器构成的接线，除铁芯外，其形式与图3基本相同，一般只用于3~15KV系统。‎ ‎　　（4） 电容式电压互感器接线形式。‎ ‎　　在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，为了测量相对地电压，PT一次绕组必须接成星形接地的方式。‎ ‎　　在3~60KV电网中，通常采用三只单相三绕组电压互感器或者一只三相五柱式电压互感器的接线形式。必须指出，不能用三相三柱式电压互感器做这种测量。当系统发生单相接地短路时，在互感器的三相中将有零序电流通过，产生大小相等、相位相同的零序磁通。在三相三柱式互感器中，零序磁通只能通过磁阻很大的气隙和铁外壳形成闭合磁路，零序电流很大，使互感器绕组过热甚至损坏设备。而在三相五柱式电压互感器中，零序磁通可通过两侧的铁芯构成回路，磁阻较小，所以零序电流值不大，对互感器不造成损害。‎ ‎　　下图为电压互感器接线图:‎ ‎　　电流互感器二次不能开路的原因是：电流互感器的一次电流很大，如果二次出现开路就相当于把一次电流直接加到二次,轻则造成互感器的烧毁，使电流表读数不中，重则造成烧毁电器设备和威胁人身安全．‎ ‎　　[1][2]是因为：电压互感器的一次电压非常大，如果二次侧短路，那么就相当于把一次的电压直接加到二次册，会造成电压表读数不准，设备的烧怀和人身安全受威胁．‎ ‎　　所以在对互感器的接线时一定分清类型，接队线路