浅析电压互感器选择

摘要：电压互感器是电力系统中的一种重要电气设备，它将高压电网电压变换为低压电网的电压。如果没有电压互感器，高压电网的电能不能按电压等级逐级分配到各电压等级的变电站，就无法保证用户和其他设备的安全运行。目前，世界各国都非常重视电压互感器的选择，尤其是对重要负荷以及有较高供电可靠性要求的用户，更是十分重视。本文对电压互感器选择进行了探讨。

关键词：电压互感器；选择；分析

在高压电气设备的运行中，电压互感器是一种重要的测量仪表和保护设备，其工作好坏直接影响到电气设备的安全运行。它所用的绝缘材料，绝缘结构等，都直接影响其使用寿命和可靠性。在高压电气设备的选择中，电压互感器是其中非常重要的一个环节。在选择过程中必须严格按照以下原则来进行。

一、电压互感器在电力系统中的作用

1.电压互感器的分类和应用

电压互感器按用途分，主要有以下几类：（1）测量用电压互感器：如用来测量电压、电流、功率等参数的电压互感器。（2）保护用电压互感器：如用于防止发电机的励磁涌流，防止变压器的铁心饱和，防止线路电容电流的反作用，防止线路单相接地等。（3）自动装置用电压互感器：如用于测量线路故障点电流、功率、频率和其他参数，还用于测量仪表和继电器等。（4）继电保护用电压互感器：如用于继电保护中，以防止短路故障，还用于保护装置中，以测量回路的阻抗。

2.电压互感器的基本要求

能正确反映一次系统的电压。能在高电压的情况下，测量和计量二次回路的电压。能防止电气设备绝缘因过电压而损坏。能将高电压在较小的二次设备内部进行转换。不能与其它高电压、大电流的电气设备相连接。不应与继电保护、自动装置、测量仪表及控制装置等用电设备相连接。不应作为其它电气设备的保护或控制信号元件使用。体积小，重量轻，安装和操作方便。在电网正常运行时，能安全可靠地工作。电压互感器的额定电压应比被测量仪表或信号装置的额定电压高10%～15%，并应根据被测量仪表和信号装置的容量大小选择适当等级的互感器。

3.电压互感器在电力系统中的作用

电压互感器在电力系统中主要用于测量一次电压，通过测量二次回路的电压来判断设备的工作情况，并将测量结果与设定值进行比较，从而对设备是否正常运行进行判断。电压互感器在电力系统中主要用于测量一次侧电压，这是因为一次侧的高压（380V）电压，通过高压互感器转换为低压（220V）或低压（36V）的电流后，再与设定值进行比较。通过测量电压来判断设备是否正常运行，其优点在于不会因为线路绝缘老化而出现误报的情况，且可以对线路及设备是否正常运行进行判断。但缺点在于设备运行时会产生一定的热量，在夏季温度会升高。同时由于其是一次侧的高压电压通过二次侧转换为低压（220V）或低压（36V），故设备运行时会产生较大的电磁能损耗，其产生的热量可能会导致部分设备绝缘老化、烧毁。

二、电压互感器选择

1.按电压等级选择

在正常情况下，220 kV及以下电压互感器的一次侧（高压侧）和二次侧均应分开。但在特殊情况下，如：检修时，一次回路停电检修时，二次侧必须合闸。在电网正常运行时，35 kV及以下电压互感器的一次绕组与系统正常运行时一次绕组之间应有隔离措施；二次绕组与系统正常运行时一次绕组之间应有明显的断开点。35 kV及以下电压互感器的二次绕组接入母线前应加隔离开关。

2.按实际安装情况选择

用于电压互感器二次侧的电压互感器，一次侧应有良好的绝缘。电压互感器应能承受额定工作电压，当其一次侧为额定电压的60%时，二次侧额定电流不小于1A。用于保护用的电压互感器，一次侧应有良好的绝缘；二次侧应能承受其额定工作电压。用于测量用的互感器，在其一次侧与二次侧之间应有一定容量的接线套管，以便有效地保护互感器和二次回路。用于测量用的电压互感器，应与保护用的电压互感器分开安装在各自回路中。当其一次、二次回路分开安装时，应考虑各自回路的工作条件。

3.按负载性质选择

电压互感器按负载性质分为高压电压互感器和低压电压互感器。高压电压互感器用于大容量的电气设备，其特点是要求电气设备绝缘水平高、耐压性能好、二次侧有良好的接地。高压和低压电压互感器在使用时，都必须满足上述两种要求。如果不按上述要求选用，则会造成在运行中发生事故。因此，高压和低压电压互感器的选择必须根据负载性质来确定。电力系统中有大量的变压器、电容器、电抗器等电器设备，它们都是高低压设备，为保证供电质量和安全，对这些电力设备都有专门的保护措施。对于保护用电压互感器，应根据保护系统的接线方式和所使用的继电保护方式来选择，使继电保护能正确动作。

4.按系统接线要求选择

电压互感器是利用电磁感应原理，将一次侧电压互感器的二次绕组的一次侧（或二次侧绕组）与二次负载连接起来的装置，以达到测量、计量和控制目的。一般情况下，系统中并不需要电压互感器，而只需要其一次侧能够满足测量、计量和控制的要求。（1）用于测量时，电压互感器应接在一次侧，电压互感器应装在二次侧，以满足二次负荷的要求。（2）用于计量时，电压互感器应装在一次侧，并应装设二次熔断器及接地线。（3）对于可通过带负荷直接更换的断路器、隔离开关和负荷开关等高压电气设备的控制回路来说，其一次侧需要接入相应的电压互感器。

5.按短路容量计算确定

按短路容量计算选择电压互感器时，应使电压互感器的额定容量不低于当线路短路容量时电压互感器的最大负荷值。如果线路短路容量小于线路所需最大短路电流，则电压互感器的额定容量就不能低于最大短路电流，否则会因过载而损坏。按变压器额定容量选择电压互感器时，应使变压器在最大负荷下运行。如果变压器在最大负荷下运行时电压互感器的额定容量也小于变压器所需最大短路电流，则将出现以下两种情况：（1）若电压互感器额定容量小于线路所需最大短路电流，则将造成电压互感器的损坏。此时，应重新计算线路所需的最大短路电流，使其大于电压互感器的额定容量，否则将使电压互感器损坏。（2）若电压互感器相数比线路所需最大短路电流少，则不会出现上述两种情况，但因其容量已小于线路所需最大短路电流，则必须重新计算线路所需的最大短路电流。当线路所需最大短路电流大于电压互感器的额定容量时，则应重新计算线路所需的最大短路电流。若不能重新计算出线路所需的最大短路电流，则可采用更换电压互感器相数或缩小电压互感器相数的方法来减少线路所需最大短路电流。在更换时应注意：更换后的电压互感器相数或缩小的相数不应大于原计算出的线路所需最大短路电流。

三、结语

电压互感器是电力系统中的重要设备，在电力系统中起到了重要作用。它可以把电网电压变换成用户所需的直流或交流电压，以便满足用电设备和继电保护的要求。同时它还能将电网电压变换成各种电流量，供保护和测量等用。但是由于其结构简单，使用方便，所以它也存在着一些不足之处：体积较大；铁芯材料为非铁磁材料，绝缘性能差；由于采用了电容式互感器，所以不能直接测量高电压；一般用于单相接地保护或保护线路故障时的隔离电源；在高压系统中，其一次侧不能直接接到高电压设备上，必须在二次侧通过低压设备（如避雷器）再接到高电压设备上。

参考文献

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