電壓互感器的基本結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

電壓互感器的基本結(jié)構(gòu)和變壓器很相似，它也有兩個(gè)繞組，一個(gè)叫一次繞組，一個(gè)叫二次繞組。兩個(gè)繞組都裝在或繞在鐵心上。兩個(gè)繞組之間以及繞組與鐵心之間都有絕緣，使兩個(gè)繞組之間以及繞組與鐵心之間都有電氣隔離。電壓互感器在運(yùn)行時(shí)，一次繞組N1并聯(lián)接在線路上，二次繞組N2并聯(lián)接儀表或繼電器。因此在測(cè)量高壓線路上的電壓時(shí)，盡管一次電壓很高，但二次卻是低壓的，可以確保操作人員和儀表的安全。

電壓互感器的基本結(jié)構(gòu)主要由繞組、鐵心和絕緣構(gòu)成。單相雙繞組電壓互感器的兩個(gè)繞組：一次繞組和二次繞組。單相三繞組電壓互感器有三個(gè)繞組：一次繞組、二次繞組和剩余電壓繞組。三相雙繞組和三繞組電壓互感器的繞組，相當(dāng)于三個(gè)單相雙繞組和三繞組電壓互感器的繞組。?

電壓互感器的鐵心有方形疊片鐵心、C形卷鐵心和環(huán)形卷鐵心三種結(jié)構(gòu)。?

方形疊片鐵心，是將硅鋼片剪成所需尺寸的方片，然后將硅鋼片一片一片疊成鐵心。這種鐵心的優(yōu)點(diǎn)是繞組繞制和絕緣方便，繞組和絕緣可以預(yù)先在繞線機(jī)上繞制好，然后裝入硅鋼片鐵心；缺點(diǎn)是鐵心之間有氣隙，磁性能低，繞組的漏磁大，電力系統(tǒng)中用的電壓互感器一般都采用這種鐵心。單相35kV及以下采用的單柱旁軛式鐵心如圖2所示，繞組裝在鐵心的中心柱上。三相電壓互感器采用的三相三柱旁軛式（又稱三相五柱式）鐵心如圖3所示，ABC三相繞組分別裝在中間的三個(gè)心柱上。110kV及以上串級(jí)式電壓互感器采用的雙柱式鐵心如圖4所示，繞組裝在兩個(gè)心柱上。

繞組一般都是空心圓柱形的，為了充分利用繞組的內(nèi)圓空間，鐵心柱的截面通常采用多級(jí)梯形，如圖5所示。級(jí)數(shù)越多，截面越接近于圓形，在一定的直徑下，鐵心柱的有效截面也越大，繞組的匝數(shù)同可相應(yīng)減小。但是級(jí)數(shù)增加，疊片的種類也隨著增多，從而使鐵心制造的工藝復(fù)雜。電壓互感器鐵心截面的級(jí)數(shù)可參照變壓器選擇。對(duì)于不同鐵心柱直徑選擇的合理級(jí)數(shù)如表4所列。

C形卷鐵心是將鐵心卷制成橢圓形，然后鋸開成C形，鋸口經(jīng)磨床磨平。兩對(duì)C形鐵心組成單柱旁軛式鐵心，如圖6所示。繞組裝在兩對(duì)C形鐵心組成的柱上。裝上繞組后，原鋸口再膠合在一起。?

C形鐵心磁性能優(yōu)于疊片鐵心，小型且大量生產(chǎn)時(shí)，制作工藝比較簡(jiǎn)單。主要用于10kV以下單相電壓互感器。?

環(huán)形卷鐵心是由硅鋼片帶直接卷制而成。由于鐵心沒(méi)有氣隙，且磁通順著硅鋼片輾壓方向通過(guò)，所以鐵心磁性能很好，卷制工藝也比較簡(jiǎn)單。繞組在環(huán)形鐵心上均勻繞制，漏磁很小，特別適合于制作精密電壓互感器。但是在環(huán)形鐵心上繞制繞組比較困難，尤其是絕緣更難處理，所以環(huán)形鐵心只能用于制作低壓精密電壓互感器。?

電壓互感器的一次和二次繞組的匝間、層間以及繞組間都有絕緣，繞組與鐵心、外殼之間也有絕緣。低壓電壓互感器的繞組主要采用聚脂薄膜絕緣。聚脂薄膜絕緣強(qiáng)度高，介電系數(shù)小，是很好的絕緣材料，但是它在高電壓下產(chǎn)生電暈，從而損壞絕緣。因而不宜用于10kV以上高壓電壓互感器。目前國(guó)內(nèi)10kV以上高電壓互感器繞組主要采用油紙絕緣。出線頭和繞組對(duì)地間的絕緣：低壓主要靠空氣絕緣，10kV左右可用樹脂澆注絕緣，10kV以上主要采用瓷套管或瓷箱絕緣。

1）對(duì)于鐵磁諧振電路，在相同的電源電勢(shì)作用下回路可能不只一種穩(wěn)定的工作狀態(tài)。電路到底穩(wěn)定在哪種工作狀態(tài)要看外界沖擊引起的過(guò)渡過(guò)程的情況。

2）PT的非線性鐵磁特性是產(chǎn)生鐵磁諧振的根本原因，但鐵磁元件的飽和效應(yīng)本身也限制了過(guò)電壓的幅值。此外回路損耗也使諧振過(guò)電壓受到阻尼和限制。當(dāng)回路電阻大于一定的數(shù)值時(shí)，就不會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的鐵磁諧振過(guò)電壓。

3）串聯(lián)諧振電路來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生鐵磁諧振過(guò)電壓的的必要條件是ω0=1/L0C《；ω。因此鐵磁諧振可在很大的范圍內(nèi)發(fā)生。

4）維持諧振振蕩和抵償回路電阻損耗的能量均由工頻電源供給。為使工頻能量轉(zhuǎn)化為其它諧振頻率的能量，其轉(zhuǎn)化過(guò)程必須是周期性且有節(jié)律的，即…1/2（1，2，3…）倍頻率的諧振。

5）鐵磁諧振對(duì)PT的損壞。電磁諧振（分頻）一般應(yīng)具備如下三個(gè)條件。

①鐵磁式電壓互感器（PT）的非線性效應(yīng)是產(chǎn)生鐵磁諧振的主要原因。

②PT感抗為容抗的100倍以內(nèi)，即參數(shù)匹配在諧振范圍。

③要有激發(fā)條件，如PT突然合閘、單相接地突然消失、外界對(duì)系統(tǒng)的干擾或系統(tǒng)操作產(chǎn)生的過(guò)電壓等。

據(jù)試驗(yàn)分頻諧振的電流為正常電流的240倍以上，工頻諧振電流為正常電流的40～60倍左右，高頻諧振電流更小。在這些諧振中，分頻諧振的破壞最大，如果PT的絕緣良好，工頻和高頻一般不會(huì)危及設(shè)備的安全，而6kV系統(tǒng)存在上述條件。