电压电流互感器（共12篇）
电压电流互感器 篇1
0 引言
为了适应并促进较低电压等级电网的数字化发展趋势, 提出了适用于6～35 kV 电网的电阻分压式电子型电压互感器 ERVT (Electronic Resistor - divider - based Voltage Transformer) [1,2,3,4]。这种 ERVT 采用电阻分压器作为传感单元, 将被测母线电压转换成与之成比例的小电压信号送信号处理电路进行滤波、移相及放大等处理, 最后输出满足 IEC60044-7标准的信号, 供测量和保护装置使用。由于信号处理单元对地电位很低, 不存在对地绝缘问题, 因而无需使用光纤进行信号传输。显然, ERVT 具有测量频带宽、动态特性好、线性范围大、绝缘结构简单、体积小、造价低、易实用化等优点。但是, ERVT 也存在明显的不足之处, 如:适用范围有限、没有实现一次系统与二次系统的完全隔离、二次系统易受一次系统的干扰等。为了克服这些缺点, 进一步简化电压互感器的绝缘结构, 现提出一种基于电压-电流变换和弱电流检测技术的电子式电压互感器 EVCVT (Electronic Voltage - Current - conversion - based Voltage Transformer) 。
1 组成原理
基于电压-电流变换和弱电流检测技术的 EVCVT 的组成结构与工作原理如图1所示。
由图1可见, EVCVT 由电压-电流变换元件 ZVI、弱电流检测处理装置以及保护间隙 S 等3部分组成。其中, 电压-电流变换元件 ZVI 选用精密线性复阻抗, 它的一端接于被测母线, 另一端接地。流经 ZVI 的电流 Ix 与母线电压 Ux 之间呈现线性关系, 二者之间的关系见式 (1) :
Ux=ZVIIx (1)
由式 (1) 可知, 如果复阻抗 ZVI 的阻抗值 zVI 与阻抗角 φz 为固定值, 则电压 Ux 与电流 Ix 之间就会存在固定的比例关系和固定的相位关系, 比例因子为 zVI, 相位差为 φz。由于电压-电流变换元件为精密线性元件, 只要适当选取阻抗值 zVI, 电压-电流变换元件 ZVI 就可以把被测母线电压 Ux 按固定比例关系 (1/zVI) 转换为毫安级别的弱电流 Ix, 而且电压到电流变换过程中所产生的固定的相位偏差取决于变换元件的阻抗角 φz。
弱电流检测处理装置是利用电子测量技术和微机检测技术实现的电子检测处理装置, 由弱电流传感单元、数据处理单元以及信号输出单元3个部分组成, 其主要功能如下:
a. 实现对电压-电流变换元件接地引线中毫安级别弱电流 Ix 的精确测量;
b. 根据式 (1) , 将电流 Ix 的测量结果换算成被测母线电压 Ux;
c. 以模拟信号形式输出被测电压信号, 供模拟仪表与模拟保护装置使用;
d. 以数字信号形式输出被测电压信号, 供数字仪表以及数字保护装置使用。
由于电子检测处理装置安装于电压-电流变换元件的接地侧, 其对地电位非常低, 不存在对地绝缘问题。因此, 它与二次装置之间的连接不必使用光纤传输, 且对供电电源也无特殊要求。但是, 如果在 EVCVT 的运行中出现接地不良 (接地线松动或断线) , 一次侧的高电压将会窜入到二次侧, 将会严重威胁二次设备与人身安全。为了避免这种情况, 在 EVCVT 的一次侧设置了保护间隙 S, 其击穿电压应远小于电流取样元件 TA 的隔离电压。
2 电压-电流变换
如上所述, 电压-电流变换元件 ZVI 负责完成被测母线电压到毫安级别弱电流的转换。为保证电压互感器有较高的准确度, 变换元件需选用精密线性元件, 而且变换元件必须具有较高的稳定性。理论上, 电压-电流变换元件可以使用电阻、电容及电感组成的复阻抗。但在实际工程应用中, 电压-电流变换元件易使用纯电阻或者纯电容2种元件, 以简化变换元件的绝缘结构与制造工艺, 同时还可简化对电压到电流变换过程中产生的相位偏差所做的软件补偿或硬件补偿。电阻变换元件适合于6～35 kV 中压电网, 而电容变换元件则适合于110～220 kV 高压电网, 甚至适合于330 kV 以上的超高压电网。受篇幅所限, 这里仅讨论电阻变换元件作为电压-电流变换元件的情况。
用纯电阻元件构成电压-电流变换元件 ZVI 时, 变换元件仅完成被测母线电压到毫安级别弱电流的转换, 且在电压到电流变换过程中不产生相位移, 即输出电流与被测电压同相位。这时, ZVI=RVI, 由式 (1) 可知, 电压与电流之间的变换关系见式 (2) 。
Ux=RVIIx (2)
为了实现母线电压到毫安级别弱电流的转换, 电压-电流变换元件的额定阻值可按式 (3) 选择。
RVI=UN/IN (3)
式中 UN 为电网的额定电压 (V) ;IN 为变换元件的额定电流 (A) 。
变换元件的额定电流应选择毫安级别的电流。增大额定电流虽然可以使得电流测量变得更为容易, 但也会使互感器从电网吸收过多的能量, 增大变换元件的功率损耗而引起较大的温升, 影响变换电阻阻值的温度稳定性, 从而增加测量误差而影响互感器的准确度。反之, 如果额定电流过小, 则易受电晕放电电流和绝缘漏电电流的影响, 也会增大测量误差而影响互感器的准确度, 而且易受外部电磁场的干扰[1,2,3]。与毫安级额定电流相对应, 电压-电流变换元件的额定阻值为兆欧级。
为了保证电压-电流变换元件阻值的温度稳定性, 变换电阻的额定功率可按式 (4) 确定。
PN=KrUNIN (4)
式中 Kr 为裕度系数, 1.5≤Kr≤2;PN 为电压-电流变换元件的额定功率 (W) 。
变换电阻在工作过程中会因消耗电能而产生热量, 从而引起电阻元件的温度变化, 进而引起其阻值发生改变, 影响其阻值稳定性。为充分保证变换元件阻值的温度稳定性, 必须保证电阻额定功率大于正常工作条件下变换电阻消耗的实际功率。因此, 式 (4) 中引入了裕度系数, 裕量的大小视具体散热条件而定[3]。通常情况下, 裕度系数可取1.5～2。
高阻、高压的厚膜电阻具有高阻值、高耐压、高稳定性等特点, 非常适合用作电压-电流变换元件。其最大阻值可达2 GΩ, 单体工作电压可达40 kV (交流有效值) , 温度系数以及电压系数可以做得很低, 高稳定性的厚膜电阻经受冲击试验后阻值非常稳定, 而且阻值可以做得很精确, 外形尺寸也很小, 完全适合于6～35 kV 中压电网的电压测量[3,4,5]。
为了减少电压互感器的测量误差, 保证 EVCVT 有较高的准确度, 在电压-电流变换元件的设计中, 除了电阻元件种类的正确选择及元件参数的合理选用外, 还必须做到合理的结构设计, 以减小杂散电容的影响。电阻变换元件的对地杂散电容是影响电压互感器性能的主要因素, 减少变换元件对地杂散电容的影响是改善电压互感器特性的重要措施, 而合理的结构设计可明显地减少对地杂散电容的影响, 并将其影响限制到允许的范围内[1,2,3,4]。与电阻分压式电压互感器中的电阻分压器相比, EVCVT 中的电压-电流变换元件没有中间抽头, 不存在上、下臂元件间的配合问题, 因而其结构更为简单。但从减少对地杂散电容的影响以及满足绝缘要求等方面看, 电压-电流变换元件的结构设计与电阻分压器的结构设计相同。因此, 电压-电流变换元件的结构设计可参阅文献[1,2,3,4,5], 这里不再赘述。
3 弱电流检测
如上所述, 电压-电流变换元件把被测母线电压按照固定的比例关系变换为毫安级别的弱电流, 而且对于电阻变换元件而言, 从电压到电流的变换过程中不会产生相位移, 即保持输出电流与被测电压同相位。因此, 只要准确测量出弱电流 Ix, 就可以在数据处理电路中很容易地计算出被测母线电压 Ux。由此可见, EVCVT 把高电压测量问题转化成了弱电流的检测问题。很显然, 弱电流的精确测量是实现 EVCVT 的关键技术。事实上, 弱电流精确检测技术已比较成熟, 而且已广泛应用于电力设备的在线监测中[6,7,8]。因此, 基于电压-电流变换以及弱电流检测技术的 EVCVT 在技术上完全可行。
在 EVCVT 中, 弱电流传感单元实现对电压-电流变换元件接地引线中毫安级别弱电流的精确测量, 因而是 EVCVT 中极为重要的环节, 其组成与工作原理如图2所示。由图2可知, 弱电流传感单元主要由2部分组成:弱电流传感器 (TA) 和信号调理电路。其中, 弱电流传感器实现对弱电流信号的取样, 而信号调理电路则实现对取样信号的预处理。
弱电流传感器可采用多匝串入式电磁线圈或单匝穿心式电磁线圈, 以实现弱电流信号的隔离测量。对于多匝串入式电磁线圈, 因其一次绕组匝数较多, 因而对弱电流信号的变化反映较为灵敏, 二次侧输出信号较强, 有利于提高信号传输的信噪比, 但这种传感器需要串入到电压-电流变换元件接地引线中, 使用不够方便。而对于单匝穿心式电磁线圈则恰恰相反, 因其原边绕组仅为一匝, 反映弱电流信号变化的灵敏度较差, 二次侧输出信号的幅值较小, 信号传输的信噪比较低。但它不需串入到电压-电流变换元件的接地引线中, 而是直接套装在变换元件的接地引线上, 使用非常方便, 且安全性较高, 因而在电力系统弱电流检测中得到了广泛应用[6,7,8]。
信号调理电路主要由电流-电压变换电路、滤波电路、相位补偿电路及线性放大电路等部分组成, 负责完成对取样信号的滤波、相位补偿及信号放大, 从而输出与被测电流成比例且同相位, 同时满足 A/D 电路输入要求的电压信号。需要特别强调的是, 为保证 EVCVT 的准确度, 减少测量误差, 信号调理电路必须采用温度稳定性高、线性度好的精密电子元件。目前, 我国一些公司已能提供产品化的、将弱电流传感器与信号调理电路合二为一的高精度电量传感器, 如:WB-I 411系列交流电流隔离传感器, 可以实现毫安级别弱电流的精确测量。WB-I 411系列电流传感器的输入标称值系列为1 mA、2 mA、5 mA、10 mA、20 mA、50 mA、100 mA 等, 线性测量范围为0～120 % 标称输入, 精度等级为0.1级, 频率范围为25 Hz～5 kHz。WB-I411采用新型电磁隔离, 隔离电压大于2.5 kV DC (1 min) , 可完全满足 EVCVT 中毫安级别弱电流的检测需要, 可以用作 EVCVT 中的弱电流传感单元。
4 数据处理与信号输出
数据处理单元主要由数据采集电路与微机系统组成。它对弱电流传感单元输出的电压信号 UAD 进行采样保持、模数转换, 完成数据处理与换算, 并对前级测量误差进行软件补偿[9,10], 从而得到数字形式的被测母线电压。为了保证电压互感器的准确度, 模数转换电路必须选用高分辨率的高速 A/D 器件。至于微机系统, 则可根据对电压互感器的性能要求, 选择微控制器 (MCU) 系统或者数字信号处理器 (DSP) 系统。
信号输出单元包括模拟输出电路和数字输出电路, 以满足 IEC60044-7标准对输出信号的要求。模拟输出电路对数据处理单元得到的数字信号进行数模转换、平滑滤波及信号放大, 以模拟信号形式输出被测电压 (二次电压) 。模拟输出电路必须采用温度稳定性高、线性度好的精密电子元件, 以减少测量误差, 从而保证 EVCVT 的准确度。 数字输出电路采用 RS-485串行接口, 用以直接输出数字信号形式的被测电压。串行口设计成半双工双向通信口, 以适应 EVCVT 的2种工作模式:设置与调试模式/正常运行模式。在设置与调试模式下, PC 机 (上位机) 以“命令/应答”方式与 EVCVT 通信, 完成 EVCVT 的设置与调试。在正常运行模式下, EVCVT 以“命令/无应答”方式主动地不断向数字仪表、数字保护装置或合并单元发送电压数据[11]。EVCVT 必须采取适当的硬件措施[12]和软件措施[13] , 以保证装置通信的可靠性, 从而保证二次系统可靠工作。
5 结语
EVCVT 利用电压-电流变换和弱电流检测技术实现电网电压的精确测量。与传统电压互感器相比, EVCVT 具有绝缘结构简单、体积小、重量轻、线性度好、动态范围宽、暂态性能好等优点, 而且不会引起电网的铁磁谐振, 更容易与数字仪表及微机保护接口。与光电式电压互感器相比, EVCVT 不存在供电难题, 其数字输出接口为常用的 RS-485口, 因而更容易取得实用化进展, 对中压或高压电网尤其如此。与电阻或电容分压式电压互感器相比, EVCVT 的电压-电流变换元件的结构比分压器更简单, 而且实现了一次系统与二次系统的完全隔离, 因而其使用安全性更高。总之, EVCVT 的推出与应用必将大大推动变电站尤其是6～35 kV 变电站的数字化进程。
电压电流互感器 篇2
什么是电流
电流，是指电荷的定向移动。电源的电动势形成了电压，继而产生了电场力，在电场力的作用下，处于电场内的电荷发生定向移动，形成了电流。
电流的大小称为电流强度(简称电流，符号为I)，是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量，每秒通过1库仑的电量称为1「安培」(A)。安培是国际单位制中所有电性的`基本单位。除了A，常用的单位有毫安(mA)、微安(μA)。
串联电路的特点
开关在任何位置控制整个电路，即其作用与所在的位置无关。电流只有一条通路，经过一盏灯的电流一定经过另一盏灯。如果熄灭一盏灯，另一盏灯一定熄灭。
优点：在一个电路中，若想控制所有电路，即可使用串联的电路;
缺点：只要有某一处断开，整个电路就成为断路，即所相串联的电子元件不能正常工作;
电压电流互感器 篇3
常考的知识点有：电流方向的确定，连实物图和设计电路，电路的三种状态（尤其是短路），识别电路的两种连接方式及串联、并联电路的电流和电压特点等知识.
第1节 电路图
[重点考点]
电路图是每年中招必考的内容，它包括三种题：已知电路图连接实物、由实物连接画电路图和根据要求设计电路.解决这三种题的要点都是“会读电路（或实物连接）图”.怎么读电路图呢？我们可以从电源的正极出发，沿电流方向读出每条支路上的元件（包括电流的分支点和汇合点），最后回到电源的负极.在读电路图时，电流表可以看成是“导线”，电压表可以看成“断路”，也可先把电压表去掉，弄明白电路的连接方式，并把电路连接完成后，最后把电压表并联到所测电路的两端.
[中考常见题型]
例1 根据图1中的图甲连实物图乙.
思路分析：先读电路图：电流由正极出发，经过开关和滑动变阻器后分两支，一支路通过电流表A、电灯L1回到负极，另一支经过电灯L2回到负极.这样边读边连即可完成解题.答案如图2.
点评：在连接电路实物时，一定要注意分支点，本题中电流流过滑动变阻器后分两支，也就是说滑动变阻器在干路上.导线ba的a端接电流表的c端（“3”接线柱）更好.另外还要注意滑动变阻器的连接方法（一般为“一上一下”，当滑片位于一端时，要把最大阻值接入电路）和电表正负接线柱的接法.根据电路图连接实物和由实物连接画出电路图的解题要点是相同的.又如图3所示，你能读出电路的连接情况并画出电路图吗？（A图电流由正极出发，过开关以后分两支，一支经电流表和电灯乙回负极，另一支经电灯甲回负极；B图电流从正极出发，经过开关和电流表后分两支，一支经电灯乙回负极，另一支经电灯甲回负极.A图的电流表在支路上，测的是通过乙灯的电流，B图中电流表在干路上测的是两灯并联后的总电流.电路图略）
由于实物图的接线太多，不宜评卷，近几年中招题中，多把实物图的连接只留一两条接线让你完成.如2007年湖北黄冈卷，就是采用这种方式考查电路的连线.
例2 （2007年黄冈）在用电流表、电压表测小灯泡功率的实验时，灯泡上标有“3.4V”字样.小红设计了实验电路图，如图4甲所示，并连接了部分实物电路，如图4乙所示.请帮助小红完成实物电路的连接.
思路分析：本题解题的方法同前面所讲的一样，把电压表去掉，首先完成主电路的连接，即根据电路图首先把电源、开关、电流表、滑动变阻器和小灯泡串联起来，然后再把电压表并到小灯泡的两端.在连接的过程中要注意滑动变阻器的对应关系（如要求滑片向右移动时，电阻变大）和电压表的量程（0～15 V）.如图5所示.
例3 刘刚同学在物理实践活动中，准备设计一种测定油箱内油面高度的装置．所用器材和电路元件如图6所示，R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，R′是定值电阻，油量表由电压表改装而成．要求：油面浮标上升时，油量表的示数变大；反之，油量表的示数变小．请你帮助刘刚同学将定值电阻R′和油量表连入电路合适的位置．
思路分析：根据题目要求即油量表是电压表，且浮标上升时，滑动变阻器接入电路的阻值变小，油量表的示数要变大，所以，电阻R′应和滑动变阻器串联（若二者并联，油量表将测量电源的电压，示数不会变化），根据串联电路中电压的分配和电阻成正比的特点，油量表只能并在电阻R′两端.答案如图7所示.
第2节 电流的方向
[重点考点]
电荷的定向移动形成电流，这里所指的电荷，可能是正电荷，也可能是负电荷，也可以是正、负电荷同时移动.如金属导电靠的是负电荷（自由电子）的定向移动，酸、碱、盐的水溶液导电，靠的是正、负离子的同时移动等.不管是什么电荷形成的电流，物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流的方向.所以，在金属导体中，电流的方向和自由电子移动的方向相反.
[中考常见题型]
例4 电视机显像管尾部的热灯丝发射出来的电子高速撞击到荧光屏上，使荧光屏发光，则在显像管内的电流方向是_____.
思路分析：因为显像管内的电流是热灯丝发射出来的电子定向移动形成的，电子定向移动的方向是从热灯丝到荧光屏，所以电流的方向是从荧光屏到显像管.
点评：关于电流的方向，中招常从两个方面考查：一是从电荷的移动方向上，如上题；二是从电路上，在电源的外部，电流的方向是从电源的正极出发，经用电器回到电源的负极，在电源内部，电流是从电源的负极流向正极.如图8所示，闭合开关后，电灯中电流的方向是从B流向A.
第3节 电路的三种状态
[重点考点]
电路有三种状态：通路、断路和短路.在这三种状态中，中招考查短路知识点的题较多.短路有两种情况：电源短路和用电器短路.电源短路是指有一根导线直接从电源的正极连接到负极，这样电路中电流很大，容易烧坏电源和电路；用电器短路是指某一用电器的两个接线柱间有一根导线相连，使该用电器不能工作.
[中考常见题型]
例5 （2006年河北课改区）如图9所示，电源电压一定，关于电路的工作情况，下列说法正确的是（）.
A. 只闭合S1时，两只灯泡是串联的
B. 若先闭合S1，再闭合S2，电压表读数不变，电流表读数变大
C. 若电压表和电流表位置对调，闭合S1、S2后，则两表都被烧坏
D. 若灯L1被短路，闭合S1、S2后，则灯L1不亮，电流表损坏
思路分析：只闭合S1时，电流从正极出发，经开关S1、电流表、灯L1后回到负极，这时，电路中只有一个灯泡发光，所以选项A错误.
先闭合S1时，电压表测的是灯L1两端的电压，也是电源电压，电流表测的是通过灯L1的电流.再闭合S2，两电灯并联，电压表测的依然是灯L1两端的电压，也是电源电压，电流表测的是两灯并联后的总电流，所以，电压表的示数不变，电流表的示数变大.选项B正确.
若两表位置对调，由于电压表的电阻很大，在电路中相当于“断路”，电路中几乎没有电流通过，所以，电流表不会被烧坏，电压表显示的依然是电源电压，两表都不会被烧坏.选项C错误.
开关都闭合后，电路中只有两个支路，当灯L1支路被短路（可以把灯L1看成导线）时，跟它并联的L2支路也被短路，两灯都不亮，电流表容易被烧坏.电压表也被短路，其示数为零，不会被烧坏.所以选项D错误.选B.
点评：这是一个结合实物电路的连接来分析电路的三种状态的综合题，此实物图的分析难度大，可以先画出它的电路图，如图10所示，再进行分析，这样就更方便快捷些.一定要明确，从电路的分支点到电路的汇合点，若有一条路是导线，那么跟该支路并联的所有支路都被短路，电流全部从这条导线支路通过.另外，在分析电路的连接情况时，可以先把电压表看成“断路”，电流表看成“导线”，电路的连接情况清楚后，再确定两表所测的对象.在设计电路时，绝对不允许电源被短路.如图11所示，你能分析当开关都断开时和开关都闭合时电路的连接情况吗？（开关都断开时，电阻R1和R3是串联的，电流表测电路中的电流，电压表测电阻R3两端的电压；当开关都闭合时，电阻R3被短路，电压表也被短路，电阻R1和R2并联，电流表测干路上的总电流）
第4节 串、并联电路的特点和识别
[重点考点]
串联电路的特点是：电流只有一个回路，一个用电器停止工作，其他的用电器都不能工作.并联电路的特点是：电流有两个以上的回路，一个用电器是否工作，不影响其他的用电器.中考常用两种方式切入考查此知识点，一是从实际生活中表现出来的电现象上考查，如红绿灯电路是怎样连接的，根据红、黄、绿三灯都可以单独工作这种常见现象，可判断它们是并联的；节日小彩灯的连接方式，题目中交待，当一个灯泡坏了，其他的灯泡都不能工作，根据这一现象，判断小彩灯的连接方式是串联的.二是根据电路图进行判断.若电流从正极流到负极的过程中有分支，则电路是并联的，若没有分支，电路是串联的.
[中考常见题型]
例6 （2007年福州）抽油烟机装有照明灯和排气扇.使用中，有时需要它们单独工作，有时需要它们同时工作.下图所示的四个电路中，你认为符合上述要求的是（）.
思路分析：根据题目要求，两用电器能单独工作，可以判断它们一定是并联的，而且开关应在各自的支路上.选A.
点评：判断电路的串联和并联的题型有两种：一是判断实际电路的串、并联，这时需判断用电器能否单独工作，能单独工作的各用电器间是并联的，否则不是；二是判断电路图的串、并联关系时，看电流从正极流到负极过程中有没有分支，若有，分支的几条支路间的用电器就是并联的.
第5节 电流表和电压表在电路中的连接
[重点考点]
电流表必须跟被测电路串联，电压表必须跟被测电路并联.中考常以填“○”中电表类型的形式考查这个知识点.而且，判断电流表测的是通过哪个用电器的电流，电压表测的是哪部分电路两端的电压，也常常出现在命题中.
[中考常见题型]
例7 （2007年兰州）如图12所示电路中，甲、乙两处分别接入电流表或电压表.当开关闭合后，为使两灯均能发光，则（）.
A． 甲接电流表，乙接电压表
B． 甲、乙均接电流表
C． 甲、乙均接电压表
D． 甲接电压表，乙接电流表
思路分析：因为要求两灯均能发光，所以，甲表一定要通过电流，应是电流表，乙表一定不能通过电流，故乙表就应是电压表.选A.
点评：因为电流表相当于导线，可以通过电流，电压表在电路中相当于断路，可以认为不能通过电流，因此，在填电表时，需要通过电流的地方应填上电流表，不需要通过电流的地方应填上电压表.怎么样，试试吧？如图13所示，试在甲、乙两个“○”内填上电压表或电流表的符号，使两灯组成并联电路．（参考答案：甲表是电流表，乙表是电压表）
第6节 电压表测的是哪部分电路两端的电压
[重点考点]
电压表跟哪部分电路并联，就测哪部分电路两端的电压.那么，如何判断电压表并联在哪部分电路两端呢？请同学们通过下面的例题仔细体会.
[中考常见题型]
例8 如图14所示，开关闭合后电压表所测的是灯_____两端的电压.
思路分析：电压表在电路中要与所测的电路并联.电压表一端接a点，一端接b点，由于导线上的电压可以忽略不计，因此我们可以把电压表的左接线柱沿导线由a点移至c点，把右接线柱由b点移至d点，改画成如图15所示的电路，可以清楚地看到，电压表测的是电灯L2两端的电压.填“L2”.
点评：很容易错误地认为电压表测的是电灯L1和电源两端的电压.应该注意：电压表是用来测电路两端电压的，一是测用电器两端的电压，二是测电源两端的电压.所以，电压表，要么跟用电器并联，测用电器两端的电压；要么跟电源并联，测电源两端的电压，不能认为电压表跟电源和用电器并联.
判断电压表测哪部分电路两端的电压时，可用“移点法”，原则是电压表在电路中的接点只能在导线（或开关、电流表）上移动，不能过用电器.移动后就可以清楚地看到电压表测哪个用电器的电压了.
第7节 电阻的属性
[重点考点]
电阻是导体本身的一种性质，它的大小由导体本身的材料、长度和横截面积决定，与是否通过电流和两端是否有电压无关，但自身温度的变化会对电阻产生影响.多数金属导体的电阻随温度的升高而增大，例如白炽灯的电阻；也有少数导体的电阻随温度的升高而减小，例如石墨的电阻.电阻的大小可用公式R=U/I来测量或计算.在相同的电压下，也可用通过电流的大小来比较电阻的大小.
[中考常见题型]
例9 把甲、乙两段电阻线接在相同的电压下，通过甲电阻线的电流大于通过乙电阻线的电流，忽略温度的影响，下列判断中错误的是（ ）.
A． 当它们材料、粗细都相同时，甲线长乙线短
B． 当它们材料、长度都相同时，甲线粗乙线细
C． 当它们长度、粗细都相同时，两线的材料一定不同
D． 甲、乙两电阻线的材料、长短、粗细不可能完全相同
电流互感器二次侧过电压保护 篇4
关键词：电力系统,电流互感器,过电压保护,安全运行
1 电流互感器及其故障危害
为了保证电力系统安全经济运行, 必须对电力设备的运行情况进行监视和测量, 但一般的测量和保护装置不能直接接入一次高压设备, 而需要将一次系统的高电压和大电流按比例变换成低电压和小电流, 供给测量仪表和保护装置使用。执行这些变换任务的设备, 最常见的就是我们通常所说的互感器。进行电压转换的是电压互感器, 而进行电流转换的互感器为电流互感器, 简称为CT。
电流互感器 (CT) 广泛应用于一次电流的测量与控制, 正常工作时互感器二次侧处于近似短路状态, 输出电压很低。在运行中如果二次绕组开路或一次绕组流过异常电流 (如雷电流、谐振过电流、电容充电电流、电感启动电流等) , 都会在二次侧产生过电压。
电流互感器二次侧开路是电力系统运行的常见故障, 也是最危险的故障之一。倘若电流互感器二次侧发生开路, 交变的磁通在二次侧将感应出很高的电压, 其峰值可达几千伏甚至上万伏, 严重威胁人身和设备的安全 (表1) , 而且导致继电保护装置可能因无电流而不能反映故障, 对于差动保护和零序保护, 则可能因开路时产生不平衡电流而误动作。因此, 电流互感器在运行时二次侧严禁开路。
以上统计材料见水利电力部东北勘测设计院“关于电流互感器二次电压保护几个问题的意见”一文。
2 电流互感器开路故障分析
以下是一些工程师在工作中对电流互感器开路原因的总结。
(1) 交流电流回路中的试验端子或连接片, 由于结构和质量上存在的某些缺陷, 在运行中发生螺杆和铜连接片螺孔之间的接触不良而造成开路;
(2) 二次回路中二次线端子接头压接不紧, 回路中电流很大时, 发热或氧化严重造成开路;
(3) 修试人员由于工作失误, 忘记将继电器或仪表内部的接头接好, 验收时又未发现;
(4) 室外端子箱、接线盒受潮, 端子螺丝和垫片锈蚀严重造成开路;
(5) 电流回路中的试验端子压板胶木过长, 旋转端子金属片未压在压板的金属片上, 而误压在胶木上致使开路。
当电流互感器二次侧发生开路时, 常常伴随以下现象发生:
(1) 回路仪表指示异常, 一般是降低或为零。用于测量表计的电流回路开路, 会使三相电流表指示不一致、功率表指示降低、计量表计转速缓慢或不转。如表计指示时有时无, 则可能处于半开路状态 (接触不良) ;
(2) CT本体有无噪声、振动不均匀、严重发热、冒烟等现象, 当然这些现象在负荷小时表现并不明显;
(3) CT二次回路端子、元件线头有放电、打火现象;
(4) 继保发生误动或拒动, 这种情况可在误跳闸或越级跳闸时发现并处理;
(5) 电度表、继电器等冒烟烧坏。而有无功功率表及电度表、远动装置的变送器、保护装置的继电器烧坏, 不仅会使CT二次开路, 还会使PT二次短路。
3 解决方案
为了有效地防止发电厂和变电站因电流互感器二次开路引起的事故, 有必要使用电流互感器二次侧过电压保护器, 我公司在技改时选择的是金力JLC系列电流互感器二次侧过电压保护器。
保护器接于二次绕组两端, 正常运行时漏电流极小, 成高阻状态。当发生异常过电压时, 保护器迅速动作而短路, 面板上显示故障的部位, 并有无源信号输出。当故障排除, 电路恢复原状后, 又重新投入正常运行工作。
在发电厂和变电站的二次自动化设备中, 信号显示、功率计算、异常监测和线路保护的判断依据都是要经过电流互感器采样, 雷电电磁脉冲很容易从电流互感器侵入二次自动化监控系统造成对电子设备的损坏, 甚至造成系统的瘫痪, 所以对电流互感器后端的电子设备的保护是至关重要的。为了提高防护质量, 在电流互感器的低压侧和线路进入控制配电柜处安装电流互感器二次侧过电压保护器。如此, 经过双层保护, 使从互感器窜入的雷电流基本能够控制在线路能够承受的额度之内, 从而保证了整个系统的正常运行。
4 结语
电流跟电压、电阻的关系 篇5
(1)对照电路图说明原理和实验目的.
(2)边示范连接电路边介绍器材及其作用，说明操作中的注意事项.
(3)强调学生要观察的现象：先后两次实验电流表示数及小灯泡亮度的差别.(4)学生分组实验后，表述观察到的现象，分析原因，概括小结.
现象用两节干电池时灯泡亮，电流表示数较大，分析要点
①用两节干电池比一节干电池加在灯泡两端的电压大.
②两次所用灯泡不变，其实质是保持电阻不变.
③灯泡亮时，电流表示数大，即通过灯泡电流大.
小结 电阻一定时，导体两端的电压大，通过其电流也大.
这个实验说明我们原来的猜想“电压大，电流也大”是正确的.
实验二
(1)观察实验电路，说明原理和实验目的.
(2)提示学生应注意观察.先后两次实验电流表示数和小灯泡亮度的差别.
(3)学生实验后表述观察到的现象，分析原因，概括总结.
现象 6.3V灯泡较暗，电流表示数较小.
分析要点：
①6.3V灯泡的电阻比3.8V灯泡的电阻大.
②同一电池(电压不变)
③6.3V灯暗→电阻大→电流小.
小结 电压一定时，导体的电阻大，通过其电流小.
这个实验说明我们原来的猜想“电压一定时，导体的电流和它的电阻有关，电阻大，电流小”是正确的.
总结 通过导体的电流大小与导体两端的电压和导体的电阻这两个因素有关.
我们对于一个物理现象的研究，不应满足于“变大、变小”这种初步认识，还需要进一步探索研究，就是说要知道电流与电压、电阻的定量关系.从上面实验可知：电流受电压、电阻两个因素的影响，如果电压、电阻同时变化，它们各自对电流的影响有互相加强或减弱的可能;也有互相抵消的可能，使我们无法判断电流与电压、电阻之间到底有什么关系.
如何设计实验呢?其实，一个量受几个因素影响的问题，前面的学习已经遇到过了，大家回忆一下研究电阻的方法，导体的电阻与哪些因素有关?我们是怎样研究电阻与材料、长度、横截面积关系的呢?
同种材料、同长度的两条导线电阻与粗细有关，同材料、同粗细的两条导线与长度有关，同长度、同粗细的两条导线电阻与材料有关.
这种同材料、同长度、同粗细的实质就是有意将这些量固定，每次只研究电阻与其中一个量的关系.
与这种作业类似，我们如何来研究电流限电压、电阻的关系呢?
如何帮学生理解电流和电压的概念 篇6
为了揭开心中的疑问我翻阅了一些相关资料,了解了一些这方面的知识。电流和电压的概念都很抽象,学生也难以理解,即使教材给出了严格的定义学生也掌握不了,徒增学生的负担,因此教材干脆仅给出笼统的说法,让学生对电流和电压有个大概的了解。如果讲得多了,反而可能把学生讲得云里雾里的。新课程注重对学生兴趣、能力、情感的培养,既然有的内容过于深奥还不如不讲。有时候学生的兴趣就是因为知识太难而逐渐丧失的。新课程还提出要从生活走向物理,从物理走向社会,在传统教学中学生往往死啃书本,死记硬背,而有些东西即使当时能记住但时间不长又会忘记,所以现在的教材增强了感性知识,对繁、难的东西避而不谈,编写教材尽量符合学生的认知特点以求激发学生的学习兴趣。通过探究教学将知识再回过头来应用到生活实践中,达到物理教学与生活实践的统一,这也是课堂的最终目的。对电流、电压的教学教给学生概念当然必要,但更应把方法、能力放在第一位,不能为了学知识而泯灭学生的学习兴趣。
在这一大原则的指导下,我对电流、电压的教学是这样处理的:
在电流教学中我先问学生有没有见过瀑布,很多学生都会说见过,我让学生回忆学过的“飞流直下三千尺,疑是银河落九天”的诗句,让学生对水流的概念有一个感性认识。如果学生对水流不太熟悉,我就让他们回忆新年大街上或赶庙会时川流不息的人流,然后告诉学生电流和水流、人流一样,是电荷在向一个方向流动就形成了电流。然后我会做两个演示实验,一个是让水流流过水轮机,让学生看到水流动的过程中带动水轮机的转动;然后让电路接通,小灯泡发光,让学生认识到电流和水流有很大的相似性,在让学生对电流的概念有了一个大概的认识之后,为了进一步加深学生对电流的理解,我又让学生联系实际讲讲在生活实际中自己所感受到的电流的存在,很多同学都能想到高压线,联想到家里的电路,甚至于有的同学还联想到自己听过电流声呢?由此引入对电流效应的介绍,在电流热效应中让学生回忆是否见过通电后会发热的例子,学生会举出电饭锅、取暖器、电热毯等事例。为了能给学生留下强烈的印象,我现场做了导线通电发热的实验,让学生用手摸一下亲身感受一下电流通过导体后产生的效应。
在电压教学前我先让学生回忆电流的概念,电流的概念是电荷的定向移动形成的,那么究竟是什么原因让电荷定向移动的呢?从而提出问题。然后我在电脑上用动画设计了水流过水轮机的动画进行演示,当打开水阀时,由于水管两端存在压力差,水将从高的一端流向低的一端。要使水管中有持续的水流,就要用一个水泵不停地往回抽水,使水管两端维持一定的压力差,如果把水管两端的压力差简称为水压,则水压是形成水流的原因。在电路上的情形和在水中的情形是一样的,电池中的正极有多余的正电荷,电池负极有多余的负电荷,在电池的正、负极间就形成了电压。如果闭合开关,导体中的电流就会在电压的作用下做定向移动形成电流。也就是说水泵的作用是不断地将水从一端抽到另一端,使水管两端维持一定的水压。与此相似,电池的作用是保证正、负极间有一定的电压,从而使电路中有持续的电流。
总之,在电流和电压的教学中我并没有苛求要得出严格的定义,而是想通过联系实际,通过类比让学生对电流、电压的概念有一个感性的认识。更为主要的是想让学生回忆、实践,加强和现实的联系,在学习中能掌握解决问题的一套方法,在学习中能逐渐增加对物理的学习兴趣。
零序电压、电流的探讨 篇7
1. 零序电压、电流的形成与运算
1.1 对称分量的概念。
电力系统单相接地故障常为不对称相量。对称分量是研究多相系统不对称情况最简单又严密的方法, 对称分量为三相分量的大小相等、相位互差1200其矢量和等于零。对称分量法指将任意不对称的三个相量分解为三组分量, 即对称分量的正序分量、负序分量和零序分量。
1.1.1 正序分量。
由三个大小相等、彼此相位互差1200的相量组成。三个相量依次达到最大值的顺序是a b c, 常用U1、U2、U3表示三相正序分量。
1.1.2 负序分量。
由三个大小相等、彼此互差1200的相量组成。负序是相对正序而言, 如正序设定为a b c则负序达到最大值的先后次序为a c b, 常用Ua2、Ub2、UC2表示。
1.1.3 零序分量。
由三个大小相等、方向相同的相量所组成。常用Ua0、Ub0、UC0表示。
由以上基本理论可知, 三相系统出现相量不对称时, 必然出现零序现象。
1.2 对称相量的计算。 (略)
1.3 中性点不接地的电力系统中零序电压与零序电流。
1.3.1 中性点不接地的电力系统在正常运行时的电路图如图1
CA、Cc、CB为各相对地等效电容且三相相同。正常情况下,
由于电容电流很小, 故流过线路阻抗Z时所产生的电压降可略去不计, 则各相对地电压分别为同理因三相电动势对称, 则三相电压对称有即三相中性点对地电压为零。
同理, 电路中零序电流
1.3.2 当三相电力系统中性点不接地发生单相接地时, 如图2
由于A相发生金属性接地, 因此A相对地电压A为零, 而此时三相电源电动势对称, 则各相对地电压为
三相中性点对地电压
由此可见, 这时中性点对地电压U上升到相电压且与接地相正常时相电压相位相反, 形成零序电压且此时零序电压最大。
由以上分析可知, 中性点不接地三相电力系统, 发生单相金属性接地时, 故障相对地电压为零, 非故障相对地电压上升为线电压
非故障相对地电流分别为
其中I0为为正常状态单相对地容性电流
故障相A接地, 此时故障相A对地容性电流IA=0, 其他两相电容电流经大地故障点与故障线路和母线构成回路。由于各条线路三相电流之和不为零, 所以将出现零序电流, 其中, 非故障线路由电容电流构成零序电流, 矢量图分析如图2的b图, 因为IC超前UC, IB超前UB'900。所以, 非故障相形成的零序电流I0超前零序电压900, 经过故障相的电流Id, 由节点定律, 因此相位上故障相电流滞后零序电压900。
2. 零序电压在漏电监视中的应用
在3—60KV的供电系统中, 单相接地故障较多, 故多采用中性点不接地系统。在此系统中当有一相接地时, 三相线电压仍处于平衡状态, 负载不受影响, 故不必立即切断电源。但非故障相对地电压升高倍, 为防止一相接地长期运行而造成两相接短路故障, 在一相接地时应有信号显示, 以便检查消除。
在中性点不接地系统中, 利用单相接进时出现的零序电压可实现无选择性的绝缘监视。其方法是在变电所的二次母线上装设三相五柱式电压互感器, 或接三个二次有两个绕组的单相电压互感器。它们二次绕组中一组接成星形, 其上接三个电压表, 以便反映各相电压;若该相电压为零表示该相有接地故障, 非故障相电压指示为正常时倍。另一组副过接成开口三角形与电压继电器相接, 以反应单相接地出现的零序电压信号实现预警或实现保护。
当电源母线U、V、W三相中有任一相出现非金属性单相接地时, 设U相对电压UA下降到UA', 其他两相对地电压上升到UB'、Uc'。此时, 由于UA'、UB'、Uc'不对称, 因而故障点出现零序电压U0'。按照对称分量法
因为即故障点零序电压U'0与变压器中性点对地电压U0大不相等, 而其方向与故障相对地电压UA相反。当接地电阻越小时, U相对地电压UA也越小, U0越接近U。当出现金属接地时, 此时在电压互感器开口三角形测得电压最大。开口三角形电压
由于电压互感器的二次辅助绕组按设计, 所以, 即发生单相接地时, 开口三角形出现电压为100V, 使电压继电器动作, 其触点闭合, 起动信号继电器和预告信号装置, 发出接信号。
3. 利用零序电流进行有选择性漏电保护
3.1 零序电流方向保护原理如图3。
对于放射性多分支供电系统, 当某一支路发生人身触电或单相漏电故障时, 各个分支线路中都有零序电流通过, 而人身触电电流或漏电电流便等于这些零序电流总和。从电源的母线端往外看, 通过故障支路的零序电流和方向与非故障相支路不同。一方面非故障支路的零序电流互感器具流过本支路的零序电流, 而故障支路零序电流互感器流过的零序电流为其他支路零序电流之和。另一方面, 故障支路的零序电流方向均是由线路流向母线, 而非故障支路则由母线流向线路即方向相反, 由该原理设计的零序电流方向保护装置可实现选择性切断故障支路供电。
3.2 零序功率方向式漏电保护。
电压电流互感器 篇8
电容式电压互感器 (CVT) 在国外诞生于二十世纪五十年代, 已有半个世纪的发展历史, 在各个电压等级中都得到了普遍应用。电容式电压互感器 (CVT) 一般由电容分压器和中间电压电磁单元组成。电容分压器又包括高压电容器C1 (主电容器) 和串联电容器C2 (分压电容器) , 其中C1由C11、C12、C13三个电容串联组成, C2为分压电容, 其抽头由瓷套从底座引至电磁装置的油箱内, 电磁装置由中间变压器、补偿电抗器和阻尼器组成。
1运行异常现象
2010年3月, 运行人员运行监视中发现500k V线路后台电压指示为Uab529.26k V、Ubc525.94k V、Uca525.96k V, Uab电压明显偏大。随即对线路PT二次进行单相测量, 发现A相电压高于其它两相0.84V, 立即组织二次运检人员实地检查了PT端子箱、保护装置、录波器、后台监控装置的各绕组各相数值, 并与其它线路做了比较。
2检查及试验情况
2.1立即对该电压互感器检查, 外观检查无异常, 电容器单元及电磁箱无渗漏情况。
2.2随后进行停电诊断性试验。综合交接及历史数据分析可以看出A相主电容C11、C13电容量在交接及2008年测试数据为正常, 但到2010年发现电压异常后测试时电容量数据异常, 电容量较出厂值和交接至明显增加。
2.3电容式电压互感器原理, 电容分压器的主电容为C1=1/ (1/C11+1/C12+1/C13+1/C14) , 分压电容为C2, 则电容分压器的分压比为:K= (C1+C2) /C1, 系统电压设为U1, 分压电容分压设为U, 则有:
2.4现场分析结论:通过电容量试验发现该电压互感器主电容电容量变化异常, 由于电容式电压互感器电容单元全部为串联元件, 当其中一个电容元件击穿后, 总电容量就会增加, 总电容量设为C, 则有:
3原因分析
3.1故障点查找该产品的运行情况是电容式电压互感器的二次输出电压异常。因此, 对该台互感器进行了准确度及分体后电容、介损测量, 试验数据详见表2。
从表2试验结果和出厂数据对比看, 编号为04-2306分压器的介损在合格范围, 从电容量的变化判断内部可能击穿1~2个元件;编号为04-2310分压器 (电容、介损) 均正常;编号为04-2305分压器的介损在合格范围, 从电容量的变化判断C13内部可能击穿2~3个元件。
3.2检查电磁单元连接线及其他部件情况经检查电磁单元中各处连接点, 未发现任何异常情况。
3.3上节分压器的元件耐压试验将上节分压器 (04-2306) 和下节分压器 (04-2305) 的顶盖上的油塞拧开后, 有油冒出, 说明分压器内油压正常。接着松开各连接部位的紧固件, 将芯子从瓷套中取出, 仔细检查各连接部位, 各连接部位的连接均牢固可靠, 未发现异常情况。
3.4对击穿元件的解剖情况从芯子中抽出击穿元件进行解剖, 上节分压器 (04-2306) 元件击穿点在元件内部大面;下节分压器 (04-2305) 一个元件击穿点在元件内部大面皱折处, 另一个元件击穿点位于引线片边沿。
4综合分析
从本次解剖情况来看, 元件并无明显的制造缺陷, 元件的设计场强约为10k V/mm, 元件的介质材料本身就存在个别的“电弱点”, 这是难以避免的。
从本次解剖情况来看, 元件并无明显的制造缺陷, 元件的设计场强约为10k V/mm, 元件的介质材料本身就存在个别的“电弱点”, 这是难以避免的。而出厂试验只是短期的试验, 可以检出大部分“电弱点”, 可能有极少数“电弱点”被漏检出, 如提高出厂试验电压值或延长试验时间, 可以提高“电弱点”检出率, 但有可能对正常元件造成潜在的损伤, 这也是不可取的。因此, 即使通过了出厂试验, 还是有可能会有“电弱点”存在。这些“电弱点”在长期运行过程中受电场、热场的作用, 逐步老化, 日积月累, 原来微小的“电弱点”会逐渐扩大, 最终导致元件彻底击穿损坏。
5问题及措施
5.1加强电容式电压互感器例行试验中电容单元电容量的监督管理, 由于电容式电压互感器电容单元有一百三十多个电容元件串联而成。
5.2从原材料存放、元件卷制、元件试验、元件传送、心子压装、心子装配等工序全部在高洁净度的厂房内完成, 相关厂房的所有窗户均密封, 恒温恒湿, 洁净度严格控制在规定的范围内。
5.3原材料严格控制:进厂检验要求严格, 有专门的材料储存间来保存原材料。
5.4生产工艺:在恒温无尘环境中使用全自动的元件卷绕机;采用先装入瓷套后再真空浸渍处理。
5.5设计结构改进:元件引出采用引线片结构, 元件与元件之间的连接采用对压方式, 不再使用焊锡焊接, 避免焊接过程对心子的二次污染和烫伤。
摘要：500k V某变电站运行人员运行监视中发现500k V线路后台电压指示为Uab529.26k V、Ubc525.94k V、Uca525.96k V, Uab电压明显偏高。随即对线路PT二次进行单相测量, 发现A相二次电压高于其它两相0.84V。
关键词：电容式电压互感器,电压异常,消除措施
参考文献
[1]国家电网公司.输变电设备状态检修试验规程[S].2014-2-10.
[2]王硕波, 王建伟.一起500k V电容式电压互感运行异常的处理[J].晋中供电公司.
电压电流互感器 篇9
近年来, 随着电网设备的更新换代, 电容式电压互感器 (CVT) 已经逐步取代了传统的电磁式电压互感器。电容式电压互感器主要由电容分压器、中间变压器、补偿电抗器及阻尼装置等元件组成[1]。它利用电容分压器将高电压降到中压 (10~20k V) , 再经过中间变压器降压到100V, 供给电压测量和继电保护的信号取样装置, 其电容分压器与阻波器结合能兼作载波通讯的滤波装置, 具有绝缘可靠性高、经济性好, 能可靠阻尼铁磁谐振等优点[2]。但是在现场运行中, 也常常发生一些问题。近期, 某500k V变电站一条220KV母线用CVT电容单元发生异常导致二次输出电压升高, 经及时处理, 避免了一起事故的发生。
1 故障现象及检查情况
1.1 故障现象
变电站运行值班人员接到一条220k V线路电容式电压互感器三相二次电压不平衡报警信号, 该220k V IA母线A相电压为138.88k V, 明显高于另外两相母线电压 (B相132.76k V, C相132.75k V) , A相二次电压异常。在运行状态下, 变电站值班人员分别直接对该母线CVT三相的二次电压线圈进行输出电压测量, 测量发现A相电压由正常的57.7k V升高至66k V, 开口绕组电压达到5V (正常情况应小于1V) 左右。
1.2 现场检查情况
值班人员立刻对该线路电容式电压互感器进行远红外成像测温, 发现A相下节套管第三个爬裙处存在过热现象, 温度为9.9℃, B相、C相CVT套管温度均为零下8℃左右, 红外成像如图1所示。
现场运行人员对故障CVT进行了外观检查:该相CVT上节套管盖板部分锈蚀, 套管较干净, 未发现闪络痕迹, 一次接线连接可靠, 下节套管底部有渗油痕迹, 其二次回路完好, 下节瓷套油位显示已降低至最低限, 需进一步对CVT一次部分进行检查和试验。
继电保护人员对相关的二次回路进行了详细检查, 测量各节点的电压值, 结果发现从二次绕组到接线端处引起的电压升高并非二次回路引起[3], 推测为下节瓷套内部故障。
故障CVT为某厂1996年生产, 型号为TYD220/-0.01H, 采用叠装式结构, 高、中压电容分压器叠装在具有独立油室的电磁单元油箱上, 其中耦合电容C11安装在上节瓷套内, C12和分压电容C2装在下节瓷套内。油箱电磁单元中变压器的一次端A’在下节瓷套内, 连接在C12和C2之间。3个二次绕组的接线端子la-ln、2a-2n、da-dn通过接线盒引出, X端在出线盒接地, 电气接线如图2所示[4]。通过红外成像图分析, 初步认为是由于下节电容部分击穿, 造成分压电容的电压变化, 导致二次侧电压出现异常。
2 试验计算情况
为彻底查找CVT二次侧电压升高的原因, 在设备停电后测量其电容量和介质损耗。
打开接载波装置的金属连接片, 采用自激法测量, 将中压变压器的主二次绕组开路, X端接地, 通过剩余绕组da-dn施加电压, 测量C11、C12以及C2的电容量及tanδ[5]。测量结果如表1所示, 与上次检修预试 (2007年10月) 测量数据相比, C12的电容量明显增长, 下节的介质损耗无法测量出数据, 原因推测为内部绝缘油大量减少从而造成内部绝缘强度极低。
C2的电容量变化较大, 其原因分析可能为套管油位下降或者是低压侧接线断线故障造成的实验结果偏离严重, 解体后实测其电容量为67180p F。
C11、C12串联后的总电容量为:
又由电路基础理论得到中间电压:
则该CVT故障状态下二次绕组侧电压为:
式中, U1N和U2N分别为230/k V和18k V[6]。
二次电压计算值与实际运行的66k V接近, 表明测量过程与结果正确。试验结果表明, 下节电容分压器 (C12) 存在严重的击穿故障。故障前由154个电容单元串联, 击穿后仍有n个完好的电容单元串联, 则完好元件数占总串联元件数的比例为:
计算得到完好电容单元数目约为148个, 则下节瓷套中击穿的电容数量为6个左右。击穿数占总电容数量的3.9%。
油化班组对下层瓷套内的绝缘油进行了油色谱分析, 结果如表2所示。油色谱分析结果表明, 绝缘油内总烃含量高达6702.89μL/L, 下节瓷套内一定发生了放电事故。
3 解体检查情况
为防止故障进一步发展为设备事故, 对故障CVT进行停电处理, 根据试验测得的电容值, 针对下节瓷套和油箱进行了解体检查, 以便进一步查明故障的真正原因, 如图3所示。
对CVT下节瓷套进行解体, 从图4中可以看出, 下节瓷套的油位已渗漏1/3, 打开瓷套与油箱的紧固件, 吊起瓷套, 发现下节电容与末屏接地的端子连线已烧断, 如图5所示。在油箱内的中压变压器绕组上有两片掉落的碎瓷片, 均已熏黑, 经检查为下节末屏接地小瓷套的碎片, 如图6所示。对下节瓷套内的电容元件进行检查, 如图7所示, 电容C12的第1、2、3、4、5、6片电容单元有放电灼烧痕迹, 测量其电容量均为零, 将故障电容元件展开后, 发现内部多层电容纸和金属箔由于没有绝缘介质而击穿, 如图8所示。
解体检查结果分析: (1) 下节瓷套内的绝缘油渗漏严重, 推测原因为瓷套下部与油箱连接处由于放电造成瓷套密封损坏, 造成瓷套与油箱贯通。 (2) 下节C2与接地端子的连接线烧断, 形成末屏悬空现象, 产生悬浮电位, 这时极易对相邻导体特别是接地元件造成放电[7]。 (3) 下节电容C12击穿了6组, 与前面电容量计算的击穿数目一致, 验证了下节C12电容量试验测量值, C1总的电容量增大使C2的端电压升高, 二次电压与C2的端电压成正比关系, 这是二次电压升高的直接原因。
4 故障分析及处理
4.1 故障原因分析
根据现场检查情况、试验测量以及解体刨析, 对故障过程进行如下分析。
由于电压互感器末屏与接地端子连线的接线端子未采用正规线鼻子, 厂家仅将接地线弯了一个圈作为线鼻子使用 (如图9所示) , 长期运行发热造成导线内部损伤, 最终烧断, 末屏悬空产生悬浮电压, 对邻近的小瓷套内部导电杆放电, 将小瓷套拆除后, 发现其已破碎, 如图10所示, 放电导致下节瓷套油室与底座油箱密封破损, 下节油室中的绝缘油渗漏到中压变压器的油箱, 造成下节瓷套绝缘油几乎漏尽, 耐压强度极度降低, 最终导致6片电容单元击穿短路, 由于C12是多个电容单元串联组成, 电容单元的减少造成C12电容量的增大, 同时分压比减少, 从而使二次输出电压升高[8]。
因此, 该500k V变电站220k VⅠA母线CVT的A相二次电压偏高的根本原因是由于设备本体存在缺陷所致。
4.2 处理措施
立即对故障CVT进行更换, 更换后的CVT一、二次电压恢复正常, 更换前后电压值, 如表3所示。
ⅠA、ⅠB、ⅡA和ⅡB母线共计12台CVT为同批次产品, 均存在该缺陷, 日后应加强对这类设备的巡视力度, 当出现二次电压异常时, 应重点监测数据变化情况并综合分析原因。
5 反事故措施
与该500k V变电站ⅠA母线CVT同批次的设备仍在网运行, 为了避免类似事故再次发生, 应采取以下预防性措施。
(1) CVT若出现二次电压异常现象, 应及时停电测量电容值, 当单节电容量变化超过1%时[9], 应全面试验复核避免发展为击穿爆炸事故。
(2) 科学安排日常巡视工作, 尤其加强对充油设备的油位和是否漏油做好记录, 加强红外热成像巡视的力度, 当电压互感器出现相间温差大过1.8K时应重点检查[10], 以确保巡视到位, 对故障早发现、早分析、早处理, 将故障尽早消除。
(3) 设备验货时要严把质量关, 再小的缺陷也应该消除后才可安装投运。充油设备的油位镜及查位窗应尽量增大显示面积, 以方便运行人员实际运行时的读数。
6 结束语
本文通过对导致电容式电压互感器二次侧输出电压增高的原因进行了分析, 提出了相应的反事故措施, 若发现及时并采取有效措施, 可以避免发生重大事故、保证电网安全稳定运行。
摘要：本文介绍了某220kV电容式电压互感器运行中出现的异常情况, 分析了其二次侧电压升高的原因, 提出了预防故障的措施。
关键词：电容式电压互感器,电压异常,故障
参考文献
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电压电流互感器 篇10
1.1 CVT原理简介
电容式电压互感器包括电容分压器和电磁装置两部分。电容分压器又包括高压电容器C1 (主电容器) 和串联电容器C2 (分压电容器) , 其中C1由C11、C12两个电容串联组成。电磁装置将分压电容器上的电压降低到所需的稳定的二次电压值, 供继电保护和计量、测量等回路使用, 其接线原理图如图1所示。
1.2 停电试验分析
针对220k V冲口变电站220k VⅠ段母线电容式电压互感器二次电压降低的原因, 首先是继电保护人员对相关的二次回路进行了详细检查, 测量各节点的电压值, 结果发现从主二次绕组到接线端处引出的电压就下降了, 并非由二次回路引起, 这说明可能是CVT内部有局部故障。为了查清CVT内部出了什么问题, 8月25日, 高压试验工作人员对CVT进行停电试验, 部分试验结果如表1所示。
电压异常未发生前, 同年4月及上次预试测试数据, 与电压异常后, 缺陷相B相停电测试电容值及介损的比对数据如表2所示。
结论:电压异常后, 停电测试, 由以上数据明显可见, 在无法与额定电容量对比情况下, 只能三相进行比对, B相电容分压器C2电容量比其它两相大2000PF左右, 明显增大。同时, B相电容分压器C2的介损值为0.211%, 虽然未超出规程规定的不大于0.4%, 但是其介损明显比A、C相两相偏大好多, 且B相下节 (即C12+C2) 介损值, 较2007年10月22日测试值0.049%, 增大151%, 较2008年4月24日测试值0.062%, 增大98.39%, 增大趋势明显, 可见B相电容分压器C2电容应存在一定的缺陷。
1.3 原因分析及试验数据的验证
事情原因经过, 2008年8月运行值班员巡视发现220k V冲口变220k VⅠ段母线电压不平衡, 一次电压不平衡, 且B相二次电压较其他两相偏低, 仪表显示A、C相:60V;B相:58V, 二次电压异常。
试验数据的验证如图2所示。
电压互感器二次仪表显示:C相:60V、B相:58V;两者之比=60/58=1.034。仪表显示结果与停电测试计算结果相符, 表明:
(1) 电容量试验结果准确。
(2) 中间变不存在问题。
(3) B相C2电容量比C相大许多, 可能是其串联小电容已部分击穿。
(4) B相C2介损较C相大许多, 可能与试验时, 被击穿的电容在试验电压下放电有关。
一般电容分压器C2有电容击穿, 即C2电容量变大, 使得分压比C1/ (C1+C2) 变小, UC2=U*C1/ (C1+C2) , 变小, 即仪表显示的电压变小。主电容C1电容有击穿时, 相反仪表显示的电压变大。
试验人员检查出B相CVT的电容分压器C2电容单元存在缺陷后, 随即对220k V冲口变电站220k VⅠ段母线B相CVT进行更换, 更换后, 220k VⅠ段母线电压三相恢复平衡, 电压互感器二次侧仪表显示电压正常, 三相平衡, 表明确实由于B相CVT的C2电容单元缺陷引起的二次电压异常。
2 相关对策
(1) 加强运行中的红外跟踪检测, 及时发现CVT内部制热型缺陷, 发现同类设备在相同运行工况下的温差变化。
(2) 对在运行中的CVT进行密封检查, 防止密封垫老化渗水, 防止电容分压器进水受潮, 损坏电容元件。
(3) 加强对运行中电压互感器二次电压的监视。
(4) 加强预试定检及试验数据的分析比对, 开展同厂家、同类产品、相同变电站内、不同相别设备的试验数据比对, 及时发现缺陷设备, 预防设备故障的发生, 确保电网的稳定运行。
(5) 要求厂家在设备工艺上严格把关, 对设备监造、设备出厂试验、交接验收试验严格把关。
3 结语
电容式电压互感器在电力系统中的应用十分广泛, 像这种分压电容部分被击穿的缺陷, 随着运行时间的增长很有可能发生, 在其它单位也发生过类似缺陷。为此, 除了以上提到的要求运行人员加强运行巡视, 检修人员认真做好每年的预试工作等预防措施外, 条件许可的话, 建议变电站内装设容性设备在线监测装置, 随时监测电容式电压互感器的电容量及介损值的变化, 及时掌握设备运行工况, 以保证设备的安全运行。
摘要：本文根据电容式电压互感器 (CVT) 的结构和工作原理, 分析了北海供电局220kV冲口变电站220kVⅠ段母线电容式电压互感器二次电压降低的原因, 提出了处理措施及运行防范措施, 并提出了关于CVT产品技术发展的若干看法。
电压电流互感器 篇11
关键词：半绝缘；击穿；短路接地
中图分类号：TM451 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）29-0122-02
1 故障现象
2012年某220 kV变电站35 kVⅡ母线电压互感器发生异常，监控值班员接省调操作命令：退出该变电站
35 kV4#电容器，拉开35 kV4#电容器断路器的同时
35 kVⅡ母电压UB： 20.4 8 kV、UA：41.93 kV、UC：41.92 kV、3U0：105.21 V，并伴随上传35 kV3#、4#电容器装置报警动作、35 kV母联装置报警、接地报警动作，10 min后35 kVⅡ母变为A相全接地，UA：2.1 kV、UB：36.42 kV、UC：
38.22 kV、3U0：106.67 V。初步判断为35kVⅡ段母线有B相瞬间接地现象，随即转为A相永久接地。
2 运行方式
220 kV两条进线两回，220 kV母联联络I、II母运行，一条220kV线路、1号主变在I母运行，2号主变、一条220 kV线路在II母运行，110kVI、II母由母联1150断路器联络运行，三条110 kV线路在110 kV I母运行，一条110 kV线路在110 kV II母运行，35kVI、II段母线分裂运行，35k VI段带一条35 kV线路、一台所用变、
35 kV1号、2号电容器运行，35 kVII段带35 kV3号、4号电容器、两条35 kV备用线路运行。
3 现场检查
35 kV电压互感器柜外观无损坏，打开柜门后，发现A相电压互感器靠B相侧有道裂缝并从裂缝口处流出黑色胶体，表面温度很高（与B.C相表面温度差别很大），B相电压互感器靠A相侧有油渍，如图1、图2所示。C相电压互感器外观完好。35 kV避雷器及放电计数器外观检查良好。
4 处理过程
试验人员到现场首先进行外观检查，得出35kVII母电压互感器A相外观损坏的结论后对该组电压互感器进行诊断性试验。如表1，表2所示。
电压互感器倍频感应耐压无法升压，避雷器试验合格。
由于35 kVII母电压互感器A相已经炸裂，该组电压互感器无法运行，更换三相备品电压互感器，原异常电压互感器组退出运行。
5 原因分析
该电压互感器为半绝缘型电磁式电压互感器，型号为JDZXF71-35N。在值班员对4号电容器进行拉开操作的过程中产生谐振过电压，B相电压互感器出现闪络现象，系统B相瞬间出现接地现象，使A相产生事故短路过电压，从而击穿A相绝缘，导致A相电压互感器炸裂。归纳事故原因如下：
①产品质量欠佳，该电压互感器材料质量部过关，虽然在交接试验时试验项目全部合格，但是在长期工况运行状况下，该绝缘材料逐渐发生劣化，当有冲击电压施加时，导致绝缘击穿。
②半绝缘型电磁式电压互感器属于新技术、新产品，还没有建立完善的试验标准试验规定。
③电磁式电压互感器容易引起铁磁谐振过电压，由于电磁式电压互感器内部的非线性电感与系统对地电容构成LC震荡回路，单电感与系统对地电容成一定比例的时候就会发生铁磁谐振，中性点发生移位，相电压发生变化，线电压不变，从而引起单相过电压。
④当电压互感器铁芯饱和，导致其励磁电流大大增大，严重时能达到额定励磁电流的几百倍，从而引起电压互感器的炸裂、烧毁。而这种情况下会产生3倍左右的过电压，引起绝缘的闪络、击穿乃至爆炸。
⑤在电力系统中半绝缘电压互感器在正常运行中只承受相电压，全绝缘电压互感器运行中可以承受线电压。
⑥半绝缘电压互感器的高压N极必须直接接地方能运行。在系统出现不对称时，很容易出现高幅值的铁磁谐振过电压。
⑦半绝缘电压互感器在发生单相接地等异常情况时，需要承受很高的线电压冲击，这种情况下运行能超过2 h，长期运行可能造成绝缘击穿或炸裂、爆炸等事故。
⑧在全国各电力公司所下辖的变电站内，装有半绝缘电压互感器的变电站运行的安全状况普遍不良，熔断压变熔丝，烧毁电压互感器，甚至引发系统事故，严重影响计量的正确性，使测量数据丢失，危及继电保护和自动装置的正确动作等事故不断，严重影响到了电网的安全稳定运行。
6 防范措施
①加强同厂家、同类设备的巡视测温，发现温度异常要加强监视，做到早预防、早控制，防控结合。
②加强电力设备质量检测准入制度，严禁不合格产品、质量差设备进入电网，加强责任追究制度，对设备的准入责任落实到人。
③尽量采用技术成熟的全绝缘电容式电压互感器。
④选用伏安特性好的电压互感器。
⑤选用高电压等级的电压互感器。
⑥合理安排操作方式。
⑦装设消谐装置。
⑧逐步更换全绝缘电压互感器。
⑨改进接线方式（电压互感器接线原理图3所示），采用电压互感器一次绕组中性点经零序电压互感器接地，即将主电压互感器的二次开口角回路与零序电压互感器的一个补偿绕组串联后接电压继电器，零序电压互感器增大了直流电阻与交流励磁阻抗，零序测量回路是三相电压互感器的开口三角与零序电压互感器的一个测量绕组按正极性串联的，它包含了三相电压互感器的少部分零序电压，测量更精确，同时由于零序回路不是短接的，避免了因电容放电电流使开口角绕组热容量不够而烧坏的隐患，同时，通过改变零序电压互感器的参数设计，增大了直流电阻与交流励磁阻抗，其热容量得到增大，这样可以有效的抑制超低频振荡过电流导致的零序电压互感器烧坏，因此可以消除铁磁谐振和抑制超低频振荡功能外，还可以有效防止目前运行中经常出现的障碍、事故的发生。
7 结 语
采用成熟稳定的电力设备能大大提高电力系统供电的可靠性与电网的稳定性，采用合理的消谐装置能很大程度上消弱电力系统内的谐振过电压，对电力系统中运行的电力设备的保护起到至关重要的作用。通过这起
35 kV电压互感器绝缘击穿事故的原因分析，大大提高了试验人员对半绝缘电压互感器的事故处理能力。
参考文献：
电压互感器断线原理与应用 篇12
2000年7月,美国SEL公司改进了电压互感器断线LOP(Loss-of-Potential)逻辑(1)。目前,SEL-351系列继电器、SEL-311系列继电器和SEL-421继电器采用了标准的LOP逻辑,可以检定继电器电压输入回路一相、两相或三相断线。而SEL700系列继电器使用了不同原理的电压互感器断线逻辑,可以检定电压输入回路一相或两相断线,但是不能检定三相继线。下面分别以SEL-311C和SEL-749M为例进行说明。
1.1 SEL-311C继电器电压互感器断线
SEL-311C继电器电压互感器断线逻辑动作时间小于一个半周期,比距离元件和方向元件动作快,所以距离元件和方向元件是安全的(2)。下面以SEL-311C为例介绍SEL-311系列继电器电压互感器断线逻辑原理及应用,可作为SEL-351和SEL-421继电器应用参考。
1.1.1 断线原理
SEL-311C的LOP逻辑框图见图1。
LOP逻辑的输入为:3PO三相断开状态(表示断路器处于分位);U1正序电压(V,二次侧);I1正序电流(A,二次侧);U0零序电压(V,二次侧);I0零序电流(A,二次侧);U2负序电压(V,二次侧)。
LOP逻辑动作条件是断路器必须闭合(继电器字位3PO=逻辑0)。
当正序电压U1下降10%而相应的正序电流I1或零序电流I0没有改变(在2个周期之内,幅值变化不大于10%,角度变化不大于5°),则电压互感器断线逻辑动作,继电器字位LOP=逻辑1。如果LOP动作状态维持了60个周期,它将自保持。当所有三相电压返回到40 V(二次侧)以上,同时零序电压U0<5 V(二次侧),负序电压U2<15%U1,则LOP复归继电器字位,LOP=逻辑0。
电压断线逻辑整定值ELOP并不能投入或禁止LOP逻辑,它仅仅是使LOP继电器字位能够进入不同的逻辑,如图1所示。
a.整定值ELOP=Y或Y1。如果整定值ELOP=Y或Y1,发生电压断线(继电器字位LOP置位为逻辑1),负序电压极化、零序电压极化以及正序电压极化方向元件和所有距离元件将被继电器字位ILOP闭锁,被这些电压极化方向元件控制的电流元件也将被闭锁(除非在下面的整定值ELOP=Y中讨论的情况);当ELOP=Y或Y1且发生电压断线时,通道IP电流极化方向元件可自动投入。如果整定值ELOP=Y1并且LOP置位,允许式超范围传输跳闸POTT逻辑中的键控和回音键控也被闭锁。
b.整定值ELOP=Y。如果整定值ELOP=Y同时发生电压断线(继电器字位LOP置位为逻辑1),整定为正方向的零序过电流元件是投入的。在电压断线情况下,这些正方向零序过电流元件实际上变成了无方向的零序过电流保护。
c.整定值ELOP=N。如果整定值ELOP=N,电压断线逻辑仍然运行(继电器字位LOP在电压断线时置位为逻辑1),但是不闭锁任何电压极化方向元件和任何距离元件,也不强制使正方向零序过电流元件变成无方向的零序过电流。
LOP逻辑动作条件是断路器必须闭合(继电器字位3PO=逻辑0),那么当断路器在分位时,继电器不能判别电压互感器断线。断路器处于分位时,断路器三相打开逻辑3PO置位(3PO=逻辑1),LOP无效。如果这时断路器失去一路电压,断路器合闸后,3PO复位(3PO=逻辑0),LOP仍然不能置位。因为此时没有电压变化,继电器捕捉不到“正序电压U1下降10%”这一判据,“正序电压U1下降10%”早已发生过了。所以,断路器在分位时发生了电压互感器断线,继电器不能识别,即使断路器合上之后,继电器仍然不能发现电压互感器断线。下面用一个实例,说明如何解决这个问题。
1.1.2 断线应用
1.1.2. 1 继电器接母线电压
继电器从母线电压互感器接入电压,继电器的电压互感器断线复合逻辑应用如下:
59P=80%的额定电压
SV1PU=时间大于重合闸延时
a.逻辑分析:断路器分闸时,如果任一相电压降低20%,即低于定值59P,且延时达到整定SV1PU,逻辑使输出接点OUT105闭合;断路器合闸时,如果LOP置位,逻辑使输出接点OUT105闭合。
b.逻辑优点:如果继电器接入的是母线电压,使用上述电压互感器断线复合逻辑,无论断路器位置如何,继电器均可以识别电压互感器一相、两相或三相断线。
1.1.2. 2 继电器接线路电压
a.继电器从线路电压互感器接入电压,有2种情况。
系统侧无电压:断路器处于分位,则线路电压互感器无电压,继电器也无电压。如果使用上述逻辑,继电器将一直发电压互感器断线告警。为了消除恼人的电压互感器断线告警,只能使用SEL继电器内置的LOP逻辑。所以,继电器接入线路电压,如果系统侧无电压,断路器在分位时,继电器是不能识别电压互感器断线状态的。
b.系统侧有电压:无论线路断路器位置如何,线路电压互感器均有电压,则继电器有电压。这种情况如同继电器接入母线电压的应用,使用上述电压互感器断线复合逻辑,继电器能够识别电压互感器一相、两相或三相断线。
1.1.2. 3 电压互感器断线闭锁保护
如果以SEL-311C电压互感器断线闭锁进线失压保护,不必使用LOP元件,可设:
失压保护是以三相均失压为判据的,所以电压互感器单相或两相断线不会导致保护误动;为避免电压互感器三相断线导致保护误动,采用有流(50 L)闭锁条件。增加断路器位置判别,可以防止在进线投运之前低电压保护误动。
1.2 SEL-749M继电器电压互感器断线
1.2.1 断线原理
电动机保护SEL-749M的LOP逻辑图如图2所示。
当正序电压U1下降20%而相应的正序电流I1、负序电流I2和零序电流I0没有改变(在2个周期之内,幅值变化不大于10%,角度变化不大于10°),那么电压互感器断线逻辑动作,继电器字位LOP=逻辑1。如果LOP动作状态维持了60个周期,它将自保持。当正序电压返回到0.43 UN(额定电压)以上,同时负序电压U2、零序电压U0均小于5 V(二次侧),则LOP复归继电器字位LOP=逻辑0(1)。
SEL-749M的LOP逻辑不受断路器位置限制,不论断路器位置如何,当电压保险或单级空开断线时,SEL-749M能够判断出发生的一相或两相电压互感器断线,但是不能判出电压互感器三相同时断线。
1.2.2 断线闭锁保护
作为电动机保护,SEL-749M电压互感器断线闭锁低电压,可设:
SV01=27P1T*!LOP*52A
低电压保护增加了电压互感器断线闭锁,可以防止发生电压互感器断线时,低电压保护误动;增加了断路器位置判别,可以防止在电动机投运之前低电压保护误动。
1.3 SEL-751A继电器电压互感器断线
SEL-751A与SEL-749M继电器电压互感器断线原理完全一样,如图2所示。
另外,SEL-751A开放了内部数学变量(Math Variables)。可以使用数学变量进行数学运算,编制失压保护逻辑如下:
MV01=VABRMS(一次线电压有效值)
SV01=MV01<30%*10 000(如一次线电压为10kV)
MV02=VABRMS
SV02=MV01<30%*10 000
MV03=VABRMS
SV03=MV01<30%*10 000
OUT101=SV01T*SV02T*SV03T*50P1T
SEL-751A失压保护逻辑图如图3所示。
失压保护以三相均失压为判据,即3个线电压相与。这样可以防止电压互感器断线单相或两相断线导致失压保护误动。采用有流闭锁条件同时避免了电压互感器三相断线失压保护误动。
2 深圳南瑞公司保护装置电压互感器断线
2.1 母线电压互感器断线
深圳南瑞公司的ISA-351G馈线保护、ISA-367G线路保护、ISA-353G线路光纤纵差保护、ISA-388G变压器后备保护、ISA-359G电容器保护和ISA-347G电动机保护中,具有母线电压互感器断线告警,逻辑框图如图4所示。
母线电压互感器断线检查采用“任一线电压下降到70 V或负序电压上升到10 V”为判据,延时10 s告警,若电压互感器断线闭锁保护投入,则在其断线判据中增加电流闭锁元件,即三相电流均小于0.2 A时,母线电压互感器断线告警元件退出;如果此时判据条件满足,则闭锁与母线电压有关的保护元件(1)。比如,在ISA-367G线路保护中,可实现母线电压互感器断线闭锁“低压过流保护”;在ISA-388G变压器后备保护中,母线电压互感器断线闭锁或开放“复压元件”。
2.2 线路电压互感器断线
在深圳南瑞公司的ISA-367G线路保护和ISA-353G线路光纤纵差保护中,具有线路电压互感器断线告警。线路电压互感器断线原理相对简单。电压互感器断线检查采用“电压下降(线电压70 V,相电压20 V)及断路器合位”作为判据,经10 s延时,闭锁自动重合闸的检无压元件,但不闭锁手动合闸中的检无压元件(2)。若自动重合闸和手动检同期合闸的检同期元件有UL有压判据,线路电压互感器断线闭锁检同期元件。线路电压互感器断线简化逻辑框图如图5所示。
2.3 电压互感器断线闭锁低压减载保护
为防止电压互感器断线引起低压减载误动,其断线采用“任一线电压小于20V或者负序电压大于7 V”为判据闭锁低压减载保护[1]。在ISA-351G馈线保护、ISA-367G线路保护和ISA-347G电动机保护中,具有线路电压互感器断线闭锁低压减载逻辑,简化逻辑框图见图6(其中,d212为低压减载定值)。对逻辑判据进行分析得知,当电压互感器一相或两相断线时,负序电压大于7 V,且线电压低于20 V,低压减载被闭锁;当发生电压互感器三相断线时,负序电压不会动作,但线电压全部小于20 V,低压减载同样不能出口。所以电压互感器一相、两相或者三相断线,低压减载保护不会误动。
2.4 电压互感器断线闭锁失压保护
在ISA-347G电动机保护和ISA-359G电容器保护中,母线失压保护以三相均失压为判据,即3个线电压相与。这样可以防止电压互感器单相或两相断线导致失压保护误动。采用有流闭锁条件同时避免了电压互感器三相断线失压保护误动。简化逻辑框图见图7(其中,d728为母线失压保护定值,d118为有流定值)。
3 结语
a.SEL继电器的电压互感器断线(LOP)不带延时。为防止电压互感器断线误报警,在做电压互感器断线告警时,应参考国内保护加上10 s延时发信号[2]。
b.如果选择电压互感器断线闭锁“复压过流保护“或”低压过流保护”,电压互感器断线时,变压器或线路发生短路故障,“复压过流保护”或“低压过流保护”将不动作。这样降低了保护可靠性。所以一般不设母线电压互感器断线闭锁“复压过流保护”或“低压过流保护”[3]。
c.为防止备自投误动作,深圳南瑞公司的ISA-358G备自投装置采用母线电压互感器断线闭锁备自投。然而,华力特公司做的SEL备自投逻辑规范,已经考虑了电压互感器断线情况,无需再做电压互感器断线闭锁。
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