电压互感器的基本结构与特点

电压互感器的组成结构

电压互感器的基本结构和变压器很相似，它也有两个绕组，一个叫一次绕组，一个叫二次绕组。两个绕组都装在或绕在铁心上。两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有绝缘，使两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有电气隔离。电压互感器在运行时，一次绕组N1并联接在线路上，二次绕组N2并联接仪表或继电器。因此在测量高压线路上的电压时，尽管一次电压很高，但二次却是低压的，可以确保操作人员和仪表的安全。

电压互感器的基本结构 

电压互感器的基本结构主要由绕组、铁心和绝缘构成。单相双绕组电压互感器的两个绕组：一次绕组和二次绕组。单相三绕组电压互感器有三个绕组：一次绕组、二次绕组和剩余电压绕组。三相双绕组和三绕组电压互感器的绕组，相当于三个单相双绕组和三绕组电压互感器的绕组。 

电压互感器的铁心有方形叠片铁心、C形卷铁心和环形卷铁心三种结构。 

方形叠片铁心，是将硅钢片剪成所需尺寸的方片，然后将硅钢片一片一片叠成铁心。这种铁心的优点是绕组绕制和绝缘方便，绕组和绝缘可以预先在绕线机上绕制好，然后装入硅钢片铁心；缺点是铁心之间有气隙，磁性能低，绕组的漏磁大，电力系统中用的电压互感器一般都采用这种铁心。单相35kV及以下采用的单柱旁轭式铁心如图2所示，绕组装在铁心的中心柱上。三相电压互感器采用的三相三柱旁轭式（又称三相五柱式）铁心如图3所示，ABC三相绕组分别装在中间的三个心柱上。110kV及以上串级式电压互感器采用的双柱式铁心如图4所示，绕组装在两个心柱上。

绕组一般都是空心圆柱形的，为了充分利用绕组的内圆空间，铁心柱的截面通常采用多级梯形，如图5所示。级数越多，截面越接近于圆形，在一定的直径下，铁心柱的有效截面也越大，绕组的匝数同可相应减小。但是级数增加，叠片的种类也随着增多，从而使铁心制造的工艺复杂。电压互感器铁心截面的级数可参照变压器选择。对于不同铁心柱直径选择的合理级数如表4所列。

C形卷铁心是将铁心卷制成椭圆形，然后锯开成C形，锯口经磨床磨平。两对C形铁心组成单柱旁轭式铁心，如图6所示。绕组装在两对C形铁心组成的柱上。装上绕组后，原锯口再胶合在一起。 

C形铁心磁性能优于叠片铁心，小型且大量生产时，制作工艺比较简单。主要用于10kV以下单相电压互感器。 

环形卷铁心是由硅钢片带直接卷制而成。由于铁心没有气隙，且磁通顺着硅钢片辗压方向通过，所以铁心磁性能很好，卷制工艺也比较简单。绕组在环形铁心上均匀绕制，漏磁很小，特别适合于制作精密电压互感器。但是在环形铁心上绕制绕组比较困难，尤其是绝缘更难处理，所以环形铁心只能用于制作低压精密电压互感器。 

电压互感器的一次和二次绕组的匝间、层间以及绕组间都有绝缘，绕组与铁心、外壳之间也有绝缘。低压电压互感器的绕组主要采用聚脂薄膜绝缘。聚脂薄膜绝缘强度高，介电系数小，是很好的绝缘材料，但是它在高电压下产生电晕，从而损坏绝缘。因而不宜用于10kV以上高压电压互感器。目前国内10kV以上高电压互感器绕组主要采用油纸绝缘。出线头和绕组对地间的绝缘：低压主要靠空气绝缘，10kV左右可用树脂浇注绝缘，10kV以上主要采用瓷套管或瓷箱绝缘。

特点：

1）对于铁磁谐振电路，在相同的电源电势作用下回路可能不只一种稳定的工作状态。电路到底稳定在哪种工作状态要看外界冲击引起的过渡过程的情况。

2）PT的非线性铁磁特性是产生铁磁谐振的根本原因，但铁磁元件的饱和效应本身也限制了过电压的幅值。此外回路损耗也使谐振过电压受到阻尼和限制。当回路电阻大于一定的数值时，就不会出现强烈的铁磁谐振过电压。

3）串联谐振电路来说，产生铁磁谐振过电压的的必要条件是ω0=1/L0C《；ω。因此铁磁谐振可在很大的范围内发生。

4）维持谐振振荡和抵偿回路电阻损耗的能量均由工频电源供给。为使工频能量转化为其它谐振频率的能量，其转化过程必须是周期性且有节律的，即…1/2（1，2，3…）倍频率的谐振。

5）铁磁谐振对PT的损坏。电磁谐振（分频）一般应具备如下三个条件。

①铁磁式电压互感器（PT）的非线性效应是产生铁磁谐振的主要原因。

②PT感抗为容抗的100倍以内，即参数匹配在谐振范围。

③要有激发条件，如PT突然合闸、单相接地突然消失、外界对系统的干扰或系统操作产生的过电压等。

据试验分频谐振的电流为正常电流的240倍以上，工频谐振电流为正常电流的40～60倍左右，高频谐振电流更小。在这些谐振中，分频谐振的破坏最大，如果PT的绝缘良好，工频和高频一般不会危及设备的安全，而6kV系统存在上述条件。