变电站设计中电压互感器选择有关问题分析-论文.pdf

'·应用·低压电器(2014No．8)变电站设计中电压互感器选择有关问题分析李乐，李英武，袁野(1．南京因泰莱电器股份有限公司，江苏南京211100；2．中国航空工业规划设计研究院，北京100011；3．中国电子科技集团公司第二十八研究所，江苏南京210007)李乐(1982～)，摘要：电压互感器的接线方式与测量精度选择不合理，会直接影响到电压、功率女，工程师，主要从以及电能测量的精确度。针对问题对电压互感器的接线方式、测量精度与容量，及其事电力系统继电保表示方法等有关问题进行了分析。分析结果表明，电源中性点不接地供配电系统的所护方面的研究。有电气设备的绝缘都需要按照线电压进行设计，电压互感器一次侧中性点必须接地，二次侧中性点是否接地根据需要来选择。关键词：电压互感器；测量精度；、V型接线；Y／Y／A接线；零序电压中图分类号：TM451文献标志码：B文章编号：1001-5531(2014)08-0061-05AnalysisofSomeRelatedSelectionProblemaboutPotentialTransformerinSubstationDesignLIYingwu。YUANYe，(1．NanjingIntelligentApparatusCo．，Ltd．，Nanjing211100，China；2．ChinaAeronauticalProjectandDesignInstitute，Beijing100011，China；3．No．28ResearchInstituteofChinaElectronicTechnologyGroupCompany，Nanjing210007，China)Abstract：Toselecttheconnectionwayandmeasurementaccurayofapotentialtransformerunreasonablywilldirectlyaffectthemeasurementaccuracyofitsvoltage，powerandenergy．Thispaperanalyzedsomeproblemsaboutconnectionway，measurementaccuracy，capacityofapotentialtransformeranditsrepresentation．Theresultsshowthattheinsulationofallelectricequipmentinsupplyanddistributionsystemwithungroundedneutralpointneedtodesignaccordingtolinevoltage．Theprimarysideneutralpointofapotentialtransformermustbegrounded．Whetherthesecondarysideneutralpointisgroundedornotwilldependontheneed．Keywords：potentialtransformer；measurementaccuracy；v／Vconnection；Y／Y／Aconnection；zerosequencevoltage功率以及电能测量的精确度。特别是接线方式选0引言择满足不了继电保护要求，还会引起有关继电保电压互感器的用途是将一次侧高电压转换为护拒动或误动。因此本文分析了电压互感器的测二次侧统一标准的0—100V电压，作为测量仪表量精度、接线方式等。与保护装置的输入电压。这样测量仪表和保护装1供配电系统的相电压、线电压与置的输人电压就能够统一，为测量仪表和保护装对地电压置的制造创造了条件。如果电压互感器的接线方式与测量精度选择不合理，就会直接影响到电压、低压配电系统一次侧为三相四线制接线，额李英武(1941一)，男，研究员，主要从事电气方面的研究。袁野(1983一)，男，主要从事采购管理工作。一61— 低压电器(2014No．8)·应用·定电压同时采用相电压与线电压表示，例如127／220V、220／380V与380／660V。我国矿山低压配电系统由于供电距离比较远，一般采用380／660V电压。高压供配电系统一次侧为三相三线制接线，额定电压采用线电压表示。例如10kV系统的线电压为10kV，其相电压则为lO／4~：5．77kV。供配电系统相线与中性线之间的电压称为相图2A相发生故障后对地电容电流示意图电压，分别用、与表示，或者用u、u表示。相线与相线之间的电压称为线电压，分2电压互感器选择别用、、表示，或者用、。表示。(1)变配电站设计时，考虑是否需要设计电通过相量计算可以得出，线电压为相电压的压互感器。当需要设计电压互感器时，额定电压、倍容量与测量精度必须满足设计要求。另外还需要供配电系统电源中性点直接接地时，电源中考虑应该选用2个单相电压互感器、3个单相电性点就与大地等电位，因此三根相线对地电压就压互感器，还是选用1个三相五柱式电压互感器；为相电压。所有电气设备的绝缘都按照相电压进接线方式为V／V型接线、Y／Y型接线或Y／Y／行设计。供配电系统电源中性点不直接接地时，△(开口三角形，以下称为剩余绕组)接线；是否假如所有电气设备对地绝缘为无穷大，即为理想需要设计线路电压互感器，以及是否需要设计两状态，供配电系统与大地就无电的联系，对地测量段母线测量电压自动切换等。不到电压。但是任何电气设备对地绝缘都不会为(2)供电部门要求高压电能计量时，选用2无穷大，与大地之间会有电容存在。对于交流供个单相电压互感器组成V／V型接线，电流互感器配电系统，通过对地电容充放电，供配电系统就与采用两相式，电压与电流互感器均安装在计量柜大地有了电的联系。电源中性点不接地系统中，内，单母线不分段设计一面计量柜；两路电源进对地电容电流示意图如图1所示。大地成为三相线，单母线分段需要设计两面计量柜；三路电源进电容电流的中性点，正常运行时供配电系统对地线，单母线分段需要设计三面计量柜。电压为相电压。(3)内部需要进行高压电能计量，以及有高压电动机或高压并联电力电容器时，应设计电压互感器。单母线不分段时，只需要设计1台电压互感器。单母线分段，内部不需要高压电能计量时，或无高压电动机、无高压电力电容器、无备用电源为线路备自投时，可以只设计1台电压互感器；否则应设计2台电压互感器，并设计两段母线测量电压自动切换。图1对地电容电流不慈图(4)备用电源自投要求来电自恢复时，需要设计线路电压互感器，或将母线测量电压互感器电源中性点不接地供配电系统系统中，A相安装在电源进线断路器之前。有并网要求时，需发生单相接地故障的对地电容电流示意图如图要在并网点两端分别设计2个单相电压互感器，2所示。A相与大地处于相同电位，对地电容电就地提供并网需要的电压与频率参数。流为零。未接地的B、c相对地电压就升高为线电压。因此电源中性点不接地供配电系统的所3电压互感器的接线方式有电气设备的绝缘都需要按照线电压进行电压互感器的接线方式有V／V型接线、Y／设计。Y／△型接线两种接线方式。当无单相接地保护一62一 ·应用·低压电器(2014No．8)要求时，选用2台单相电压互感器组成V／V型接线。当有单相接地保护要求并需要提供零序电压(剩余电压)时，变电站设计时应选用3台单相电压互感器组成的Y／Y／A型接线，或选用1台三相五柱式电压互感器组成Y／Y／△型接线，△为单相接地保护及母线对地绝缘监视提供零序电压判据。4电压互感器容量选择图3△绕组电压示意图电压互感器容量有30、50、60、100、200VA等三相三线制，v／V型接线的电压互感器只能够提多种规格。计量柜一般选用30VA。电压互感器供线电压，二次侧功率与电能计量应选用三相三线不给操作电源供电时，可选50VA或60VA。电压制功率表与电能表，此时电流测量采用相电流互感器给操作电源供电时，断路器基本上采用弹与，电压测量采用电压互感器提供的线电压。簧储能操动机构，弹簧储能电动机功率比较小，一与。由于一次侧为三相三线制，电源与负载之般不超过70w，储能时间一般不超过10s，为短间没有中性线，三相电流之和为零，二次侧选用三期运行负荷。合闸与分闸线圈的额定电流一般为相三线制功率表与电能表不会出现测量误差，所以3A及以下，工作时间不大于10ms。电压互感器高压计量的计量柜均采用三相三线制接线。容量可选100VA或200VA。因为电压互感器的采用三电流互感器与Y／Y／△型接线的电压极限容量一般为额定容量的2倍。互感器，虽然可以提供相电压，但对于电源中性点不直接接地的供配电系统，二次侧功率与电能计5电压互感器测量精度选择及变比量仍然应选用三相三线制接线。如果采用三相四表示方法线制接线，需要接人相电压，发生单相接地故障后，一次侧不接地两相对地电压会升高为线电压，有电能计量并收费时，电压互感器应选用0．2／6P(或3P)s级。内部电能计量不收费时，电二次侧相电压也会升高√3倍，所以二次电路设计时不宜选用三相四线制功率表与电能表。压互感器应选用0．5／6P(或3P)级，无电能计量时，可选用1／6P(或3P)级。V／V型接线的电压7电压互感器中性点接地互感器电压变比为线电压之比，对于10kV配电系统变比表示为10／0．1kV。Y／Y／△型接线的电电压互感器一次侧中性点必须接地，二次侧中性点是否接地根据需要来选择。对于户外变电压互感器变比为相电压之比，但△绕组二次侧为三分之一线电压。对于10kV配电系统变比表示站电压互感器，二次侧中性点需要接地时，不能够在户外分开接地，必须引到控制保护屏后统一引为[(10／~c3)／(0．1／)]×(0．1／3kV)。到接地母排一点接地，以避免变电站发生事故时△绕组二次侧为三分之一线电压的原理是，产生电位差引起继电保护误动。对于户内变电当电源中性点不接地的电力系统一次侧发生单相站，电压互感器安装于电压互感器柜内，二次侧中接地后，接地相对地电压为零，不接地两相对地电性点需要接地时，可由电压互感器柜直接引到接压升高倍。同样，电压互感器二次侧接地相对地母排接地。地电压为不接地两相对地电压倍。△绕组电电压互感器的接线方式为V／V型接线，而且压示意图如图3所示。给操作电源供电时，为了提高操作电源的可靠性，6三相三线制与三相四线制接线操作电源中性点采用不接地系统。所以电压互感器二次侧中性点通过击穿保险接地，在一次侧发10kV及以上电压等级的供电系统一次侧为生单相接地故障而产生过电压时，对二次侧起到一63— 低压电器(2014No．8)·应用·过电压保护作用。二次侧中性点通过击穿保险接地示意图如图4所示。电压测量小母线(L1)(L2)(b3)OFlQF2QF3U63lV63lW63lFu4bsA『数字式微机电压U,o互感器监控装置图5v／V型接线电压互感器的二次侧中性点直接接地示意图图4二次侧中性点通过击穿保险接地不意图电压互感器的接线方式为V／V型接线，不给操作电源供电时，二次侧中性点需要接地，此时B电压测量零序电压测相接地，二次侧所有测量仪表与数字式(微机)保小母线量小母线电护装置的电压输入回路均为B相接地。V／V型爵《士{【-)【L_Z-)(L-，i-)(_1-)(L_tdU63IV63lW63lN63lL63】U1接线电压互感器的二次侧中性点直接接地示意图如图5所示。}0L630N630选用Y／Y／／x型接线电压互感器为单相接地F1QF2保护与对地绝缘监视提供零序电压判据，电压互感器一次侧与二次侧中性点均应接地。一次侧发；ll1×12，生单相接地故障后，接地相对地电压为零，△接线×l41I’’-，就能够感应出零序电压(剩余电压)。由于电压lX9E1×7互感器容量很小，阻抗比较大，发生单相接地故障Il【]FU2【]FU3I]Fu[]FU5[FU6[]，、后，一次侧故障电流不会增加，但由于对地电压升：④①④)o)OSAI一蜴高使铁心饱和，容易引起铁磁谐振而产生过电压。X3有些电压互感器本身具有消谐功能，应优先选用。④⑧④④OCrG—Ua二次电路设计时也可选用消谐装置或单独选用消IPV2谐柜，但有时参数匹配不好，反而容易引起过电电压互感器压。Y／Y／△型接线电压互感器二次侧中性点直图6Y／Y／△型接线电压互感器二次侧接接地示意图如图6所示。中性点直接接地示意图．——64．—— ·应用·低压电器(2014No．8)由于Y／Y／△型接线电压互感器二次侧中性需要增加隔离变压器实现操作电源中性点不接地点必须直接接地，如果给操作电源供电，就会降低的要求。操作电源的可靠性。这需要增加隔离变压器实现【参考文献】操作电源中性点不接地的要求。[1]王厚余．低压电气装置的设计安装和检验[M]．28结语版．北京：中国电力出版社，2007．[2]刘介才．工厂供电[M]．5版．北京：机械工业出版供配电系统中电压互感器的选择在有关电气社，2009．设计规范中没有作出明确规定，本文对电压互感[3]邱关源，罗先觉．电路[M]．5版．北京：高等教育出器选择有关问题进行了分析。供电部门要求高压版社，2006．电能计量时，选用两个单相电压互感器组成v／V[4]贺家李，宋从矩．电力系统继电保护原理[M]．增订型接线。备自投要求来电自恢复时，需要设计线版．北京：中国电力出版社，2004．路电压互感器，或将母线测量电压互感器安装在电源进线断路器之前。由于Y／Y／△型接线电压收稿日期：2013—12—15互感器二次侧中性点必须直接接地，所以如果给操作电源供电，就会降低操作电源的可靠性。这(上接第39页)[2]王莹，李洁斯，刘芳，等．多功能电网模拟器研究4结语[J]．电力电子技术，2011，45(3)：29-31．[3]唐诗颖．基于LCL滤波器的单相并联有源滤波器控分析了PWM整流器作为以LC型电压源逆制技术研究[D]．武汉：华中科技大学，2011．变器为主电路的功率放大器负载时整流器的输出[4]李子欣，王平，李耀华，等．采用数字控制的400Hz阻抗特性以及对逆变器的影响。为了抑制整流器大功率逆变电源[J]．中国电机工程学报，2009(6)：型负载对逆变器输出电压的影响，设计了多个谐36_42．振控制器并联的电压环控制策略；为了抑制谐振[5]陈敏．非线性负载条件下的逆变器特性研究[D]．提高系统鲁棒性，加入了电容电流有源阻尼和负杭州：浙江大学，2006．载电流前馈算法。仿真验证了该控制策略的可[6]许爱国，谢少军．电容电流瞬时值反馈控制逆变器行性。的数字控制技术研究[J]．中国电机工程学报，2005，25(1)：49．53．【参考文献】收稿日期：2014—01—09[1]张崇巍，张兴．PWM整流器及其控制[M]．北京：机械工业出版社，2003．在邮局漏订的读者，可直接从邮局汇款至我杂志社发行部补订地址：上海市武宁路505号3号楼4楼《低压电器》发行部邮编：200063联系电话：021—62574990—747传真：021—62576377定价：12．00元／册全年288元(包含邮费)一65—'