电磁式电压互感器的传输特性研究

胡永春,徐春霞（国网山东省电力公司成武县供电公司，山东菏泽，274200）



电磁式电压互感器的传输特性研究

胡永春,徐春霞
（国网山东省电力公司成武县供电公司，山东菏泽，274200）

摘要：暂态量保护可以在一定程度上提高继电保护的动作时间。因此要想实现暂态量超高速线路的保护，必须着手于电磁式电压互感器传输特性的研究。

关键词：暂态量线路保护电磁式电压互感器传输特性

1 电磁式电压互感器介绍

1.1 原理及分类

电压互感器是一种可以将电网中的高压电转化成低压电，便于操控和测量的高压装置，其基本原理类似于变压器。电磁式电压互感器是由一次绕阻和二次绕组、铁心、引出线以及绝缘结构等组成，具有小容量、小体积和大电压比的特点。目前，我国电网主要由电磁式电压互感器和电容式电压互感器进行变压操作。

电磁式电压互感器根据材料的不同，有不同的分类方式。对于绝缘介质，可将其分配为干式和抽式。按照绕阻数目的多少，可分为双绕阻，三绕阻，和四绕阻。对于不同的相式，可简单分为单相和多相。若按电磁式电压互感器运行时所能承受电压的不同，可将其分为半绝缘和全绝缘的电压互感器。

1.2 特点及用途

电磁式电压互感器是在一次回路中并联一次绕阻，并将二次绕组和一次绕组通过磁耦合接入电路中。二次绕组常用来接入仪器、仪表及基本保护设备，较小的负载，使其基本趋于稳定转态。因而，在正常运行时，可将一次、二次侧分别视为电压源和开路状态，而且对于二次侧而言，其电压和二次侧感应电动势相同，并由一次系统电压决定。

对于电磁式电压互感器的用途可概括的总结为:在电路中将电磁式电压互感器和各种仪表、设备配合，测量一些高压参数，从而解决高压带来的测量困难；将高压、低压进行有效隔离，从而使电力工作人员人身安全和设备安全得到保障；此外，电压互感器的二次额定电压都使用标准电压，进而使电路中的二次设备趋于标准化。这些用途对于我国电网而言，具有突破性的作用。在电力输送的过程中，不仅仅达到了高效率，低耗资，节约能源的作用，而且还可以为监测电网、保护线路等动作提供正确的参量。总之，大力研究发展电磁式电压互感器对于电网的安全有着极其重要的意义。

2 电磁式电压互感器的研究方向和方法

2.1 研究总结

当下，电力已经成为全世界不可缺少的一部分，人们生活再也离不开电能的帮助。国内外都致力于如何将电力更加节能、高效的发展。其中如何将高压电安全、有效的输送已成为目前研究的热门话题，对此，我国已将步伐迈入了电磁式电压互感器的研究。近几年，许多先进人士针对该项研究前仆后继，提出了数不胜数的研究成果，并将其应用于实际生活中，使电网更加安全化。通过分析历年的研究结果，发现对电磁式电压互感器研究方法越来越趋于多样化，但是万变不离其宗。其中比较显著的是常规短路法（包括正接法和反接法）、末端屏蔽法和末端加压法。虽然上述方法各自具有自己的独特之处，但同时也会体现出相应的弊端。该实验的研究需要综合各方面的因素，尽可能的在总结前人经验的同时，采用更科学、有效的方法进行深入研究。

2.2 研究方向

由于电路系统的规模的扩大，超高压输电日益普及，我国已步入对电磁式电压互感器传输高频的特性深入研究的阶段，稳态量和暂态量的联系以及暂态量保护越来越被国家所重视，而且研究成果也日益被广大人民接受。如今时代的进步，科技对故障切除时间的要求也变得越来越短，根据故障暂态分量，准确分析，提取故障信息，对确定暂态量已变得至关重要。故而，要想使暂态量超高速线路得到有效保护，就要逐步加深对电磁式电压互感器的研究和开发，

2.3 研究方法

2.3.1稳态试验

（1）本实验研究对象：额定电压为100V的保护设备，其中含有电磁式电压互感器；匝数比880/40，额定电压为5V的电磁式电压互感器，匝数比为150/7。利用该装置分析两种不同匝数的电压互感器在高频稳态响应的幅频特性。

（2）两种不同型号的电磁式电压互感器，在试验条件下可以对电压进行线性传输，形成正弦稳态信号的幅值；任意改变信号的幅值，将不会影响电磁式电压互感器在高频响应的幅频特性；在输入信号频率比1Hz大后，把电磁式电压互感器中的铁心抽出，对于响应幅频不会产生任何影响；除此之外，在试验中，可以发现电磁式电压互感器原边测输入电压是否为额定电压将不会影响互感器传输高频正弦稳态信号的能力。

综上考虑，可以利用样品在额定工作点高频稳态响应与输入电压响应相同的原理，间接测量保护装置内电磁式电压互感器在工作点的高频稳态信号，这对于解决缺少电源的困难，有极大的帮助。

2.3.2高压冲击试验

（1）冲击试验，主要产生的雷电波信号向电路中放电，需要以宽带为300MHZ的示波器进行输入，在示波器输出波形以后，将要对二者展开频谱分析。在分析中将频率点之比相同的输入和输出信号进行归一化处理，即可作为电压互感器暂态高频响应。

（2）本试验中的样品对700kHz（截止频率）以下的高频信号进行线性传输；对比于上面的稳态试验，高压冲击试验也同样可以得出铁心不会对电磁式电压互感器的高频响应幅频特性产生影响的结论；不同雷电波频率参数，对于频谱分析而言，有着不一样的效果。较小的雷电波频率波头参数，频谱分析效果比较好，稍大一点的雷电波频率波头参数，由于较少的高频含量，准确读出电磁式电压互感器传输频率实际截止频率变得越来越困难。

本次试验结果，将为研究稳态和暂态量试验，提供充分的实际基础。

2.3.3稳态试验及高压冲击试验的对比分析

稳态试验和高压冲击试验着手于不同方面，却可以得出一些相同的结果。虽然有一定的相似结论，但同时也有显著的不同之处。二者的异同如下:

（1）对于幅频特性来说，无论是稳态试验还是高压冲击试验，所得出的截止频率都是相同的，即均为700kHz。

（2）对于电磁式电压互感器中铁心的有无充分证明对于稳态试验和高压冲击试验，都不会改变改变高频响应的幅频特性。

（3）稳态试验和高压冲击试验的不同之处在于:高压冲击试验对研究电磁式电压互感器效果更加明显，这将为日后研究高频传输特性，提供强有力的帮助。

总之，高压冲击试验具有较好的优越性，可以用其替代稳态试验。但与此同时，更需要注意的是，在波头参数选择时，其雷电波频率要尽量落在截止频率之内，这样方可使研究效果更佳。

3 研究结果

电磁式电压互感器在截止频率范围内，稳态幅频和暂态幅频二者基本一致，并且响应均成线性关系，利用当下的电磁式电压互感器就可以将故障高频幅的信息进行传递。电磁式电压互感器的传输与铁心存在与否无关，而铁心的存在只会影响低频段的特性，对高频段无影响。而且对于原边侧的信号的振幅大小，其将不会影响电磁式电压互感器的高频传输特性。

通过结果分析，测试电磁式电压互感器传输的稳态幅频和暂态幅频特性，可以采用雷电波冲击电信号压进行测试。但切记在试验的过程中，一定要选择合适的雷电波信号进行试验，这样才会达到更加满意的效果。

4 讨论

本次研究根据高压电路，在电磁式电压互感器的运行基础上，利用稳态试验和高压冲击试验，对其传输特性进行分析总结，确立更好的试验方法，使其研究价值得到更加充分的体现。电磁式电压互感器的性能关乎着继电保护装置的工作效率，它对于大电网继电保护技术而言是重中之重，对其传输特性的研究不可以有一丝一毫的懈怠。而且互感器在高压下的传输特性是电网中电力保护系统的继电保护的基础，同时对继电保护也有至关重要的意义。深入开展电磁式电压互感器，提高暂态量保护能力，对于我国电网事业的开展有着积极地促进作用。

参考文献

[1]刘翔，郭克勤，叶国雄，黄华，杨帆，陈鹏.武汉国网电力科学研究院[J]，2011，37（10）：85-90.

[2]陈丽华.电磁式电压互感器的原理及几种测试方法[J]，2010,19（27）：92-93.

[3]应希纯，王建华，张保会.保护装置内电磁式电压互感器高频传输特性分析[J]，2006,40（12）:66-69.

Study on the transmission characteristics of electromagnetic voltage transformer

Hu Yongchun,Xu Chunxia
(Chengwu county power supply company, the national network of Shandong Province,Shandong electric power company,Heze,274200)

Abstract：Transient protection can improve the relay protection action time to a certain extent.Therefore, it is necessary to study the transmission characteristics of electromagnetic voltage transformer in order to realize the protection of ultra high speed line.

Keywords：Transmission characteristics of electromagnetic voltage transformer for transient voltage protection