電壓是將系統(tǒng)的一次電壓按一定變比縮小為要求的二次電壓，向測(cè)量表計(jì)和供電，其工作原理與變壓器基本相同。通常有單相、三相三柱式、三相五柱式電壓互感器等幾種，由于使用方法不同，各有優(yōu)、缺點(diǎn)。三相五柱式電壓互感器，是磁系統(tǒng)具有五個(gè)磁柱的三相三繞組電壓互感器，廣泛采用于大中型企業(yè)，具有低電壓、過(guò)電壓保護(hù)、低電壓?jiǎn)?dòng)等各種保護(hù)功能;備自投等所有電壓繼電器電壓值均來(lái)自電壓互感器二次。
1、三相五柱式電壓互感器的接地方式
電壓互感器二次繞組接地方式與保護(hù)、測(cè)量表計(jì)及同步電壓回路有關(guān)，有b相接地和中性點(diǎn)接地兩種方式，其接線(xiàn)方式見(jiàn)圖1、2。
圖1電壓互感器二次通過(guò)b相及JB接地原理圖
圖2電壓互感器二次不接地原理圖
1.1電壓互感器二次繞組兩種接地方式的比較
1.1.1在同步回路中在b相接地系統(tǒng)中，對(duì)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)，單相接地時(shí)，中性點(diǎn)位移，不能用相電壓同步，必須用線(xiàn)電壓同步。如同步點(diǎn)兩側(cè)均為b相接地，其中一相公用，同步開(kāi)關(guān)檔數(shù)減少(如采用綜保，則接線(xiàn)更為簡(jiǎn)單)，同步接線(xiàn)簡(jiǎn)單。對(duì)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，可用輔助二次繞組的相電壓同步。
1.1.2在保護(hù)回路中
在b相接地系統(tǒng)中，①在零線(xiàn)上串接的隔離開(kāi)關(guān)輔助觸點(diǎn)G，如不可靠而斷開(kāi)時(shí)，會(huì)使10kV以上電壓距離保護(hù)斷線(xiàn)閉鎖裝置失去作用，這時(shí)若再發(fā)生一相或兩相斷線(xiàn)，將導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作。②因?yàn)檩o助繞組的一端與b相接地點(diǎn)相連，由于基本二次側(cè)繞組上有負(fù)荷電流流過(guò)，在電纜芯出上產(chǎn)生電壓降，使正常開(kāi)口三角形有電壓3U0，對(duì)零序方向元件不利。若單獨(dú)從接地點(diǎn)引接零序方向繼電器回路，則接線(xiàn)較為復(fù)雜。
在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，由于中性點(diǎn)無(wú)任何斷開(kāi)觸點(diǎn)，可靠性高。因中性點(diǎn)沒(méi)有電流通過(guò)，無(wú)電壓降，對(duì)保護(hù)無(wú)影響。
1.1.3在測(cè)量表計(jì)回路中
在b相接地系統(tǒng)中，①因大多數(shù)表計(jì)均接線(xiàn)電壓，其中b相接地公用，引線(xiàn)方便。②對(duì)只需接線(xiàn)電壓的回路，可用V-V接線(xiàn)電壓互感器。
在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，表計(jì)均需三相分別接入，引線(xiàn)較為復(fù)雜。
1.1.4在電壓互感器二次接線(xiàn)上
在b相接地系統(tǒng)中，①中性點(diǎn)需裝設(shè)擊穿保險(xiǎn)器，增加了部件，正常時(shí)如擊穿保險(xiǎn)器擊穿接地，將使b相繞組短路。②當(dāng)A、C兩相中任一相發(fā)生接地時(shí)，即構(gòu)成二次繞組兩相短路，兩相熔斷器熔斷。
在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，無(wú)b相接地的相應(yīng)問(wèn)題，接線(xiàn)較簡(jiǎn)單。
據(jù)上分析，對(duì)于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)，因一般不裝設(shè)距離和零序方向保護(hù)，b相接地對(duì)保護(hù)影響極小，而對(duì)同步回路有利，故電壓互感器二次側(cè)采用b相接地方式較為理想。而對(duì)于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，保護(hù)要求嚴(yán)格，中性點(diǎn)接地有利于提高保護(hù)的可靠性，同步回路可用輔助繞組的相電壓，故電壓互感器二次繞組采用中性點(diǎn)接地方式較為優(yōu)越。
1.2接地原因
1.2.1電壓互感器二次側(cè)須接地的原因
在運(yùn)行中，電壓互感器的一次側(cè)線(xiàn)圈處在高壓系統(tǒng)之中，而其二次側(cè)線(xiàn)圈則為一固定的低電壓(如電壓互感器一次線(xiàn)圈電壓為10KV時(shí)，則其二次側(cè)固定為100V)。二次側(cè)線(xiàn)圈所接入的各種儀表和繼電器的絕緣等級(jí)低，并且經(jīng)常與人員接觸，如果電壓互感器的一、二次線(xiàn)圈之間的絕緣被擊穿，一次側(cè)的高壓將直接加到二次側(cè)線(xiàn)圈上，極易危及人身和設(shè)備安全。故為了提高安全性，電壓互感器二次側(cè)必須接地。
1.2.2JB接地
圖1中，當(dāng)電壓互感器通過(guò)b相接地時(shí)，其中性點(diǎn)處還需要通過(guò)JB接地的原因分析如下。
由于電壓互感器二次側(cè)通過(guò)b相接地，其只是為各種表計(jì)和繼電器提供所需電壓，不能保證當(dāng)一次電壓串入二次回路時(shí)的安全，所以其二次側(cè)線(xiàn)圈的中性點(diǎn)也必須接地。但是，其中性點(diǎn)如果直接接地，b相線(xiàn)圈將通過(guò)大地短接，這樣會(huì)燒壞線(xiàn)圈，這是不允許的。所以電壓互感器二次側(cè)中性點(diǎn)通過(guò)一個(gè)JB(放電間隙)接地。正常運(yùn)行時(shí)JB不導(dǎo)通;當(dāng)有高壓進(jìn)入二次側(cè)時(shí)，JB擊穿使電壓互感器二次通過(guò)中性點(diǎn)接地，達(dá)到保護(hù)人身和設(shè)備安全的目的。(因b相接地點(diǎn)在保險(xiǎn)之后，故即使b相和中性點(diǎn)形成接地短路，也只會(huì)使保險(xiǎn)熔斷，不會(huì)燒壞線(xiàn)圈)。
2、電壓互感器二次側(cè)保險(xiǎn)的工作原理
2.1二次側(cè)無(wú)保險(xiǎn)工作分析
①在圖1中，如果JB在工作狀態(tài)下因其它原因擊穿，則電壓互感器b相繞組將被短接，b相繞組將被燒壞。
②當(dāng)A、C兩相任一相有過(guò)載時(shí)，將造成電壓互感器繞組燒壞。當(dāng)A、B、C三相繞組內(nèi)部有故障時(shí)，將引起保護(hù)誤動(dòng)作。
③在圖2中，當(dāng)電壓互感器二次側(cè)A、B、C三相中的任一相出口處有接地發(fā)生時(shí)，均會(huì)造成電壓互感器繞組短路運(yùn)行而燒壞。
④當(dāng)電壓互感器二次側(cè)A、B、C三相中的任一相發(fā)生過(guò)載時(shí)，也有可能燒壞繞組，引起保護(hù)誤動(dòng)作。
在上述工作狀態(tài)下，電壓互感器二次側(cè)A、B、C三相出口處，都需加裝二次側(cè)保險(xiǎn)。
2.2不加保險(xiǎn)(熔斷器)的情況
①在二次側(cè)開(kāi)口三角的出線(xiàn)上一般不裝熔斷器。因?yàn)樵谡＿\(yùn)行時(shí)開(kāi)口端無(wú)電壓，無(wú)法監(jiān)視熔斷器的接觸情況。一旦熔斷器接觸不良，則系統(tǒng)接地時(shí)不能發(fā)出接地信號(hào)。但是，供零序過(guò)電壓保護(hù)用的開(kāi)口三角出線(xiàn)例外。
②中性線(xiàn)上不裝熔斷器，目的是因?yàn)橐坏?span style="color:#0268CA">保險(xiǎn)絲熔斷或接觸不良，就會(huì)使絕緣監(jiān)察電壓表失去指示故障的作用。
③接自動(dòng)電壓調(diào)整器的電壓互感器二次側(cè)不裝熔斷器，目的是為了防止熔斷器接觸不良或熔絲熔斷時(shí)電壓互感器誤動(dòng)作。
3、三相五柱式電壓互感器工作繞組的工作狀態(tài)分析
3.1正常時(shí)工作繞組的工作狀態(tài)
如圖3所示，由于三相五柱式電壓互感器為配合計(jì)量及保護(hù)裝置，其二次線(xiàn)電壓為恒定的100V。為配合絕緣監(jiān)察，其二次側(cè)對(duì)地電壓為100/V;100V/V、0V。所以根據(jù)圖3可得出，Ua、Ub、Uc三相相電壓為Ua=l00/V=Ub=Uc,線(xiàn)電壓為Uab=Uac=Ucb=100V。正常運(yùn)行時(shí)，Ua0=Ub0=Uc0電壓表指示相電壓(10kV系統(tǒng)為5.8kV)。
圖3正常工作時(shí)電壓互感器二次接線(xiàn)原理圖
3.2故障時(shí)工作繞組的工作狀態(tài)
①當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相金屬性接地時(shí)(如A相)，則該相對(duì)地電壓為O，即電壓瓦感器的A相一次線(xiàn)圈對(duì)地?zé)o電壓。接在二次和接地相對(duì)應(yīng)的絕緣監(jiān)察電壓表Ua=0，而其它兩相Ub、Uc的電壓升高到倍，即上升到線(xiàn)電壓(10KV系統(tǒng)為10KV)。此時(shí)工作線(xiàn)圈二次側(cè)對(duì)地電壓為Ua=0、Ub=0、Uc=100V。
②當(dāng)A相經(jīng)電弧或高電阻接地時(shí)，則Ua電壓指示低于相電壓，但未達(dá)到0。Uc、Ub指示高于相電壓，但未達(dá)到線(xiàn)電壓(當(dāng)b相接地時(shí)，Ub=O)。
4輔助繞組的工作狀態(tài)分析
輔助繞組，即開(kāi)口三角形。在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，由于系統(tǒng)三相電壓UA、UB、UC是對(duì)稱(chēng)的，互感器二次線(xiàn)圈中的三個(gè)電壓Ua、Ub、Uc也對(duì)稱(chēng)。故反應(yīng)在開(kāi)口三角兩端的零序電壓為Ua+Ub+Uc=0，所以開(kāi)口三角兩端的電壓為零。
當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，如C相接地(見(jiàn)圖4)，顯然C相對(duì)地電壓Uc，加上中性點(diǎn)對(duì)C相端頭電壓-Uc，即UAd=UA+(-Uc)。同理，B
圖4系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)開(kāi)口三角形繞組電壓向量圖
相對(duì)地電壓UBd=UB+(-Uc)，由于C相接地，電壓互感器一次側(cè)的C相線(xiàn)圈上無(wú)電壓。則UAd和UBd就是互感器一次側(cè)A相和B相的電壓。從向量圖中看出，加在互感器一次側(cè)的三相電壓出現(xiàn)了零序電壓，即UAd+UBd=3U0。此時(shí)UAd和UBd的大小都是相電壓的倍，即數(shù)值上等于線(xiàn)電壓，其合成電壓即為3倍的零序電壓。故在開(kāi)口三角兩端也同時(shí)出現(xiàn)了3倍的零序電壓。在開(kāi)口三角兩端接上絕緣監(jiān)察繼電器，一旦系統(tǒng)有單相接地發(fā)生，此絕緣監(jiān)察繼電器即報(bào)燈光、音響信號(hào)，告訴值班人員處理(一般此繼電器整定值為l5V或18V)。
