電磁式電壓互感器的傳輸特性研究

胡永春,徐春霞（國網(wǎng)山東省電力公司成武縣供電公司，山東菏澤，274200）

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電磁式電壓互感器的傳輸特性研究

胡永春,徐春霞
（國網(wǎng)山東省電力公司成武縣供電公司，山東菏澤，274200）

摘要：暫態(tài)量保護可以在一定程度上提高繼電保護的動作時間。因此要想實現(xiàn)暫態(tài)量超高速線路的保護，必須著手于電磁式電壓互感器傳輸特性的研究。

關(guān)鍵詞：暫態(tài)量線路保護電磁式電壓互感器傳輸特性

1 電磁式電壓互感器介紹

1.1 原理及分類

電壓互感器是一種可以將電網(wǎng)中的高壓電轉(zhuǎn)化成低壓電，便于操控和測量的高壓裝置，其基本原理類似于變壓器。電磁式電壓互感器是由一次繞阻和二次繞組、鐵心、引出線以及絕緣結(jié)構(gòu)等組成，具有小容量、小體積和大電壓比的特點。目前，我國電網(wǎng)主要由電磁式電壓互感器和電容式電壓互感器進行變壓操作。

電磁式電壓互感器根據(jù)材料的不同，有不同的分類方式。對于絕緣介質(zhì)，可將其分配為干式和抽式。按照繞阻數(shù)目的多少，可分為雙繞阻，三繞阻，和四繞阻。對于不同的相式，可簡單分為單相和多相。若按電磁式電壓互感器運行時所能承受電壓的不同，可將其分為半絕緣和全絕緣的電壓互感器。

1.2 特點及用途

電磁式電壓互感器是在一次回路中并聯(lián)一次繞阻，并將二次繞組和一次繞組通過磁耦合接入電路中。二次繞組常用來接入儀器、儀表及基本保護設備，較小的負載，使其基本趨于穩(wěn)定轉(zhuǎn)態(tài)。因而，在正常運行時，可將一次、二次側(cè)分別視為電壓源和開路狀態(tài)，而且對于二次側(cè)而言，其電壓和二次側(cè)感應電動勢相同，并由一次系統(tǒng)電壓決定。

對于電磁式電壓互感器的用途可概括的總結(jié)為:在電路中將電磁式電壓互感器和各種儀表、設備配合，測量一些高壓參數(shù)，從而解決高壓帶來的測量困難；將高壓、低壓進行有效隔離，從而使電力工作人員人身安全和設備安全得到保障；此外，電壓互感器的二次額定電壓都使用標準電壓，進而使電路中的二次設備趨于標準化。這些用途對于我國電網(wǎng)而言，具有突破性的作用。在電力輸送的過程中，不僅僅達到了高效率，低耗資，節(jié)約能源的作用，而且還可以為監(jiān)測電網(wǎng)、保護線路等動作提供正確的參量?？傊罅ρ芯堪l(fā)展電磁式電壓互感器對于電網(wǎng)的安全有著極其重要的意義。

2 電磁式電壓互感器的研究方向和方法

2.1 研究總結(jié)

當下，電力已經(jīng)成為全世界不可缺少的一部分，人們生活再也離不開電能的幫助。國內(nèi)外都致力于如何將電力更加節(jié)能、高效的發(fā)展。其中如何將高壓電安全、有效的輸送已成為目前研究的熱門話題，對此，我國已將步伐邁入了電磁式電壓互感器的研究。近幾年，許多先進人士針對該項研究前仆后繼，提出了數(shù)不勝數(shù)的研究成果，并將其應用于實際生活中，使電網(wǎng)更加安全化。通過分析歷年的研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)對電磁式電壓互感器研究方法越來越趨于多樣化，但是萬變不離其宗。其中比較顯著的是常規(guī)短路法（包括正接法和反接法）、末端屏蔽法和末端加壓法。雖然上述方法各自具有自己的獨特之處，但同時也會體現(xiàn)出相應的弊端。該實驗的研究需要綜合各方面的因素，盡可能的在總結(jié)前人經(jīng)驗的同時，采用更科學、有效的方法進行深入研究。

2.2 研究方向

由于電路系統(tǒng)的規(guī)模的擴大，超高壓輸電日益普及，我國已步入對電磁式電壓互感器傳輸高頻的特性深入研究的階段，穩(wěn)態(tài)量和暫態(tài)量的聯(lián)系以及暫態(tài)量保護越來越被國家所重視，而且研究成果也日益被廣大人民接受。如今時代的進步，科技對故障切除時間的要求也變得越來越短，根據(jù)故障暫態(tài)分量，準確分析，提取故障信息，對確定暫態(tài)量已變得至關(guān)重要。故而，要想使暫態(tài)量超高速線路得到有效保護，就要逐步加深對電磁式電壓互感器的研究和開發(fā)，

2.3 研究方法

2.3.1穩(wěn)態(tài)試驗

（1）本實驗研究對象：額定電壓為100V的保護設備，其中含有電磁式電壓互感器；匝數(shù)比880/40，額定電壓為5V的電磁式電壓互感器，匝數(shù)比為150/7。利用該裝置分析兩種不同匝數(shù)的電壓互感器在高頻穩(wěn)態(tài)響應的幅頻特性。

（2）兩種不同型號的電磁式電壓互感器，在試驗條件下可以對電壓進行線性傳輸，形成正弦穩(wěn)態(tài)信號的幅值；任意改變信號的幅值，將不會影響電磁式電壓互感器在高頻響應的幅頻特性；在輸入信號頻率比1Hz大后，把電磁式電壓互感器中的鐵心抽出，對于響應幅頻不會產(chǎn)生任何影響；除此之外，在試驗中，可以發(fā)現(xiàn)電磁式電壓互感器原邊測輸入電壓是否為額定電壓將不會影響互感器傳輸高頻正弦穩(wěn)態(tài)信號的能力。

綜上考慮，可以利用樣品在額定工作點高頻穩(wěn)態(tài)響應與輸入電壓響應相同的原理，間接測量保護裝置內(nèi)電磁式電壓互感器在工作點的高頻穩(wěn)態(tài)信號，這對于解決缺少電源的困難，有極大的幫助。

2.3.2高壓沖擊試驗

（1）沖擊試驗，主要產(chǎn)生的雷電波信號向電路中放電，需要以寬帶為300MHZ的示波器進行輸入，在示波器輸出波形以后，將要對二者展開頻譜分析。在分析中將頻率點之比相同的輸入和輸出信號進行歸一化處理，即可作為電壓互感器暫態(tài)高頻響應。

（2）本試驗中的樣品對700kHz（截止頻率）以下的高頻信號進行線性傳輸；對比于上面的穩(wěn)態(tài)試驗，高壓沖擊試驗也同樣可以得出鐵心不會對電磁式電壓互感器的高頻響應幅頻特性產(chǎn)生影響的結(jié)論；不同雷電波頻率參數(shù)，對于頻譜分析而言，有著不一樣的效果。較小的雷電波頻率波頭參數(shù)，頻譜分析效果比較好，稍大一點的雷電波頻率波頭參數(shù)，由于較少的高頻含量，準確讀出電磁式電壓互感器傳輸頻率實際截止頻率變得越來越困難。

本次試驗結(jié)果，將為研究穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)量試驗，提供充分的實際基礎。

2.3.3穩(wěn)態(tài)試驗及高壓沖擊試驗的對比分析

穩(wěn)態(tài)試驗和高壓沖擊試驗著手于不同方面，卻可以得出一些相同的結(jié)果。雖然有一定的相似結(jié)論，但同時也有顯著的不同之處。二者的異同如下:

（1）對于幅頻特性來說，無論是穩(wěn)態(tài)試驗還是高壓沖擊試驗，所得出的截止頻率都是相同的，即均為700kHz。

（2）對于電磁式電壓互感器中鐵心的有無充分證明對于穩(wěn)態(tài)試驗和高壓沖擊試驗，都不會改變改變高頻響應的幅頻特性。

（3）穩(wěn)態(tài)試驗和高壓沖擊試驗的不同之處在于:高壓沖擊試驗對研究電磁式電壓互感器效果更加明顯，這將為日后研究高頻傳輸特性，提供強有力的幫助。

總之，高壓沖擊試驗具有較好的優(yōu)越性，可以用其替代穩(wěn)態(tài)試驗。但與此同時，更需要注意的是，在波頭參數(shù)選擇時，其雷電波頻率要盡量落在截止頻率之內(nèi)，這樣方可使研究效果更佳。

3 研究結(jié)果

電磁式電壓互感器在截止頻率范圍內(nèi)，穩(wěn)態(tài)幅頻和暫態(tài)幅頻二者基本一致，并且響應均成線性關(guān)系，利用當下的電磁式電壓互感器就可以將故障高頻幅的信息進行傳遞。電磁式電壓互感器的傳輸與鐵心存在與否無關(guān)，而鐵心的存在只會影響低頻段的特性，對高頻段無影響。而且對于原邊側(cè)的信號的振幅大小，其將不會影響電磁式電壓互感器的高頻傳輸特性。

通過結(jié)果分析，測試電磁式電壓互感器傳輸?shù)姆€(wěn)態(tài)幅頻和暫態(tài)幅頻特性，可以采用雷電波沖擊電信號壓進行測試。但切記在試驗的過程中，一定要選擇合適的雷電波信號進行試驗，這樣才會達到更加滿意的效果。

4 討論

本次研究根據(jù)高壓電路，在電磁式電壓互感器的運行基礎上，利用穩(wěn)態(tài)試驗和高壓沖擊試驗，對其傳輸特性進行分析總結(jié)，確立更好的試驗方法，使其研究價值得到更加充分的體現(xiàn)。電磁式電壓互感器的性能關(guān)乎著繼電保護裝置的工作效率，它對于大電網(wǎng)繼電保護技術(shù)而言是重中之重，對其傳輸特性的研究不可以有一絲一毫的懈怠。而且互感器在高壓下的傳輸特性是電網(wǎng)中電力保護系統(tǒng)的繼電保護的基礎，同時對繼電保護也有至關(guān)重要的意義。深入開展電磁式電壓互感器，提高暫態(tài)量保護能力，對于我國電網(wǎng)事業(yè)的開展有著積極地促進作用。

參考文獻

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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