胡永春,徐春霞（國(guó)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(guó)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(hù)可以在一定程度上提高繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。因此要想實(shí)現(xiàn)暫態(tài)量超高速線路的保護(hù)，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(hù)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(cè)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(diǎn)。目前，我國(guó)電網(wǎng)主要由電磁式電壓互感器和電容式電壓互感器進(jìn)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(duì)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(duì)于不同的相式，可簡(jiǎn)單分為單相和多相。若按電磁式電壓互感器運(yùn)行時(shí)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(diǎn)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(guò)磁耦合接入電路中。二次繞組常用來(lái)接入儀器、儀表及基本保護(hù)設(shè)備，較小的負(fù)載，使其基本趨于穩(wěn)定轉(zhuǎn)態(tài)。因而，在正常運(yùn)行時(shí)，可將一次、二次側(cè)分別視為電壓源和開路狀態(tài)，而且對(duì)于二次側(cè)而言，其電壓和二次側(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同，并由一次系統(tǒng)電壓決定。

對(duì)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(shè)備配合，測(cè)量一些高壓參數(shù)，從而解決高壓帶來(lái)的測(cè)量困難；將高壓、低壓進(jìn)行有效隔離，從而使電力工作人員人身安全和設(shè)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(biāo)準(zhǔn)電壓，進(jìn)而使電路中的二次設(shè)備趨于標(biāo)準(zhǔn)化。這些用途對(duì)于我國(guó)電網(wǎng)而言，具有突破性的作用。在電力輸送的過(guò)程中，不僅僅達(dá)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(cè)電網(wǎng)、保護(hù)線路等動(dòng)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(duì)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(dāng)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(guó)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(duì)此，我國(guó)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(jìn)人士針對(duì)該項(xiàng)研究前仆后繼，提出了數(shù)不勝數(shù)的研究成果，并將其應(yīng)用于實(shí)際生活中，使電網(wǎng)更加安全化。通過(guò)分析歷年的研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)對(duì)電磁式電壓互感器研究方法越來(lái)越趨于多樣化，但是萬(wàn)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(dú)特之處，但同時(shí)也會(huì)體現(xiàn)出相應(yīng)的弊端。該實(shí)驗(yàn)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(yàn)的同時(shí)，采用更科學(xué)、有效的方法進(jìn)行深入研究。

2.2 研究方向

由于電路系統(tǒng)的規(guī)模的擴(kuò)大，超高壓輸電日益普及，我國(guó)已步入對(duì)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(hù)越來(lái)越被國(guó)家所重視，而且研究成果也日益被廣大人民接受。如今時(shí)代的進(jìn)步，科技對(duì)故障切除時(shí)間的要求也變得越來(lái)越短，根據(jù)故障暫態(tài)分量，準(zhǔn)確分析，提取故障信息，對(duì)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(hù)，就要逐步加深對(duì)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(yàn)

（1）本實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象：額定電壓為100V的保護(hù)設(shè)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(yīng)的幅頻特性。

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

綜上考慮，可以利用樣品在額定工作點(diǎn)高頻穩(wěn)態(tài)響應(yīng)與輸入電壓響應(yīng)相同的原理，間接測(cè)量保護(hù)裝置內(nèi)電磁式電壓互感器在工作點(diǎn)的高頻穩(wěn)態(tài)信號(hào)，這對(duì)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(yàn)

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

（2）本試驗(yàn)中的樣品對(duì)700kHz（截止頻率）以下的高頻信號(hào)進(jìn)行線性傳輸；對(duì)比于上面的穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)，高壓沖擊試驗(yàn)也同樣可以得出鐵心不會(huì)對(duì)電磁式電壓互感器的高頻響應(yīng)幅頻特性產(chǎn)生影響的結(jié)論；不同雷電波頻率參數(shù)，對(duì)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(diǎn)的雷電波頻率波頭參數(shù)，由于較少的高頻含量，準(zhǔn)確讀出電磁式電壓互感器傳輸頻率實(shí)際截止頻率變得越來(lái)越困難。

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

2.3.3穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)及高壓沖擊試驗(yàn)的對(duì)比分析

穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)和高壓沖擊試驗(yàn)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(shí)也有顯著的不同之處。二者的異同如下:

（1）對(duì)于幅頻特性來(lái)說(shuō)，無(wú)論是穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)還是高壓沖擊試驗(yàn)，所得出的截止頻率都是相同的，即均為700kHz。

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

（3）穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)和高壓沖擊試驗(yàn)的不同之處在于:高壓沖擊試驗(yàn)對(duì)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(qiáng)有力的幫助。

總之，高壓沖擊試驗(yàn)具有較好的優(yōu)越性，可以用其替代穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)。但與此同時(shí)，更需要注意的是，在波頭參數(shù)選擇時(shí)，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(yīng)均成線性關(guān)系，利用當(dāng)下的電磁式電壓互感器就可以將故障高頻幅的信息進(jìn)行傳遞。電磁式電壓互感器的傳輸與鐵心存在與否無(wú)關(guān)，而鐵心的存在只會(huì)影響低頻段的特性，對(duì)高頻段無(wú)影響。而且對(duì)于原邊側(cè)的信號(hào)的振幅大小，其將不會(huì)影響電磁式電壓互感器的高頻傳輸特性。

通過(guò)結(jié)果分析，測(cè)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(hào)壓進(jìn)行測(cè)試。但切記在試驗(yàn)的過(guò)程中，一定要選擇合適的雷電波信號(hào)進(jìn)行試驗(yàn)，這樣才會(huì)達(dá)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(yùn)行基礎(chǔ)上，利用穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)和高壓沖擊試驗(yàn)，對(duì)其傳輸特性進(jìn)行分析總結(jié)，確立更好的試驗(yàn)方法，使其研究?jī)r(jià)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(hù)裝置的工作效率，它對(duì)于大電網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)而言是重中之重，對(duì)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(hù)系統(tǒng)的繼電保護(hù)的基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)繼電保護(hù)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(hù)能力，對(duì)于我國(guó)電網(wǎng)事業(yè)的開展有著積極地促進(jìn)作用。

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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