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JDZ-10 电压互感器电磁计算1. 技术参数1.1 额定一次电压：10kV1.2 额定二次电压：100V ，0.2级/15V A 1.3 额定绝缘水平：12/42/75kV1.4 感应试验电压：30kV , 150Hz, 40s 1.5 环氧树脂浇注体尺寸2. 铁心截面试选2.1 选用带绕矩形铁心，Z8H-0.3 硅钢带，退火处理 2.2 计算截面22.38)65.0*5.685.0*74*5.7(95.0cm A c =++=3. 绕组设计3.1 绕组匝数计算，带铁心绕线9817.982.1*2.38100*45**4522≈===c c n n B A U N 匝980010098*10000*2211===n n n n U N U N 匝3.2 一次绕组设计a) 铁心长度：26010*2280=- b) 铁心窗口尺寸=15055*2260=-c) 一次绕组分两段绕制每段4900匝，每段与铁轭的距离为15，两段之间的距离5521015*2150=--=，每段层间绝缘、每段伸出导线 5，每段绕组导线的高度为45，见图示：d) 一次绕组导线： 182.0/15.0φφ QZ-2 e) 每段绕组导线高度及计算层数：层数：4900/229=21.4 取 22层678.41229*182.0=（线径*每层匝数） 4508.1*678.41=f) 每段的层间绝缘（PMP ）和平均电场强度● 局放测量电压下的场强mm kV E /4.2)07.0*4/(229*2*980014400==（PMP ） ● 感应试验电压下的场强mm kV E /01.5)07.0*4/(229*2*980030000==（PMP ）g) 每段绕组厚度5.9102.1*)62.422*182.0(=+mm其中：222*07.0*662.4= 3.3 二次绕组设计a) 二次绕组导线02.2/9.1φφ，直接绕在铁芯上 b) 高度及层数110047.1*52*02.2=mm其中52为第一层的层数；注意：第一层为52匝，第二层为46匝（稀绕） c) 厚度5.4095.1*)07.02*02.2(=+mm其中：0.07为层间绝缘PMP 厚度3.4 绕组绝缘直径其直径为铁心柱的外径、芯柱半叠胶带两层厚度、0.2mm 厚的皱纹复合纸、二次绕组、皱纹复合纸、胶带半叠两层厚度、半导体皱纹纸一层的厚度、绕线纸筒、一二次绕组之间的间隙和一次绕组厚度之和即为绕组绝缘总直径1411911*231*25.4*2185=++++++φ85+1 胶带两层+1层青壳纸86+9 2*4.5 二次绕组 95+2 2*1青壳纸一层和铁芯窗口一样宽，绝缘胶带半叠两层，半导电纸半叠一层 97+22 2×11绝缘间隙 119+3 绕线筒 119/122×120 122+19 2×9.5 一次 141+4 包括静电屏、层间绝缘、半导电纸等静电屏和一次绕组之间还是按层间绝缘一样。
电子式互感器的工作原理及应用
电子式互感器是采纳磁光、电光变换原理或由无铁芯线圈构成的新型互感器，它包括电流(电压）传感器、传输系统、二次转换器，具有模拟量输出或数字量输出。
目前，有别于传统（电磁式互感器或电容式电压互感器）的互感器，包括采纳磁光效应、洛氏线圈、小型号输出、全光纤传输等类型的互感器统称为电子式互感器。
1、电压互感器
通常采纳简洁的电阻分压原理或电容分压原理实现电压信号的采集。
专用的高压电阻或电容，实现了电压信息的高精度与高稳定性采集。
采纳屏蔽电缆或光纤电缆传输。
2、电流互感器
采纳光隔离绝缘，它依靠高压母线磁场自励供应传感工作电源，高压侧的测量、爱护线圈输出的电流信号经数字采样后通过光钎传至二次设备，凹凸压间实现了光隔离，永久性解决了绝缘隔离难题。
传感头采纳小型纳米晶磁芯线圈及罗高斯基爱护线圈，具有测量精度高，爱护范围宽，免于维护，工作稳定牢靠的优点。
3、电子式互感器的应用
电子式互感器通过信号处理箱接收传感头输出的模拟感应信号，经信号处理箱进行滤波、幅值、相位仪校准后变成标准输出信号，供应给计量、爱护和测量设备。
由于输出信号为小信号（毫伏级），不存在二次短路（开路）危急。
电压互感器1.1.1 原理电压互感器（TV）是隔离高电压，供继电保护、自动装置和测量仪表获取一次电压信息的传感器。
是一种特殊型式的变换器。
特点：①容量小（通常只有几十伏安或几百伏安）②一次电压（即电网电压）不受二次电压的影响③正常运行时近似空载，二次电压基本上等于二次感应电动势。
④二次侧严禁短路，一次、二次一般接有熔断器保护1.2.2 结构形式：分为电磁式电压互感器、电容式电压互感器、光电式互感器（1）电磁式电压互感器优点：结构简单，暂态响应特性较好。
缺点：因铁芯的非线性特性，容易产生铁磁谐振，引起测量不准确和造成电压互感器的损坏。
典型接（2）电容式电压互感器（CVT）优点：没有谐振问题，装在线路上时可以兼作高频通道的结合电容器。
缺点：暂态响应特性较电磁式差。
带载波附件的电容式电压互感器原理接线如图所示，电容分压后的电压经T变换输出。
（3）光电式互感器特点：无饱和，高精度，线性度好，体积小，重量轻，可靠性、安全性高等。
光电互感器的采集器单元（包括电流电压传变和信号处理等）与电力设备的高电压部分等电位，高低压之间连接全部使用光纤，将一次电流电压传变为小电压信号，就地转换为数字量，通过光纤传输给保护、测量和监控等设备使用。
1.1.3 误差额定变比:(1）变比误差定义：用电压互感器测出的电压nTVU2与实际电压U1之差与实际电压U1之比的百分值表示，即：(2）角误差角误差是指电压互感器一次电压向量与反向二次电压向量之间的夹角δ。
(3）电压互感器的准确度级a: 对于测量用电压互感器的标准准确度级有：0.1、0.2、0.5、1.0、3.0五个等级b：继电保护用电压互感器的标准准确度级有3P和6P两个等级。
电磁式与电容式电压互感器的主要区别是什么电磁式电压互感器与电容式电压互感器的区别与特点，相信很多人都不是很清楚，现在就采用35kv母线的电磁式电压互感器与采用200kv母线的电容式电压互感器做一个详细的讲解。
电磁式电压互感器，它与电力变压器相似。
电磁式电压互感器工作原理的特点是：电磁式电压互感器的一次绕组直接并联于一次回路中，一次绕组上的电压取决于一次回路上的电压，二次绕组与一次绕组无电的耦合，是通过磁耦合。
二次绕组通常接的是一些仪表、仪器及保护装置容量一般均在几十至几百伏安，所以负载很小，而且是恒定的，所以电压互感器的一次侧可视为一个电压源，基本不受二次负载的影响。
正常运行时，电压互感器二次侧由于负载较小，基本处于开路状态，电压互感器二次电压基本等于二次侧感应电动势取决于一次系统电压。
电磁式电压互感器的分类方式很多，根据绝缘介质可分为干式和油式；根据相数的不同可分为单相、三相两种；根据绕组的多少可分为双绕组、三绕组、四绕组三种；按其运行承受的电压不同，可分为半绝缘和全绝缘电压互感器等等。
在实际应用中一般使用单相三绕组或四绕组的最多。
若35kV母线电压互感器采用的为单相浇注绝缘的电磁式电压互感器，电磁式电压互感器的励磁特性为非线性特性，在35kV的电力系统中性点偏移、瞬间电弧接地或进行倒闸操作的激发下，都可能与电力系统分布的电容形成铁磁谐振，因此，采用的电磁式电压互感器都采用了消谐措施。
随着电力系统输电电压的增高，电磁式电压互感器的体积越来越大，成本随之增高，因此220kV电压等级宜采用电容式电压互感器。
根据这一要求，我们采用220kV母线电容式电压互感器。
电容式的全称为电容分压式电压互感器，工作原理如图1。
在被测二次回路与大地间接有电容组，电容组由C1和C2组成，其中C2两端并接电压互感器二次负荷Z2，L为补偿电抗器，当电压互感器空载运行时U2=U0=C1U1/（C1+C2）=TVU1。
电压U2与其一次电压。
其工作原理与变压器相同，基本结构也是铁心和原、副绕组。
特点是容量很小且比较恒定，正常运行时接近于空载状态。
U1/U2=N1/N2，依据此原理，测量出二次电压U2，根据已知的变比，可以计算出一次电压U1。
电压互感器本身的阻抗很小，一旦副边发生短路，电流将急剧增长而烧毁线圈。
为此，电压互感器的原边接有熔断器，副边可靠接地，以免原、副边绝缘损毁时，副边出现对地高电位而造成人身和设备事故。
电磁式电流互感器原理与电磁式电压互感器基本相同，主要区别在于一次绕组串联在电路中，并且匝数很少，有的电流互感器还没有一次绕组，利用穿过其铁芯的一次电路（如母线）作为一次绕组；而且一次绕组导体相当粗；其二次绕组匝数相当多，导体较细。
与电压互感器类似，有 I2/I1=N1/N2。
电流互感器二次不能开路，因为开路时，一次电流全部用于励磁，铁芯磁通增大，二次可能输出高压，危及安全，并且过大的磁通导致铁芯迅速饱和，铁芯发热烧毁互感器。
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新型电磁式电压互感器
1引言
当高压电站选择设备时，会出现选择哪种形式的电压互感器的问题。
因为，电压互感器可以分成电磁式和电容式两种形式。
这两种形式各有优缺点。
因此，要根据技术性、经济性以及对每种方案的经验性进行评估后选择。
据了解在伊
朗的供电系统中，只使用电容式电压互感器；在德国、匈亚利、奥地利以及其
他国家专门使用电磁式电压互感器。
关于电磁式和电容式电压互感器的技术性
能对比.，笔者将在本文内做详细论述。
2电磁式电压互感器
到目前为止，电磁式电压互感器有三种形式：(1)具有闭合铁心的电磁式电压互感器；(2)串级式电压互感器；(3)具有开放铁心的电磁式电压互感器。
2.1.具有闭合铁心的电磁式电压豆感甜在这种电压互感器中，一次绕组和二次绕组
通常放在一个心柱上，铁心接地。
器身放在接地的箱体内。
绕组的层数通常很多，层间绝缘是油浸纸，放在一次绕组层间的绝缘没有油隙。
这种结构的优点
是对冲击和高频过电压具有很好的承受能力，缺点是绕组散热困难。
如果在一
次绕组层间的绝缘中加入电屏和油隙，这种结构提高了绕组的散热性能，但是，在设计和施工时，必须考虑绕组端部电场结构的问题。
2.2串级式电压互感器
将几个互感器串联连接，电磁式电压互感器的绝缘和散热的问题得到缓解。
两
台互感器串联连接的原理图如图1所示。
由图1可以看出，一次绕组串联连接，每个绕组的中心连接到铁心。
这样，靠着铁心的一次绕组上的电压为施加电压
的四分之一。
这种连接导致两个铁心上的电位不同，两个铁心要各自独立并绝缘。
用一个补偿绕组(矗。
^2)把上下两台连接在一起。
没有这个补偿绕组，只
有当二次侧没有接负荷时，分配在一次绕组上的电压是均匀的。
如果二次侧接
负荷，这时下面绕组上的电压将降低，上面绕组上的电压将升高。
如果这样，
二次侧只能接小负荷。
加上补偿绕组以后，在每一级上的电压分布将得到改善。
这种原理的互感器的最大缺点是随着电压等级的提高，体积变得太大，因而不
科学。
需要特别指出是，具有闭合铁心的电磁式电压互感器在高压网中，很容
易遭受铁磁谐振。
铁磁谐振现象主要发生在由电磁式电压互感器中的非线性电
感元件与电网当中的电容元件组成的谐振回路中，这是由电网上的开关操作引
起的。
铁磁谐振引起的长时间的过热和过电压会对互感器造成损坏。
我们可以
通过图2给出的串联电容器和非线性电感元件的图解来更好地理解铁磁谐振现象。
图2是通过非线性电感元件()和电容器()的电压与电流的曲线图，因两曲
线有交点，所以易发生铁磁谐振o 2.3新型电磁式电压互感器该型互感器与传
统互感器的最大区别在于其铁心是开放式的，不闭合。
最高电压可达550kV，
这种具有开放铁心的电磁式电压互感器成功地解决了上述两种电压互感器中存
在的缺点。
图3为550kV具有开放铁心的电磁式电压互感器。
由于其铁心只是
棒状，这种高压互感器的绝缘相当地简单。
棒型开放铁心垂直放在瓷套内，外
面是具有电容型结构的绝缘筒。
沿着绝缘筒高度方向分布着一次绕组。
这种分
的制造可以实现机械化，因此产品最重要部分的制造可以少受人为因素的影响。
(2)一次绕组垂直地沿着产品高度方向摆放，优化了沿瓷套高度方向的工频电压分布。
(3)一次绕组相对薄和高，总的散热面积加大，对于产品的温升有益。
(4)由于器身位置的布置以及优良的热特性，具有开放铁心的电磁式电压互感器可
以承受相当大的热负荷。
(5)棒型开放铁心，由于磁路通过空气闭合，这就意味着要在铁心中感应出相同的磁密，必须有较大的励磁电流。
也就是说，开放铁
心的励磁曲线(，图)偏向横坐标。
从铁磁谐振的发生和电力系统的稳定性方面，这点很重要。
图4是在123kV电网中影响铁磁谐振发生的实际电容(线间电容，母线和电流互感器间的电容。
断路器的分级电容)的U-，特性。
在图4中与电
压互感器的励磁曲线没有交叉点，这意味着不可能发生铁磁谐振。
另外，即使
两条曲线在理论上出现了交点，而互感器中的电感是如此的低，以致于实际上
没有真正的励磁，这样不能带来系统出现铁磁谐振。
开放式电压互感器的误差
不受任何因素的影响，完全可以做到0.2级。
从我公司生产的样机测试结果看，对于计量绕组而言，在满负荷下的角差为负值。
3电容式电压互感器的基本特性
电容式电压互感器是根据电容器分压实现电压测量的一种方法。
电容式电
压互感器主要由四个部件组成：(1)电容分压器；(2)用于补偿的串联电抗器；(3)电磁式互感器；(4)附加装置。
用于铁磁谐振的阻尼，暂态运行条件中保证
相应的准确级。
电容分压器组成：高压电容器C。
，中间电容器C。
为了提高互感器的变比性能，以及在大负荷下得到更精确的测量，需串联一个电抗器。
串
联电抗器，电磁式互感器，电感装置等通常都装在铝制或钢制的油箱中，油箱及其里面的元件合起来叫做电磁单元，通常它放在电容分压器的下面。
4电容式电压互感器与电磁式电压互感器之间的比较
常规互感器的作用是从互感器的二次侧提供给测量、保护和控制装置模拟电信号，这个信号必须满足下列要求：(1)准确级；(2)暂态情况下动作；(3)系统中各种干扰的影响。
互感器准确级的要求由标准规定。
对于电磁式电压互感器，误差取决于电压和负荷，由于绕组温升引起的误差变化不明显，实际上可以忽略。
与电磁式电压互感器不同，电容式电压互感器具有相当复杂的准确级要求，因此在IEC标准中建议要在额定频率的99%一101%的频率范围内而且要在最低和最高环境温度下进行误差检验。
影响电容式电压互感器误差的原因之一是电容分压器的电容随环境温度的变化而变化。
一旦沿着电容分压器高度方向温度不均匀，电容的分压比变化直接影响电压互感器的误差。
影响电容式电压互感器准确级的另一个实质因素是电网频率的变化。
这种情况下，在串联的电抗器LF和并联的电容器(cl，C2)之间可能发生不平衡谐振即产品内部谐振。
计算结果表明，在实际结构中当负荷为200VA时，由于频率的变化引起的电压误差能达到0.2%，在高次谐波下测量也会遇到类似的准确级问题。
由于上述列举的缺点，在新的标准提议中特别声明，按照目前的运行经验，电容式电压互感器只能用在满足0.5级准确级要求的地方。
关于电压互感器在暂态条件下的特性，要考虑当一次侧短路时互感器的响应。
二次电压将随着一次电压的骤减而骤减，而没有太多的时延。
对于这些要求，电磁式电压互感器很容易满足，而对于电容式电压互感器，这可能是一个相当复杂的要求。
其原因是电能和磁能在电容器和电抗器中聚集使二次电压不能快速变化，由于这个原因，标准中对电容式电压互感器的快速响应也专门作了规定。
在电力系统不同的干扰中，铁磁谐振处于首位，对于电磁式电压互感器，铁磁谐振是互感器铁心与线路电容间相互影响的结果。
与电磁式电压互感器不同，电容式电压互感器的内部(电磁部分，串联电抗器，电容分压器)能引起铁磁谐振，这类型的铁磁谐振能够引起电力系统保护装置的误动作，虽然使用各种阻尼装置能防止铁磁谐振在电容式电压互感器的内部发生，但装载在互感器上的这些装置，在稳态条件下影响了互感器的准确级。
如果阻尼装置包含电抗性的成分，还将破坏互感器的暂态响应。
在电网对互感器的影响，以及互感器对电网影响方面，对于电磁式电压互感器，在跳闸以后，线路、电缆、或用于补偿的电容器上残留的一定量的电
荷将在相对短的时间里通过互感器的一次绕组放电。
也就是说，电磁式电压互感器具有重要的角色。
从跳闸后的线路或电缆转移放电。
为了解决一次绕组上的温升和机械力问题，只要将互感器的尺寸做适当调整就能满足要求而没有任何问题。
而电容式电压互感器的情形就完全不同了。
在线路上的电荷将不能被释放，除非通过它自己流失，通常这样的流失是微乎其微的。
这样的线路在重合时，如果供电电压达到最大值，且符号与线路上的电压相反，此时是最严重的情况。
由于电荷的重新分布，在断路器中会发生再次动作，在端口，过电压高达3.5倍，这些过电压将危及断路器以及相邻的电气设备。
5结论
通过对电磁式和电容式电压互感器在电网中的运行特征的比较和分析，可以看出，电磁式电压互感器具有如下几方面实质性的优点：(1)准确级方面。
电容式电压互感器对环境温度的变化以及电网中频率的变化敏感。
(2)快速响应方面。
与电容式电压互感器不同，电磁式电压互感器能正确的传输电网中突然变化的电压。
(3)铁磁谐振。
理论分析和运行经验显示，具有开放铁心的电磁式电压互感器不会出现铁磁谐振。
电磁式电压互感器在电力供电系统中，常用于架空线，电缆的放电。
在重合闸情况时，在断路器上以及相邻的设备上，不能出现重复点火和过电压。
由此可见，笔者介绍的具有开放铁心的新型电磁式电压互感器的技术优势远远超过串级式和闭合铁心的电磁式电压互感器，更优于电容式电压互感器。
该新型电磁式电压互感器已通过国家级鉴定。
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