串级式电压互感器简介

    按磁路结构，电磁式电压互感器可分为单级式电压互感器和串级式电压互感器。单级式电压互感器的一次绕组和二次绕组同绕在一个铁芯上，铁芯为地电位。我国35kV及以下电压等级的电压互感器均采用单级式结构。串级式电压互感器的一次绕组分成几个匝数相同的部分并绕在其各自的铁芯上，构成串级中的一级，最后把各级串联起来接在相与地之间，二次绕组处在最后一级铁芯的下柱上。其每一部分都有独立的铁芯，且铁芯带有高电压，所以铁芯与铁芯之间、铁芯和地之间都要绝缘。由于每一级的电压都只是额定电压的一部分，因此绕组之间的绝缘以及绕组和铁芯之间的绝缘的要求可大大降低。为了简化绝缘结构，节省绝缘材料，缩小尺寸，减轻质量，降低造价，我国60～220kV电压等级的电压互感器常采用串级式结构。

    图3-9所示为220kV串级式电压互感器的原理接线图。电压互感器有两个铁芯，一次绕组分成匝数相等的四部分，分别套在两个铁芯的上下柱上，并依次串联，二次绕组绕在末级铁芯的下芯柱上。一次绕组始端接高电压，其第一级的末端与上面的铁芯相连，第三级的末端与下面的铁芯相连，最后一级的末端接地。当绕组开路时，一次绕组电位分布均匀，绕组对铁芯的电位差仅为加在一次绕组上电压的1/4，大大降低了对绝缘的要求。当二次绕组接通负荷后，由于负荷电流的去磁作用，使末级铁芯内的磁通小于其他铁芯内的磁通，从而使电压分布不均，准确度下降。为了解决这一问题，在两个铁芯相邻的铁芯柱上，绕有匝数相等的连耦绕组，并反极性串联连接，这样当各个铁芯中磁通不相等时，则绕在其上的各连耦绕组中的感应电动势也不相同，由于这个电动势差，连耦绕组内出现差动电流，使磁通较大的铁芯去磁，磁通较小的铁芯增磁，从而使各铁芯内的磁通大致相等。在同一铁芯的上、下柱上，还分别设有平衡绕组，其匝数和几何尺寸相同，也按反极性串联连接，当由于负荷电流使上下铁芯柱中的磁通大小不一样时，平衡绕组内会产生差动电流，使上、下芯柱上的磁动势平衡。

    图3-9    220kV串级式电压互感器原理接线图