朱宇琦

（三峡大学，宜昌 443000）

电力系统是由发电机、输电、变电、配电和用电设备以及控制、保护和通信设备组成的一个整体，简单的说就是将发电机、变压器、电力线路和用电设备联系在一起组成的统一体。其中变压器是输电环节中最重要的元件，属于一次设备。用于控制、保护和通信的设备属于二次设备，能将一次和二次设备关联起来的设备就是互感器。包括电压互感器和电流互感器。

变压器是一种静止的电气设备，是电力系统中的重要设备，它是由硅钢片叠加成的铁芯和套在铁芯上的两个绕组构成，铁芯与绕组间彼此相互绝缘，没有任何电的联系，它的工作过程就是电生磁和磁生电的过程。将变压器和电源连接的绕组叫做一次绕组，把变压器和负载连接的绕组叫做二次绕组。通过电磁感应作用把一次绕组的交流电压U1变换成频率相同的二次电压U2。电压U2可以升高或降低，从而满足电能的输送、分配和使用的要求。例如发电厂发出来的电压等级较低，必须经升压变压器把

电压升高到110kV及以上，才能输送到很远的变电所和配电所，配电所又必须经过降压变压器把电压变成适用的电压等级，如380V/220V等，供给动力用电及生活用电。其电压变换原理如下图所示。理论证明，变压器一次绕组与二次绕组电压比和一次绕组与二次绕组的匝数比值有关，可表达为：U1/U2=N1/N2

上式表明，绕组的匝数越多，电压就越高。由此可以得出：

二次绕组匝数比一次绕组匝数少，则为降压变压器；

二次绕组匝数比一次绕组匝数多，则为升压变压器；

另外，变压器由于自身的特点，种类较多，如单相变压器、三相变压器、电源变压器、调压变压器、自耦变压器、等等，按结构特点又可分为单绕组变压器、多绕组变压器；按冷却方式又分为油浸式和空气冷却式。

电压互感器的结构、基本原理都与变压器类似，可以说是一种小容量、大电压比的降压变压器，但又有很大的区别。

变压器变换电压的目的是为了输送电能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位。而电压互感器变换电压的目的，主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，因此容量很小，一般都只有几伏安、几十伏安，最大也不超过一千伏安。电压互感器把高电压按一定的比例缩小，一般变换成100V或更低等级的标准二次电压，使低压元件能够反映高压量值的变化，解决测量高压的困难。同时电压互感器也将高电压与电气工作人员隔离，保证了测量人员、仪表及保护装置的安全。测量用电压互感器一般都做成单相双线圈结构，电压互感器的连接电路图如下。

电压互感器的一次绕组并联在一次系统中（即高电压），作用着一个恒定的电压源，它不受二次负载的影响，而普通变压器的电压则受负载的影响很大；由于接在电压互感器二次回路的负荷是电压表和继电器的线圈，阻抗很大，电流很小，相当于变压器的空载运行，所以二次电压基本上等于二次侧感应的电压，它只决定于恒定的一次电压，所以能用来测量一次系统的电压，且具有一定的准确级。为保证测量的正确性，还要注意电压互感器一、二次绕组极性的正确性。同时接在电压互感器二次侧负荷的容量应合适，即接在电压互感器二次侧的负荷不应超过其额定容量，否则，会使互感器的误差增大。

电压互感器的二次绕组不允许短路。这是因为电压互感器本身的阻抗很小，短路后，二次回路阻抗仅仅是二次绕组的阻抗，数值很小，二次电流将急剧增大，电压互感器就有烧坏的危险。所以，二次侧绕组必须有一个可靠接地点（只能有一个点接地），以免当一、二次绕组绝缘损毁时，一次侧高压窜入二次侧，而使二次侧出现高电压，造成人身和设备事故。

电压互感器的种类很多，

如按安装场所分：有户内式和户外式；

按用途分：有测量用电压互感器和保护用电压互感器；

按工作原理分：有电磁式电压互感器和电容式电压互感器；

按相数分：有单相电压互感器和三相电压互感器；

按绕组数分：有双绕组电压互感器、三绕组电压互感器和四绕组电压互感器。其中三绕组电压互感器除一次侧和基本二次侧外，还有一组辅助二次侧，也叫开口三角侧，供接地保护用，开口三角形的两引出端与接地保护继电器的电压线圈联接。正常运行时，电力系统的三相电压对称，第三线圈上的三相感应电动势之和为零。一旦发生单相接地时，中性点出现位移，开口三角的端子间就会出现零序电压使继电器动作，从而对电力系统起保护作用。

变压器和电压互感器都是电力系统中的重要设备，尽管他们在结构和原理上基本相同，但它们在电力系统中的角色和分工却完全不同，一个是负责电力的传输、一个是负责电量的测量，只要掌握了各自的特点，就能很好的发挥各自的优点，从而保证电力系统安全稳定的运行。

[1] 王成江.发电厂变电站电气部分》 .北京：中国电力出版社.

[2] 孙克军，杨征.常用电工技术数据速查手册.北京：机械工业出版社.