专题十四 电压互感器（课件）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

《电机与变压器》（第5版） 高教社 专题十四 电压互感器 目录 01 考纲解读 04 内容归纳小结 02 知识点梳理和重点概念复习 03 真题或常考题讲解 2 考纲解读—常见考点 03 02 01 考查电压互感器“降压变压”的核心原理，以及铁心、原副绕组等关键组成部分的作用。 判断具体操作的正误，如副绕组是否接地、是否允许短路、是否可接入过大负载等，侧重安全规范的实际应用。 要求能根据电压互感器型号（如JDZ-10）拆解并解释各字母、数字的含义，如产品类型、绝缘方式、额定电压等级等。 考纲解读—考试要求 理解并掌握电压互感器使用中的核心安全规则，能结合实际场景判断操作合理性，强调理论与实操安全的结合，符合职业岗位的实操需求。 能准确分析常见电压互感器型号的构成，明确各符号对应的含义，具备根据型号判断设备基本属性的能力，体现对产品规格的认知。 需熟记电压互感器的定义、基本结构及工作原理，掌握额定二次电压（通常为100V）等关键参数，这是理解后续内容的基础，属于必记知识点。 4 考纲解读—易考题型 描述工程场景，要求结合电压互感器原理，分析原因，并提出 2 种解决措施，考察知识点在实际场景中的应用与问题解决能力。 实际分析题 给出表格，其中部分数据空缺，要求根据已知的电压互感器，计算并填写空缺数据，考察对数据计算与规律应用的结合能力。 填空题 给出关于电压互感器的若干表述，要求选出表述正确的选项，重点考察对基础概念的精准辨析能力。 选择题 5 知识点梳理和重点概念复习—知识点思维导图 知识点梳理和重点概念复习 1.电压互感器的结构及工作原理 电压互感器的结构及工作原理与小型双绕组降压变压器相同。图 3-4所示为两种电压互感器的外形结构。 一、电压互感器 知识点梳理和重点概念复习 电压互感器实质是一个降压变压器,其工作原理和结构与其他变压器没有区别,也是由铁心和一次,二次绕组两个主要部分组成。它的主要特点在于:一次绕组匝数较多,并联在被测电路中,二次绕组匝数较少,接在高阻抗的测量仪表上,有很准确的变压比。根据测量的目的不同,次绕组接被测量的高电压端,二次绕组接电压表,功率表或电能表的电压线圈,所接仪表的阻抗都很大,因此,电压互感器的二次绕组电流很小,近似于零。 二、电压互感器 知识点梳理和重点概念复习 所以电压互感器正常运行时接近于空载运行,电压互感器的接线原理图如图 3-5 所示。 二、电压互感器 知识点梳理和重点概念复习 根据变压器原理,它的一次绕组与二次绕组的电压之比同它们的匝数成正比,即 式中 ——电压互感器的变压比,也称电压互感器的变换倍率。 上式表明,可将被测的高电压变为低电压,然后用电压表来测量这个低电压,电压表上的读数乘以倍率K 就是被测量的高电压 U。 二、电压互感器 知识点梳理和重点概念复习 2.电压互感器的型号及规格 为了减小误差,要尽量减小空载电流和一次、二次绕组的漏抗,以得到准确的电压比,电压互感器的铁心大都用性能良好的硅钢片制成,并尽量减小磁路中的气隙,铁心磁感应强度一般设计为0.6~0.8T(特),使铁心处于不饱和状态。在绕组绕制上,也应设法尽量减小两个绕组的漏磁通。 电压互感器的准确度等级可分为:0.2级、0.5级、1.0级和3.0级。 二、电压互感器 知识点梳理和重点概念复习 电压互感器二次绕组的额定电压规定为100V,这样规定的优点在于与电压互感器二次绕组相连接的各种仪表和继电器,都可以统一制造,以实现标准化。在测量不同等级的高电压时,只要换上不同等级的电压互感器就行了。常用的电压互感器变比有3 000 V/100 V,6 000 V/100 V等。 电压互感器有干式、油浸式、浇注绝缘式等类型,图3-6所示为油浸式电压互感器。 二、电压互感器 知识点梳理和重点概念复习 电压互感器型号由符号和数字两部分组成。电压互感器铭牌中符号的含义见表3-2。 二、电压互感器 知识点梳理和重点概念复习 数字部分表示高压侧额定电压,单位为 kV(千伏),如 JDJJ1-35 即表示 35 kV,单相油浸式具有保护接地的电压互感器,其中“1”表示第一次改型设计。电压互感器铭牌如图 3-7 所示。 二、电压互感器 知识点梳理和重点概念复习 3.电压互感器使用规则 在使用电压互感器时,应注意以下三点: (1)电压互感器在运行时,二次绕组绝不可短路。因为二次绕组匝数少,阻抗小,如果发生短路,短路电流将很大,足以烧坏电压互感器。使用时,低压侧电路要串联熔断器作短路保护。 (2)电压互感器的铁心和二次绕组的一端必须可靠接地。最好在同一点接地。以防止高压绕组绝缘被破坏时,铁心和二次绕组带上高压电而造成事故。 二、电压互感器 知识点梳理和重点概念复习 (3)电压互感器的准确度等级与其使用的额定容量有关,如 JDG-0.5 型电压互感器,其最大容量为 200 V·A,输出不超过 25 V·A 时,准确度等级为 0.5级;输出 40 V·A 以下时为 1.0级:输出 100 V·A 以下时为3.0级。这是因为输出电流越大,电压比误差越大的缘故。为了保证所接仪表的测量准确度等级,电压互感器的准确度等级比所接仪表的准确度等级要高两级。 二、电压互感器 常考习题练习与讲解—选择题 答案：A 解析：工厂车间低压配电系统电压通常为0.22kV（220V）或0.38kV（380V），需匹配对应额定一次电压的互感器。 1.用于工厂车间低压配电系统测量的电压互感器，其额定一次电压可能为（ ） A. 0.22kV B. 10kV C. 35kV D. 110kV 17 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：两者均基于电磁感应原理，但电压互感器原绕组并联于被测电路，电流互感器原绕组串联于被测电路。 2.电压互感器与电流互感器的根本区别是（ ） A. 工作原理不同 B. 原绕组连接方式不同 C. 铁心材料不同 D. 副绕组电压不同 18 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C 解析：电压互感器本质是为测量设计的降压变压器，仅适用于交流电路，副绕组容量小，原绕组电流小。 3.下列关于电压互感器的说法，正确的是（ ） A. 可用于直流电路测量 B. 副绕组可直接接大功率负载 C. 是一种特殊的降压变压器 D. 原绕组电流很大 19 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C 解析：电压互感器铭牌标注额定电压、准确度等级、容量等，额定电流是电流互感器的关键参数。 4.电压互感器的铭牌上不会标注（ ） A. 额定一次电压 B. 额定二次电压 C. 额定电流 D. 准确度等级 20 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：工频耐压试验模拟短时过电压工况，检验绝缘的耐受能力，确保设备运行安全。 5.对电压互感器进行工频耐压试验的目的是（ ） A. 检查绝缘是否能承受额定电压 B. 检查绝缘是否能承受短时过电压 C. 测量绕组电阻 D. 测量容量 21 常考习题练习与讲解—选择题 答案：D 解析：投运前需检查外观是否完好、接线是否正确、绝缘是否合格，排除安全隐患。 6.电压互感器在投入运行前，应进行（ ）检查 A. 外观检查 B. 接线检查 C. 绝缘电阻检查 D. 以上都是 22 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C 解析：接地不良时，若原、副绕组绝缘损坏，高压无法有效导入大地，易造成低压侧触电事故。 7.当电压互感器副绕组接地不良时，可能导致（ ） A. 测量不准确 B. 副绕组电压升高 C. 高压窜入低压侧引发触电 D. 副绕组短路 23 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：电压互感器输出低压信号，主要用于驱动电压表测量高压电路电压；也可与功率表配合，但核心配合设备是电压表。 8.在配电系统中，电压互感器通常与（ ）配合使用 A. 电流表 B. 电压表 C. 功率表 D. 频率表 24 常考习题练习与讲解—填空题 答案：一次（原边） 解析：型号中的数字通常代表额定一次电压等级，即该互感器可用于测量10kV的高压电路。 1.型号“JDZ-10”中，“10”表示该电压互感器的额定______电压为10kV。 25 常考习题练习与讲解—填空题 答案：气体绝缘式 解析：不同绝缘方式适用于不同环境，如干式适用于干燥清洁场所，油浸式适用于户外高压场合。 2.电压互感器按绝缘方式可分为干式、油浸式和______等。 26 常考习题练习与讲解—填空题 答案：容量（或视在功率） 解析：负载容量过大时，副绕组电流增大，会导致互感器励磁电流变化，降低测量准确度。 3.为保证测量准确度，电压互感器所接负载的______不得超过其额定容量。 27 常考习题练习与讲解—填空题 答案：熔断器（或空气开关） 解析：当副绕组短路时，熔断器可迅速熔断切断电路，避免绕组损坏。 4.电压互感器副绕组回路中应安装_____保护，防止副绕组短路。 28 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：油浸式绝缘性能和散热性能较好，能适应户外高低温、潮湿等复杂环境。 1.油浸式电压互感器适用于户外潮湿环境。（ ） 29 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：负载过多会导致总容量超过额定值，使副绕组电流增大，励磁特性变化，降低测量准确度。 2.电压互感器副绕组所接负载越多，测量准确度越高。（ ） 30 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：两者均基于电磁感应原理工作，核心区别在于电压互感器原绕组并联、电流互感器原绕组串联。 3.电压互感器和电流互感器的工作原理完全不同。（ ） 31 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：正确操作应先接副绕组（接负载），后接原绕组（接高压）；拆卸时相反，避免副绕组开路产生高压。 4.使用电压互感器时，应先接原绕组，后接副绕组。（ ） 32 常考习题练习与讲解—简答题 答案：电压互感器副绕组的阻抗较大，正常工作时副绕组电流很小。若副绕组短路，阻抗急剧减小，根据欧姆定律，电流会急剧增大，导致副绕组严重发热，甚至烧毁绕组和铁心；同时，过大的电流还可能损坏原绕组及相关电路设备，因此必须严禁副绕组短路，并设置短路保护。 1.电压互感器副绕组为什么严禁短路？ 33 常考习题练习与讲解—简答题 答案：主要考虑以下参数：①额定一次电压：需与被测高压电路的电压等级匹配；②额定二次电压：通常为100V，确保与测量仪表兼容；③准确度等级：根据测量精度需求选择（如计量用选0.2级，保护用选3级）；④容量：保证所接负载总容量不超过额定容量，避免影响准确度；⑤绝缘方式：根据使用环境选择（如户外选油浸式，户内选干式）。 2.选择电压互感器时，应考虑哪些主要参数？ 34 常考习题练习与讲解—简答题 答案：主要区别有：①用途不同：电压互感器用于高压测量和保护，输出低压信号；普通变压器用于电能传输或变换，为负载提供电能。②容量不同：电压互感器容量小（通常几十到几百VA）；普通变压器容量大（通常几十到几千kVA）。③准确度要求不同：电压互感器对准确度要求高；普通变压器侧重效率和可靠性。④工作状态不同：电压互感器接近空载运行（负载轻）；普通变压器通常带额定或接近额定负载运行。 3.电压互感器和普通电力变压器的主要区别是什么？ 35 常考习题练习与讲解—简答题 答案：正确使用步骤：①检查：外观无损坏，绝缘良好，型号规格与被测电路匹配；②接线：先接副绕组（连接测量仪表、保护装置及接地），后接原绕组（连接被测高压电路）；③通电：确认接线无误后，接通电源；④测量：通过副绕组连接的仪表读取电压值，并根据电压比换算被测高压；⑤断电：先断开原绕组电源，后拆除副绕组接线。 4.简述电压互感器的正确使用步骤。 36 重点复习知识点： 1. 结构与原理：电压互感器由铁心、原绕组、副绕组和绝缘部件组成，基于电磁感应原理工作。原绕组并联于被测高压电路，匝数多；副绕组接测量仪表，匝数少，将高压按比例降至100V安全电压，供仪表测量或继电保护使用。 2. 型号与规格：型号由字母和数字组成，字母表示产品类型、结构形式、绝缘方式等，数字表示额定一次电压等级。规格需关注额定电压比、准确度等级等参数，匹配不同用电场景需求。 3. 使用安全规则：核心规则包括副绕组必须可靠接地、严禁副绕组短路（避免烧毁绕组）、负载容量不得超过额定值，操作时需严格遵守以确保设备和人员安全。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 课堂小结 37 $