三相五柱式电压互感器接线图
什么是三相五柱式电压互感器？
一般变压器都是三相三柱式，也就是三相绕组别个绕制在一个铁芯柱上，三根柱上下用铁鄂连接起来。三相三柱式变压器中，没有给零序磁场留出通道，所以零序磁通只能通过空气隙到外壳后回来，形成零序磁通回路，因此这种变压器的零序阻抗都比较大。
所谓三相五柱变压器，就是除了上述三相绕组有三根铁芯柱以外，两侧还有两根空余没有绕组的铁芯柱，五根铁芯柱的上下都用铁鄂连接起来。这样，零序磁通就通过外面两根铁芯柱与上下铁鄂形成了流通回路。这样的变压器零序阻抗很小。一般来讲，用于实验室和有特殊要求的地方比较多。当然，如果电网都采用这种变压器，可以减少很多零序损耗。
三相五柱式电压互感器是在三柱铁芯的两侧各增加一个铁芯柱，作为零序磁通的闭合磁路。正因为这种电压互感器使零序磁通有了闭合磁路，就可以增加一组二次绕组，组成开口三角以获得零序电压。
三相五柱式电压互感器的五柱式哪五柱？
三相五柱式互感器是用于高压的电压互感器，里面有三组线圈，高压有一组，三个接线柱，低压有两组，一组为低压电压输出，有三个接线柱，另一组为开口三角形接法，首尾相连，留出两个端，主要用于单相接地或者断线检测用。所以共有五个接线柱。
三相五柱式互感器的接线原理
电网正常运行时，三相电压对称，开口三角绕组引出端子上的电压Ua1，x1为三相二次电压之相量和，其值为零，但实际上因漏磁等因素的影响，Ua1，x1一般不为零，而有几伏的不平衡电压。
当电网发生单相接地故障时，电压互感器一次侧的零序电压也感应到二次侧，因三相零序电压大小相等、相位相同，故开口三角绕组输出的电压Ua1，x1＝3U0/Kμ（Kμ为电压互感器变比）。
1）把这种接线用于中性点非直接接地电网中，在电网发生单相（如A相）接地故障时，开口三角绕组两端的3倍零序电压Ua1，x1为3倍相电压。为使此时的Ua1，x1＝100V，开口三角绕组每相的电压为100/3V。因此，电压互感器的变比为（UN/√3）/（100/√3）/（100/3）V（UN为一次系统的额定电压）。
2）把这种接线用于中性点直接接地电网中，在电网发生单相（如A相）接地故障时，故障相A相的电压为零，非故障相B、C相的电压大小和相位均与故障前的相同，开口三角绕组两端的3倍零序电压Ua1，x1为相电压。为使此时的Ua1，x1＝100V，故电压互感器的变比为（UN/√3）/（100/√3）/（100）V。
三相五柱式互感器的接线方式
电压互感器二次绕组接地方式与保护、测量表计及同步电压回路有关，有b相接地和中性点接地两种方式，其接线方式见图1、2。
1.1电压互感器二次绕组两种接地方式的比较
1.1.1在同步回路中在b相接地系统中，对中性点非直接接地系统，单相接地时，中性点位移，不能用相电压同步，必须用线电压同步。如同步点两侧均为b相接地，其中一相公用，同步开关档数减少(如采用综保，则接线更为简单)，同步接线简单。对中性点直接接地系统，可用辅助二次绕组的相电压同步。
1.1.2在保护回路中
在b相接地系统中，①在零线上串接的隔离开关辅助触点G，如不可靠而断开时，会使10kV以上电压距离保护断线闭锁装置失去作用，这时若再发生一相或两相断线，将导致保护误动作。②因为辅助绕组的一端与b相接地点相连，由于基本二次侧绕组上有负荷电流流过，在电缆芯出上产生电压降，使正常开口三角形有电压3U0，对零序方向元件不利。若单独从接地点引接零序方向继电器回路，则接线较为复杂。
在中性点接地系统中，由于中性点无任何断开触点，可靠性高。因中性点没有电流通过，无电压降，对保护无影响。
1.1.3在测量表计回路中
在b相接地系统中，①因大多数表计均接线电压，其中b相接地公用，引线方便。②对只需接线电压的回路，可用V-V接线电压互感器。
在中性点接地系统中，表计均需三相分别接入，引线较为复杂。
1.1.4在电压互感器二次接线上
在b相接地系统中，①中性点需装设击穿保险器，增加了部件，正常时如击穿保险器击穿接地，将使b相绕组短路。②当A、C两相中任一相发生接地时，即构成二次绕组两相短路，两相熔断器熔断。
在中性点接地系统中，无b相接地的相应问题，接线较简单。
据上分析，对于中性点非直接接地系统，因一般不装设距离和零序方向保护，b相接地对保护影响极小，而对同步回路有利，故电压互感器二次侧采用b相接地方式较为理想。而对于中性点直接接地系统，保护要求严格，中性点接地有利于提高保护的可靠性，同步回路可用辅助绕组的相电压，故电压互感器二次绕组采用中性点接地方式较为优越[1]。
1.2接地原因
1.2.1电压互感器二次侧须接地的原因
在运行中，电压互感器的一次侧线圈处在高压系统之中，而其二次侧线圈则为一固定的低电压(如电压互感器一次线圈电压为10KV时，则其二次侧固定为100V)。二次侧线圈所接入的各种仪表和继电器的绝缘等级低，并且经常与人员接触，如果电压互感器的一、二次线圈之间的绝缘被击穿，一次侧的高压将直接加到二次侧线圈上，极易危及人身和设备安全。故为了提高安全性，电压互感器二次侧必须接地。
1.2.2JB接地
图1中，当电压互感器通过b相接地时，其中性点处还需要通过JB接地的原因分析如下。
由于电压互感器二次侧通过b相接地，其只是为各种表计和继电器提供所需电压，不能保证当一次电压串入二次回路时的安全，所以其二次侧线圈的中性点也必须接地。但是，其中性点如果直接接地，b相线圈将通过大地短接，这样会烧坏线圈，这是不允许的。所以电压互感器二次侧中性点通过一个JB(放电间隙)接地。正常运行时JB不导通;当有高压进入二次侧时，JB击穿使电压互感器二次通过中性点接地，达到保护人身和设备安全的目的。(因b相接地点在保险之后，故即使b相和中性点形成接地短路，也只会使保险熔断，不会烧坏线圈)。
2、电压互感器二次侧保险的工作原理
2.1二次侧无保险工作分析
①在图1中，如果JB在工作状态下因其它原因击穿，则电压互感器b相绕组将被短接，b相绕组将被烧坏。
②当A、C两相任一相有过载时，将造成电压互感器绕组烧坏。当A、B、C三相绕组内部有故障时，将引起保护误动作。
③在图2中，当电压互感器二次侧A、B、C三相中的任一相出口处有接地发生时，均会造成电压互感器绕组短路运行而烧坏。
④当电压互感器二次侧A、B、C三相中的任一相发生过载时，也有可能烧坏绕组，引起保护误动作。
在上述工作状态下，电压互感器二次侧A、B、C三相出口处，都需加装二次侧保险。
2.2不加保险(熔断器)的情况
①在二次侧开口三角的出线上一般不装熔断器。因为在正常运行时开口端无电压，无法监视熔断器的接触情况。一旦熔断器接触不良，则系统接地时不能发出接地信号。但是，供零序过电压保护用的开口三角出线例外。
②中性线上不装熔断器，目的是因为一旦保险丝熔断或接触不良，就会使绝缘监察电压表失去指示故障的作用。
③接自动电压调整器的电压互感器二次侧不装熔断器，目的是为了防止熔断器接触不良或熔丝熔断时电压互感器误动作。
3、三相五柱式电压互感器工作绕组的工作状态分析
3.1正常时工作绕组的工作状态
如图3所示，由于三相五柱式电压互感器为配合计量及保护装置，其二次线电压为恒定的100V。为配合绝缘监察，其二次侧对地电压为100/V;100V/V、0V。所以根据图3可得出，Ua、Ub、Uc三相相电压为Ua=l00/V=Ub=Uc,线电压为Uab=Uac=Ucb=100V。正常运行时，Ua0=Ub0=Uc0电压表指示相电压(10kV系统为5.8kV)。
图3
3.2故障时工作绕组的工作状态
①当系统发生单相金属性接地时(如A相)，则该相对地电压为O，即电压瓦感器的A相一次线圈对地无电压。接在二次和接地相对应的绝缘监察电压表Ua=0，而其它两相Ub、Uc的电压升高到倍，即上升到线电压(10KV系统为10KV)。此时工作线圈二次侧对地电压为Ua=0、Ub=0、Uc=100V。
②当A相经电弧或高电阻接地时，则Ua电压指示低于相电压，但未达到0。Uc、Ub指示高于相电压，但未达到线电压(当b相接地时，Ub=O)。
4辅助绕组的工作状态分析
辅助绕组，即开口三角形。在系统正常运行时，由于系统三相电压UA、UB、UC是对称的，互感器二次线圈中的三个电压Ua、Ub、Uc也对称。故反应在开口三角两端的零序电压为Ua+Ub+Uc=0，所以开口三角两端的电压为零。
当系统发生单相接地故障时，如C相接地(见图4)，显然C相对地电压Uc，加上中性点对C相端头电压-Uc，即UAd=UA+(-Uc)。同理，B
相对地电压UBd=UB+(-Uc)，由于C相接地，电压互感器一次侧的C相线圈上无电压。则UAd和UBd就是互感器一次侧A相和B相的电压。从向量图中看出，加在互感器一次侧的三相电压出现了零序电压，即UAd+UBd=3U0。此时UAd和UBd的大小都是相电压的倍，即数值上等于线电压，其合成电压即为3倍的零序电压。故在开口三角两端也同时出现了3倍的零序电压。在开口三角两端接上绝缘监察继电器，一旦系统有单相接地发生，此绝缘监察继电器即报灯光、音响信号，告诉值班人员处理(一般此继电器整定值为l5V或18V)。
