CVT電容式電壓互感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析

電容式電壓互感器(CVT)是由串聯(lián)電容器分壓，再經(jīng)電磁式互感器降壓和隔離，作為表計(jì)、繼電保護(hù)等的一種電壓互感器，電容式電壓互感器還可以將載波頻率耦合到輸電線用于長途通信、遠(yuǎn)方測(cè)量、選擇性的線路高頻保護(hù)、遙控、電傳打字等。因此和常規(guī)的電磁式電壓互感器相比，電容式電壓互感器器除可防止因電壓互感器鐵芯飽和引起鐵磁諧振外，在經(jīng)濟(jì)和安全上還有很多優(yōu)越之處。

電容式電壓互感器基本結(jié)構(gòu)

電容式電壓互感器是利用電容器的分壓原理工作的，其基本結(jié)構(gòu)包括電容分壓器、電磁裝置、保護(hù)裝置等，有些還設(shè)有載波耦合裝置。

(1)電容分壓器，由高壓電容器C1(主電容器)和串聯(lián)電容器C2(分壓電容器)組成。分壓電容器C2的作用是進(jìn)行電容分壓。

分壓電容器不能作為輸出端直接與測(cè)量?jī)x表等相連接，因?yàn)槎位芈纷杩瓜鄬?duì)比較小，將影響其準(zhǔn)確度，所以要經(jīng)過一個(gè)電磁式電壓互感器降壓后再接儀表等二次設(shè)備。

(2)電磁裝置，由電磁式電壓互感器TV和電抗器L組成。它的作用是將分壓電容器上的電壓降低到所需的二次電壓值。由于分壓電容器上的電壓會(huì)隨負(fù)荷變化，所以，在分壓回路串入電抗器L，可以補(bǔ)償電容器的內(nèi)阻抗，使二次電壓穩(wěn)定。

(3)保護(hù)裝置，由火花間隙P1和P2和阻尼電阻RD組成。

1)火花間隙P1和P2，用來限制補(bǔ)償電抗器、電磁式電壓互感器、分壓器的過電壓。

2)阻尼電阻RD，用來防止持續(xù)的鐵磁諧振。阻尼裝置由阻尼電阻與飽和電抗器串聯(lián)組成，跨接在二次繞組上。在正常情況下阻尼裝置有很大的阻抗，當(dāng)發(fā)生鐵磁諧振引起過電壓時(shí)，電抗器已經(jīng)飽和，只剩電阻負(fù)載，使諧振能量很快降低。一般在110～330kV電容式電壓互感器二次側(cè)裝設(shè)400～600W的阻尼電阻，但長期投入限制了電壓互感器的容量，也降低了準(zhǔn)確度，很不經(jīng)濟(jì)。因此，在500～750kV電容式電壓互感器二次側(cè)采用裝設(shè)諧振型阻尼器的方法，也有在阻尼回路中裝設(shè)電子開關(guān)線路，或兩種方式聯(lián)合使用。

(4)載波耦合裝置，是一種能接收載波信號(hào)的線路元件，它可將載波頻率耦合到輸電線路上用于長途通信、遠(yuǎn)方遙測(cè)、選擇性的高頻保護(hù)、遙控、電傳打字等。把它接到接地開關(guān)S兩端，其阻抗在工頻電壓下很小，完全可以忽略不計(jì)，但在載波頻率下其阻抗卻很大，若不接入載波耦合裝置時(shí)，接地開關(guān)S可合上。

電容式電壓互感器的工作原理

電容式電壓互感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電容分壓器，為便于分析起見，將電容器串分成主電容C1和分壓電容C2兩部分，如左上圖所示。設(shè)一次側(cè)相對(duì)地電壓為U1，則C2上的

電壓為：

UC2=C1/(C1+C2)U1=KU1

式中，K=C1/(C1+C2)為分壓比，改變C1和C2的比值，可得到不同的分壓比。由于UC2與一次電壓U1成正比，故測(cè)得UC2就可得到U1，這就是電容式電壓互感器的工作原理。

電容式電壓互感器通過中間變壓器降壓后再接儀表，如左下圖所示，其主要原因是電容分壓器的輸出端不能直接與儀表相連，不然，二次負(fù)荷阻抗將影響其準(zhǔn)確度。保護(hù)間隙的作用是當(dāng)分壓電容上出現(xiàn)異常過電壓時(shí)，間隙先擊穿，以保護(hù)補(bǔ)償電抗器、分壓電容和中間變壓器不致被過電壓損壞。

電容式電壓互感器的特點(diǎn)

電容式電壓互感器與電磁式電壓互感器相比，具有沖擊絕緣強(qiáng)度高、制造簡(jiǎn)單、重量輕、體積小、成本低、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便并可兼做高頻載波通信的耦合電容等優(yōu)點(diǎn)。主要缺點(diǎn)是其誤差特性比電磁式電壓互感器差，且輸出容量較小，影響誤差的因素較多(如溫度、頻率等)。目前我國制造的YDR型電容式電壓互感器準(zhǔn)確度已提高到0.5級(jí)，在110KV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

電容式電壓互感器接線圖

電容式電壓互感器接線圖：在中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，為了測(cè)量相對(duì)地電壓，PT一次繞組必須接成星形接地的方式。

在3~60KV電網(wǎng)中，通常采用三只單相三繞組電壓互感器或者一只三相五柱式電壓互感器的接線形式。必須指出，不能用三相三柱式電壓互感器做這種測(cè)量。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時(shí)，在互感器的三相中將有零序電流通過，產(chǎn)生大小相等、相位相同的零序磁通。在三相三柱式互感器中，零序磁通只能通過磁阻很大的氣隙和鐵外殼形成閉合磁路，零序電流很大，使互感器繞組過熱甚至損壞設(shè)備。而在三相五柱式電壓互感器中，零序磁通可通過兩側(cè)的鐵芯構(gòu)成回路，磁阻較小，所以零序電流值不大，對(duì)互感器不造成損害。