电容式电压互感器(课堂PPT)
2024年电压互感器培训课件
电压互感器培训课件一、引言电压互感器是电力系统中非常重要的测量设备，主要用于将高电压降至适宜的测量范围内，为保护、控制、测量等设备提供准确的电压信号。
为了提高大家对电压互感器的了解和应用水平，本次培训将围绕电压互感器的基本原理、分类、参数、选型、接线、运行与维护等方面进行讲解。
二、电压互感器的基本原理电压互感器的工作原理基于电磁感应定律，即在一定的磁路中，当一次绕组通以交流电流时，将在铁芯中产生交变磁通，交变磁通通过二次绕组时，将在二次绕组中感应出电动势，从而实现电压的降低。
三、电压互感器的分类根据绝缘结构、用途、准确级、变比误差和角度误差等不同特点，电压互感器可分为多种类型。
常见的电压互感器分类如下：1.按绝缘结构分类：油浸式电压互感器、干式电压互感器、充气式电压互感器等。
2.按用途分类：测量用电压互感器、保护用电压互感器、计量用电压互感器等。
3.按准确级分类：0.2级、0.5级、1级、3级等。
4.按变比误差和角度误差分类：普通电压互感器、精密电压互感器等。
四、电压互感器的参数电压互感器的参数主要包括额定一次电压、额定二次电压、准确级、变比误差、角度误差、容量、绝缘水平等。
这些参数是选择电压互感器时需要考虑的重要因素，应结合实际工程需求进行合理选择。
五、电压互感器的选型1.电压等级：根据实际工程需求，选择合适的电压等级。
2.准确级：根据测量、保护、计量等不同用途，选择合适的准确级。
3.变比误差和角度误差：根据系统对测量精度的要求，选择合适的电压互感器。
4.容量：根据二次侧负载的大小，选择合适的电压互感器容量。
5.绝缘水平：根据系统绝缘水平要求，选择合适的电压互感器。
6.结构类型：根据安装环境、维护要求等因素，选择合适的电压互感器结构类型。
六、电压互感器的接线电压互感器的接线方式主要有Y/Δ接法和Y/Y接法。
在实际工程中，应根据系统电压、负载性质、测量精度等因素选择合适的接线方式。
七、电压互感器的运行与维护1.运行：电压互感器在正常运行时，应定期检查二次侧负载、绝缘状态、接地点等，确保电压互感器的正常运行。
电容式电压互感器
IC几乎是不变的。 tg取决于缺陷对Ir 的影响。
这相当于不同的绝缘部分相并联的情况，总 绝缘损耗为完好部分与缺陷部分介质损耗之和。
P U 2C X tg U 2C0tg 0 U 2C1tg1 U 2C0tg 0 U 2C1tg1 tg U 2C X C0tg 0 C1tg1 CX
2 2 2 2 2 2
I CS ~U I
R
UR
UC
U
并联等效电路图
电流相量图
等值电路的应用
如果损耗主要是由于电导引起的，则常应用并联 等值电路。 如果损耗主要由介质极化及连接导线的电阻等引 起，则常用串联等值电路。
必须注意同一介质用不同等值电路表示时，其 等值电容量是不同的。
2 U Cs tg 2 P U C ptg 2 1 tg Cs Cp 1 tg 2
这样如果缺陷部分（C1）越小，则C1 / CX 越 小，所以在测量整体绝缘tg时越难以发现缺陷部 分（ tg1）的影响。
发电机
反映不灵敏的设备 tg 反映灵敏的设备
电力电缆
变压器绕组
套管 PT
CT
在线检测tg的电桥法
在停电试验中用电桥法测量tg是一种常用的、 高精度的测量方法。 如果能够在运行状态下进行
Cx
CN
1 Z X RX j C X 1 Z N j( ) C N
单元体积的介质损耗 I=Ir+IC
~U
IC
I
P 功率三角形
绝缘介质工作图
U 电流相量图
使用介质损耗P表示绝缘介质的品质好坏是不 方便的，因为P值与试验电压、介质尺寸等因素有 关，不同设备间难以进行比较。 所以改用介质损耗角正切 tg 来判断介质的品 质。 tg与类似，是仅取决于材料的特性与材料尺 寸无关的物理量。
互感器PPT课件
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11.2 互感器的配置原则
互感器在主接线中的配置与测量仪表、 同期点的选择、保护和自动装置的要求 以及主接线的形式有关。
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11.2.1 电流互感器的配置
（1）为了满足测量和保护装置的需要，在发电机、变 压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回 路中均设有电流互感器。对于大接地短路电流系统，一 般按三相配置；对于小接地短路电流系统，依具体要求 按二相或三相配置。
.
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11.2.2 电压互感器的配置
（1）母线 除分路母线外，一般工作及备用母线都装 有一组电压互感器，用于同期、测量仪表和保护装置。
（2）线路 35kV及以上输电线路，当对端有电源时， 为了监视线路有无电压、进行同期和设置重合闸，装有 一台单相电压互感器。
（3）发电机 一般装二组电压互感器。一组（D，y 接线），用于自动调整励磁装置。另一组供测量仪表、 同期和保护装置使用，该互感器采用三相五柱式或三只 单相接地专用互感器，其开口三角形供发电机未并列之 前检查接地之用。当互感器负荷太大时，可增设一组不 完全星形连接的互感器，专供测量仪表使用。20万kW 及以上发电机中性点常接有单相电压互感器，用于100 ％静子接地保护。
（5）两相三完全星形接线
中流入第三个继电器的电流
是 。 .
.
.
.
Ij IuIwIv
该接线方式应用在大电流
接地系统中，保护线路的三
相短路、两相短路。
两相三完全星形接线
.
10
11.1.1 电流互感器
电流互感器在接线中应注意以下内容： 1）电流互感器的二次侧在使用时绝对不可开路。使 用过程中拆卸仪表或继电器时，应事先将二次侧短路。 安装时，接线应可靠，不允许二次侧安装熔丝； 2）二次侧必须有一端接地。防止一、二次侧绝缘损 坏，高压窜入二次侧，危及人身和设备安全； 3）接线时要注意极性。电流互感器一、二次侧的极 性端子，都用字母表明极性。 4）一次侧串接在线路中，二次侧的继电器或测量仪 表串接。
《电压互感器》课件 (2)
电压互感器的维护和保养
1
定期检查
定期检查电压互感器的外观和连接情况，确保无腐蚀和损坏。
2
清洁保养
定期清洁电压互感器的表面，以确保传感器的性能和准确度。
3
故障排除
对于出现故障的电压互感器，及时进行排除和维修，以保证其正常运行。
总结和展望
电压互感器在电力系统中起着关键的作用，随着技术的进步和需求的增加， 其应用前景将会不断扩大。同时，存在一些问题，如测量误差和维护要求， 需要不断探索和解决。
电压互感器的绝缘特性
电压互感器通过绝缘材料对高压回路和低压回路进行隔离，以确保输出信号的准确度和安全性。
电压互感器的测量误差
测量误差是指电压互感器输出信号与实际输入信号之间的差异。误差源包括变压器的磁路饱和、绝缘材构造和分类
电压互感器的构造和分类主要分为电流互感器式和非电流互感器式，根据应用领域和要求选择适合的结构和类 型。
电压互感器的精度等级和特点
精确测量
具有高精度的电压测量能力，能够满足各种精 确度要求。
高灵敏度
对电压变化能够敏感，能够及时反应系统状态 的变化。
电压互感器的选择和安装
选择原则和方法
根据需要选择合适的型号和规格，考虑系统要求和 测量需求。
安装和调整
按照安装说明，正确安装并调整电压互感器，确保 其运行稳定和精确度。
用于测量高压输电线路和变电站中的电压，以监测系统的状态和性能。
2 电力负荷管理
通过测量用户侧的电压来监控电力负荷情况，以优化系统的运行和分配电力资源。
电压互感器的基本原理
电压互感器基于电感耦合原理，通过变压器的原理将输入电压和输出电压相互关联，从而实现高电压到低电压 的变换，并保持精确的电压变换比和相位关系。
电压互感器培训课件
电压互感器目前电力系统广泛应用的电压互感器，用TV表示。
按其工作原理可分为电磁式和电容分压式两种。
对于500KV电压等级，我国只生产电容分压式，本节将着重分析此种互感器。
一、电磁式电压互感器1.电磁式电压互感器的工作原理电磁式电压互感器的工作原理、构造和接线方式都与变压器相似。
它与变压器相比有如下特点：(1)容量很小，通常只有几十到几百伏•安。
(2)电压互感器一次侧的电压U1为电网电压，不受互感器二次侧负荷的影响，一次侧电压高，需有足够的绝缘强度。
(3)互感器二次侧负荷主要是测量仪表和继电器的电压线圈，其阻抗很大，通过的电流很小，所以电压互感器的正常工作状态接近于空载状态。
电压互感器一、二次绕组额定电压之比称为电压互感器的额定变(压)比，即K U=U N JU N2-NJN2"UJU2(7-7)N],N2——互感器一、二次绕组匝数；Uyu2——互感器一次实际电压和二次电压测量值；Uw等于电网额定电压，Um已统一为100(或100/匕)V,所以,也标准化了。
2.电压互感器误差电压互感器的等值电路与普通变压器相同，其简化相量图如图7—7所示。
由于存在励磁电流和内阻抗，使得从二次侧测算的一次电压近似值KJ)?与一次电压实际值U1大小不等，相位差也不等180。
，产生了电压误差和相位误差，两种误差定义如下。
电压误差为f u=(KJ^—Up/UiX100%U]<0时，4为负，反之为正。
图7—7电磁式电压互感器简化相量相位误差为旋转180°的二次电压相量一U'2与一次电压相量U1之间成夹角u,并规定一U'2超前于J时相位误差为正，反之为负。
这两种误差除受互感器构造影响外，还与二次侧负荷及其功率因数有关，二次侧负荷电流增大，其误差也增大。
国家规定电压互感器准确级等级分为四级，即0.2、0.5、1和3级。
电压互感器的准确级，是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差的最大值。
电压互感器介绍 ppt课件
ppt课件
1
按工作原理，电压互感器可分为：
❖电磁式电压互感器
▪电力变压器型，原理和普通变压器相似； ▪适用于6kV－110kV系统； ▪价格贵，容量大，误差小（相对于后者） ❖电容式电压互感器，简称CVT
▪电容分压型； ▪适用于110kV－500kV系统； ▪价格低，容量小，误差大
ppt课件
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1.电磁式电压互感器的工作原理
±10 ±20 ±40 不规定
±120 ±240
(0.8～1.2)U1N (0.05～1)U1N
(0.25～1)S2N cosφ2=0.8
电压互感器的准确级和误差限值
ppt课件
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②电压互感器的额定容量S2N
❖ 同一台电压互感器工作在不同准确级时，会有不同的额定容量，即可以带不同范围 的额定二次阻抗。
电压互感器介绍
电压互感器（PT，potential transformer）将电力系 统中的高电压变换为低电压。主要是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。因此电 压互感器的容量很小，一般都只有几伏安、几十伏安。
电压互感器一次绕组并接于一次系统，相当于一个复 边开路的变压器，二次负载变化并不会影响一次系统的相 应电压。
✓ 电磁式电压互感器的工作原理、构 造和连接方法都和普通电力变压器 相同。
✓ 其主要区别在于电压互感器的容量 很小，通常只有几十到几百伏安。
✓ 一次绕组匝数N1很多，二次绕组匝 数N2较少
✓ 二次绕组所接负载的阻抗较大， TV近似运行于空载状态
✓ 电压互感器的一、二次电压之比称
为电压互 感器的额定变比
JDJ-10型油浸式单相TV
JSJW-10型油浸式三相五柱式TV
互感器工作原理PPT课件
LC=
22 34*3.14 87.92cm 2
互感器工作原理
二次阻抗计算
二次导线长度 120（100 60） 2103 38.4m
电磁线规格Φ1.68
截面积=（1.68/2）2 ×π=2.2mm2
电磁线电阻r2=ρｌ/s=0.02 ×38.4/2.2=0.34Ω CT线圈漏抗X2=0.2Ω
互感器工作原理
1.2.1 基于电磁感应定律的电压、电流互感器
2.电流互感器：铁心式和空心式
（1）铁心电流互感器： 电力系统中主要的电流检测工具，其基本工作原理与铁心
电磁式电压互感器相似。 （2）空心电流互感器：
目前在智能电器中应用比较多的一种电流传感器，其结构 简单、输入电流变化范围宽、线性度好、性能价格比好。
RS
B R3
R2 R4
T1
A
R6
T2
零磁通霍尔电流传感器原理图
组，作为反馈环节形 成简单闭环控制系 统，对霍尔元件输出 电压调节。最终有关 24V系式：
互感器工作原理
根据
，只要求出RS 两端电压即可求
3得.被零测磁电通流霍I1尔。电流传感器
霍尔电流传感器特点： （1）工作频率范围宽，可从DC到几百KHz （2）抗干扰能力强 （3）构造简单、坚固、耐冲击、体积小 （4）没有因充油等因素而产生的易燃、易爆等危险
1工作频率范围宽可从dc到几百khz2抗干扰能力强3构造简单坚固耐冲击体积小4没有因充油等因素而产生的易燃易爆等危险互感器工作原理根据只要求出r两端电压即可求得被测电流i企业文化就是传统氛围构成的公司文化它意味着公司的价值观诸如进取守势或是灵活这些价值观构成公司员工活力意见和行为的规范
互感器工作原理
互感器工作原理
电容式电压互感器课件
未来研究方向探讨
高精度测量技术
研究提高电容式电压互感器测量 精度的方法和技术，满足电力系
统高精度测量的需求。
温度稳定性研究
探究温度对电容式电压互感器性 能的影响规律，提出改善温度稳 定性的有效措施。
新型材料应用
ERA
绝缘材料性能要求及选择依据
绝缘材料性能要求
良好的机械性能 良好的热稳定性
高介电强度 低介质损耗
绝缘材料性能要求及选择依据
工作电压等级
选择依据
01
02
03
环境温度
湿度
04
05
污秽等级
绝缘结构设计原则和方法
设计原则 安全可靠，满足运行要求
结构简单，便于制造和维修
绝缘结构设计原则和方法
经济合理，降低制造成本 设计方法
学习方法
理论讲解、案例分析、实验操作等多种方式相结合，提高学习效果。
学习成果
掌握电容式电压互感器的基本知识，具备分析和解决实际问题的能 力。
行业发展趋势预测
1 2 3
技术创新 随着新材料、新工艺、新技术的不断涌现，电容 式电压互感器的性能将不断提高，应用领域也将 不断拓展。
智能化发展 结合人工智能、大数据等先进技术，实现电容式 电压互感器的智能化监测、诊断和管理，提高设 备运行的安全性和可靠性。
根据电压等级和绝缘水平确定绝缘结构形式
绝缘结构设计原则和方法
01
根据电场分布和绝缘材料特性进行 结构优化
02
采用计算机辅助设计进行仿真分析 和优化
提高绝缘性能的措施和建议
措施 采用高性能绝缘材料
电压互感器介绍 PPT
JSJW-10型三相五柱TV原理图
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河南理工大学电气学院
5.电压互感器的分类和结构
串级结构
一次绕组由匝数相等的几个绕组串联 而成，二次绕组只与最下面的一次绕 组耦合。 分级绝缘：每个绕组对铁心的绝缘只 需按照U/4设计，大大降低绝缘成本。 用于110kV及以上电压等级。
和短路保护。
-5-
3.电压互感器应注意的问题：
电压互感器二次侧不允许短路，由于电压互感器内阻抗很小，若二 次回路短路时，会出现很大的电流，将损坏二次设备甚至危及人身安 全。
为了确保人在接触测量仪表和继电器时的安全，电压互感器二次绕 组必须有一点接地。
电压互感器的接线应保证其正确性，一次绕组和被测电路并联，二 次绕组应和所接的测量仪表、继电保护装置或自动装置的电压线圈并 联，同时要注意极性的正确性。
同一台电压互感器工作在不同准确级时，会有不同的额定容量，即可以带不同范围 的额定二次阻抗。
例：JSJW-10型电压互感器
二次绕组额定容量(VA)
0.5级
1级
3级
120
200
400
最大容量(VA) 960
通常所说的额定容量是指对应于最高准确级的容量
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5.电压互感器的分类和结构
(1) 根据相数的不同，分为单相式和三相式。 单项式可制成任意电压等级 三相式一般只有20kV以下电压等级。
(2) 根据安装地点的不同，分为户内式和户外式。
35kV及以下多制成户内式 (3) 根据绕组的不同，分为双绕组式和三绕组式。
三绕组电压互感器有两个二次绕组 一个是基本二次绕组，用于测量仪表和继电器； 另一个为辅助二次绕组（开口三角绕组、剩余电压绕组），用来反映单相接地故 障（零序电压）
互感器专题教学课件PPT
LMZJ－0.5型电流互感器
LMZJ－0.5型电流互感器
电流互感器接线
电流互感器在接线中应注意以下内容
1）电流互感器的二次侧在使用时绝对不可开路。 使用过程中拆卸仪表或继电器时，应事先将二次侧短
路。安装时，接线应可靠，不允许二次侧安装熔丝； 2）二次侧必须有一端接地。
防止一、二次侧绝缘损坏，高压窜入二次侧，危及人 身和设备安全； 3）一次侧串接在线路中，二次侧与继电器或测量仪表串接。 4）接线时要注意其端子的极性。
• 3.按照原理分类 电磁式电压互感器 电容式电压互感器
电压互感器的分类
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1、电磁式电压互感器 • 电力变压器型，原理和普通变压器相似； • 适用于6kV～110kV系统； • 价格贵，容量大，误差小(相对于后者)
2、电容式电压互感器(CVT-capacitance voltage T) • 电容分压型； • 适用于110kV～500kV系统； • 价格低，容量小，误差大(相对于前者)
互感器
什么叫做互感器？
• 互感器是一种测量用的设备，是一种特殊的变压器，是用 来传递信息供给测量仪器、仪表和保护、控制装置的变换 器。
互感器分类
1 电流互感器（缩写CT，文字符号TA）
电流互感器可用在交换电流的测量、 交换电度的测量和电力拖动线路中的保 护。
2 电压互感器（缩写PT，文字符号TV）
绝缘；R—电容式；S—三相 第四位字母：W—五铁芯柱；B—带补偿角差绕组
连字符号后面：GH—高海拔；TH—湿热区 数字：电压等级（KV）
• 电压互感器分为单相和三相。
• 我们一般10KV都采用两只单相电压互感器成VV接线，或 者三只单相电压互感器接成Y形和开口三角形。
使用电压互感器应注意以下事项
电容式电压互感器
第四章电容式电压互感器Capacitor Voltage Transformer第一节电容式电压互感器的应用在110kV及以上的电力系统中要采用电容式电压互感器,特别是在超高压系统中都采用电容式电压互感器,其理由如下：1 可以抑制铁磁谐振60kV及以下的电磁式电压互感器和架空线对地的分布电容可能发生并联铁磁谐振；110kV及以上的电磁式电压互感器和少油断路器断口电容均压用可能发生串联铁磁谐振;电容式电压互感器本身即是一个谐振回路,XL ≈XC;如果CVT采取阻尼措施后确认不会发生铁磁谐振,那么与系统并联运行后只是增加了振荡回路的电容,破坏了铁磁谐振发生的条件XL =XC,回路不会发生铁磁谐振;关于铁磁谐振的理论分析,另有资料介绍;2 载波需要高压电力系统经常通过高压输电线进行通讯;是用耦合电容器和阻波器将高电压变成低电压,调谐成需要的各种波段,称作载波通讯;变电站如选用电磁式电压互感器,为了载波需要,还要选用一个耦合电容器;如选用电容式电压互感器,既可当电压互感器,又可当耦合电容器用;显然造价低了,占地面积小了;3 电容式电压互感器冲击电压分布均匀,绝缘强度高;尤其是超高压电力系统用的电压互感器,电磁式绝缘结构冲击分布很不均匀,制造十分困难;第二节电容式电压互感器的工作原理1 利用串联电容进行分压,即大的容抗上承受高电压,小的容抗上获得较低的电压;将较低的电压施加在一个电磁装置上,通过电磁装置感应出标准规定的电压互感器的二次电压,如100/√3V,100/3V,100V;电容式电压互感器由电容分压器和电磁单元两部分组成;如有载波要求,电容分压器低压端还应接有载波附件;电容式电压互感器的原理接线电路见图124;2 电容分压器它既作电容式电压互感器的分压器用,又作载波时的耦合电容器用;电容分压器的组成电容器元件：由绝缘介质和被它隔开的电极构成的部件;电容器单元：有一个或多个电容器元件组装在同一外壳中并有引出端子的组装体;电容器叠柱：电容器单元串联的组装体;注：所谓电容器是通用术语,不特指元件、单元或叠柱;2. 3电容分压器的额定电容设计电容器分压器时选用的电容值;对于电容器单元,指单元端子之间的电容;对于电容器叠柱,指叠柱的线路端子与低压端子之间或线路端子与接地端子之间的电容;对于电容分压器,指总电容CN =C1NC2N/C1N+C2N;2. 4高压电容器C1接在线路端子与中压端子之间的电容器;2. 5中压电容器C2接在中压端子与低压端子之间的电容器;2. 6电容分压器的接线端子高压端子：与线路连接的端子;中压端子：连接电磁单元的端子;低压端子：直接接地或通过排流线圈接地的端子;2. 7电容允许偏差实际电容与额定电容间允许的差值国标规定：单元、叠柱及电容分压器的电容C的偏差,应为实测电容与额定电容相对偏差不大于-5%~+10%;叠柱中任意两个单元的实际电容之比与这两个单元的额定电压之比的倒数之间相差不大于5%;CVT用电容分压器可以要求较小的分压比偏差;式中：C——单个元件的电容n ——串联元件的数量在任何试验过程中,单元、叠柱或电容分压器的电容C的变化值应不超过相当于一个元件的电容量;为了显示出一个或多个元件击穿所引起的电容变化,应在型式试验和例行试验之前进行预先的电容测量,测量时采用足够低的电压低于15%额定电压,以避免元件发生击穿;2. 8 中间电压UC当一次电压施加在高压端子与低压端子或接地端子之间时,电容分压器中压端子与低压端子或接地端子之间的电压;CVT的中间电压主要由其准确级和二次输出而定;准确级高、二次输出大,需选取较高的中间电压;通常中间电压在√3~36/√3kV范围内选取;2. 9 电容分压器的额定分压比KCN施加在电容分压器上的电压与开路中间电压的比值的额定值;K CN =C1N+C2N/C1N;2. 10电容温度系数TC给定温度变化量下的电容变化率式中：ΔC——在温度间隔ΔT测得的电容变化值;C20℃——20℃时测得的电容量;ΔC/ΔT仅当电容在所研究的温度范围内是温度的近似线性函数时方可使用,否则,电容与温度的关系应用曲线或表格表示;低于20℃时ΔT为负值,高于20℃时ΔT为正值;2. 11 低压端子杂散电容低压端子与接地端子之间的杂散电容;2. 12 低压端子杂散电导低压端子与接地端子之间的杂散电导;3 电磁单元接在电容分压器的中压端子与接地端子之间,用以提供二次电压;电磁单元主要由一台变压器和一个补偿电抗器组成;变压器将中间电压降低到二次电压要求值;在额定频率下,补偿电抗器的电抗值近似等于电容分压器两部分电容并联C1+C2的容抗值;补偿电感可以全部或部分并入变压器之中;中压变压器实际上是一台电磁式电压互感器,在正常使用时,其二次电压正比于一次电压;补偿电抗器一个有铁心的电抗器,通常接在中压端子与中压变压器一次绕组的高压端子之间,或接在接地端子与中压变压器一次绕组接地侧端子之间,或者并入中压变压器的一次和二次绕组内;补偿电抗器电感的设计值为：()()22121N N N f C C L π+=; 阻尼装置电磁单元中与二次负荷并联的一种装置,其用途是： a 限制一个或多个部件上的过电压; b 抑制持续的铁磁谐振;c 改善电容式电压互感器暂态响应特性; 补偿电抗器的保护器件并联在补偿电抗器两端子的一个器件,用以限制系统过电压或CVT 铁磁谐振引起补偿电抗器的过电压;而且有利于阻尼CVT 的铁磁谐振;可以采用避雷器或其他放电间隙; 4 载波附件接在电容分压器低压端子与地之间用以注入载波信号的电路元件,其阻抗在工频下很小,但在载波频率下相当大;改善载波特性的关键在于降低杂散电容,以减小对高频信号的分流;电容分压器低压端和接地端之间存在着杂散电容——主要是低压端子及与其连接的器件对油箱、铁心等的电容；中压端通过变压器和补偿电抗器也存在杂散电容,对载波装置来说两个电容并联,对载波信号有影响;用聚丙烯膜ε=2~代替纸—油绝缘ε=,杂散电容可减小到规定值;在载波工作频率30—500kHz 范围内,杂散电容不大于300+pF;a 排流线圈接在电容器的低压端子与地之间的一个电感元件,排流线圈的阻抗在工频下很小,但在载波频率下具有高阻抗值;b 限压器件接在排流线圈两端或接在电容分压器低压端子与地之间一个器件,用以限制在下列情况下出现在排流线圈上的过电压;ⅰ在高压端子对地发生短路时;ⅱ在高压端子与地之间施加冲击电压时; ⅲ在一次侧开关合闸时;5 电容式电压互感器的基本工作原理设电容分压器1C 和2C 的阻抗分别为1111c j R Z c c ω+= ； 2221c j R Z c c ω+= ,式中：1c R 和2c R 分别为1C 和2C 有功损耗的等效电阻;根据图124电路可以写出： 解上列方程得出： 如忽略1c R 及2c R , 式中：cc c c K C C C Z Z Z 1211212=+=+c K ——电容式电压互感器的分压比c Z ——电容分压器的容抗 ,cj Z c ω1= ,21C C C +=I ——流过电磁单元一次侧的电流 所以 ：由上式可看出,当分压比一定时,因CX Z c c ω1==数值很大,c U 及2U 将随负荷电流的变化而剧烈变化,在标准规定的负荷变化范围内无法保证误差要求;所以必须在中压回路中串联一个电抗器,以补偿电容的电抗,使L X ≈c X ,式中L X 是补偿电抗器的感抗;同理,直接用电容分压器作电压互感器来测量系统电压也是不可取的;电路图124典型电路可视为以中压端子为结点的三端子网络,根据戴维南定理亦称等效发电机原理,由中压端子向左看,高压端子与低压端子短接时得到的阻抗是等效发电机内阻抗,C 1和C 2并联,)(121c c X C +=ω;向右看是中压回路的阻抗;可给出图125所示的等值电路;图中：)(121c c X C +=ω——电容分压器等效容抗)21C C +——电容分压器的等效电容 R C ——电容分压器等效电阻X L 、R L ——补偿电抗感抗、电阻1X 、'2X 、1R 、'2R ——中压变压器一、二次绕组漏抗、电阻X 0、R 0——中压变压器励磁电抗、电阻 Z ＇——负荷阻抗 •C U ——中间电压•'2U ——二次电压•1I ——一次电流 •'2I ——二次电流 •0I ——励磁电流中间变压器实际上是一台电压为中间电压U C 的电磁式电压互感器,补偿电抗器和中间变压器的一次绕组串联,接在一次端子的高压端,也可接在一次绕组的低压端;在额定频率下,电容分压器的等效容抗X C 和补偿电抗器的感抗X L 应是谐振状态,即X C = X L ,这是电容式电压互感器正常工作的基本条件,本身即处于铁磁谐振状态,必须接入阻尼器和补偿电抗器的过电压保护装置方可消除铁磁谐振;电容式电压互感器的等值电路与电磁式电压互感器相同,只是前者比后者一次电路中多了等效电容和补偿电抗器电感;等值电路的电动势平衡方程式为：因为：•••+='201I I Icc c X I j X I j R I X I j X I j R I U U 212212********* '-'+'+-++'= 1式中：R 10=R L +R C +RC C C tg X R δ⋅= δtg 为电容分压器的损耗角正切 与图125相应的相量图如图126所示;图126第三节 电容式电压互感器误差特性1 误差计算：和电磁式电压互感器一样,由阻抗压降造成的电容式电压互感器的误差;有一个二次绕组的误差为：a 空载误差电压误差 )((%)10100x m r P u u I u I ∆∆+-=ε 2 相位差 )(4.34)('10100x p r m u u I u I ∆∆-=ε 3 式中：2200)(sin )(C n P U S VA I *∆=θ00sin )(θVA ——中压变压器铁心励磁功率的有功分量,W 00cos )(θVA ——中压变压器铁心励磁功率的无功分量,VA 0)(VA ——铁心的励磁功率,VA n S 2——额定二次负荷,VA CNCC U U U =*——中间电压标幺值 因为∆P I 和∆m I 和电压U C 磁通0Φ是非线性关系,它随电压而变化,所以空载误差随电压变化而变化,与二次负荷无关;b 负荷误差电压误差 )sin cos ((%)212212ϕϕεx r un u u +-= 4 相位差 )cos sin (4.34)('212212ϕϕεx r un u u -= 5 式中： (%),100)(212212⨯=CN n r U R S u2ϕ——负荷的功率因数角负荷误差和电压无关,与负荷成正比变化;多个二次绕组的负荷误差计算参照电磁式电压互感器进行; 2 频率影响的附加误差计算在额定频率f N 角频率ωN 下,电容式电压互感器等效电容C 1+C 2与补偿电抗器的电感L 处于谐振状态,即)(121C C L N N +=ωω;如果实际频率f 角频率ω与额定频率不相同,将出现等效容抗和感抗之差的差电抗 忽略ω变化造成中压变压器绕组漏电抗的变化,因为此漏电抗远小于补偿电抗器的感抗值;ωX ∆对负荷误差的影响是指式4和式5括号中第二项的变化,附加误差为：2212))((100)(CN N mN N U C C S +-=ωωωωω 6 式中：222sin ϕn m S S =——二次负荷的无功分量,VA2212))((100)(4.34CN N p N N U C C S +--=ωωωωω 7 式中：222cos ϕn p S S =——二次负荷的有功分量,W频率增高时感抗增加,ωX ∆呈感性,附加误差ωεu ∆和ωu δ∆为负值;频率降低时容抗增加,ωX ∆呈容性,附加误差ωεu ∆和ωu δ∆为正值;频率变化也影响中间变压器的磁通密度,对空载误差当然有影响,但空载误差在总误差中占的比例很小,频变化对空载误差的影响可以忽略; 3 温度影响的附加误差计算由于电容分压器的电容值随温度变化,等效电容C 1+C 2随温度变化T ∆而发生变化时,等效容抗不等于感抗,将出现容抗与感抗之差的差电抗T X ∆因为在N ω下,)(121C C L N N +=ωω式中：C T ——电容温度系数,K1 T ∆——测量电容值时温度变化量 附加负荷误差和式6和7类似,为 2212222))((100)(sin (%)CN N C m CN n T uT U C C TT S U S X +∆-=⨯∆-=∆ωϕε 8100))((4.34100)(cos 4.34)('2212222⨯+∆-=⨯∆-=∆CN N C p CN n T uT U C C TT S U S X ωϕδ 9如果取某温度为基准值通常取20℃为满足额定频率下谐振条件的电容基准温度,则任一温度间隔时的电容量为：由于常用的膜—纸复合介质的T C 一般为负值;当实际温度低于基准值时,T ∆是负值,电容量增大,容抗减小,T X ∆呈感性,附加负荷误差为负值;当实际温度高于基准值时,T ∆是正值,电容量减小,容抗增大,T X ∆呈容性,附加负荷误差为正值;如忽略电容器的温升,可按产品温度类别的上、下限温度与基准温度之差计算相应温度的附加误差;频率附加误差和温度附加误差两者的叠加对准确级高的互感器影响很大,尤其是对电压误差;附加误差对保护级影响不大;4 电容分压器额定分压比的偏差对互感器误差的影响额定分压比N N N CN C C C K 121)(+=,国标规定C 1N 和C 2N 的偏差均为-5%~+10%,因此K CN 的偏差可能高达-13%~+15%;如果K CN 是正偏差,中间电压U C 降低,二次电压U 2降低,铁心磁密减小,电压误差负值增加,相位差正值增加;如果K CN 是负偏差,中间电压升高,二次电压升高,铁心磁密增加,电压误差正值增加,相位差正值减小;当K CN 是正偏差时,需减少中压变压器一次绕组匝数,即减匝补偿,维持铁心磁密不变,当K CN 是负偏差时,需增加中压变压器一次绕组匝数,即加匝补偿,维持铁心磁密不变;无论是减匝还是加匝补偿都需要中压变压器一次绕组很多的抽头补偿匝数,绕线很不方便;耦合电容及电容分压器国标规定：对于电容分压器、电容式电压互感器可以要求较小的分压比偏差;为了避免前面所述因分压比偏差太大带来的困难,此处推荐额定分压比N N N CN C C C K 121)(+=的偏差为±%; 5 影响误差的其他因素 阻抗如前所述'2112R R R R R C L +++=,式中L R 和C C C tg X R δ=都很小,1R 和'2R 是主要的;减小1R 和'2R 可减小误差;减少绕组匝数或/和增大导线截面均可减小1R 和'2R ,但同时将增大铁心截面、绕组外径和铁心及导线重量;'2112X X X X X C L ++-=,1X 和'2X 相对较小,对12X 影响很小;补偿电抗器采用有气隙的铁心,而且有调节线匝,L X 可以在较大的范围内进行调节,使C L X X X X ≈++'21,因此只要12X 调整到最佳值即可;电容分压器额定电容C N额定电容C N 对互感器误差影响主要表现在温度和频率的附加误差上;在K CN 不变的情况下,由式6—9看出这些附加误差与X C 成正比,与C N 成反比,因此C N 加大误差减小;也可以利用加大C N 的方法增加二次负荷; 额定中间电压U CNU CN 提高M 倍时,如铁心磁通密度不变,二次负荷不变,则中间变压器绕组匝数将增加到M 倍,绕组电阻近似增加到M 倍实际要大于M 倍;漏电抗近似增加到M 2倍实际要大于M 2倍;假设励磁功率不变铁心尺寸不变,因为空载电阻压降10r U %和负载电阻压降12r U %都减小了M 倍,空载电抗压降10X U %和负载电抗压降12X U %几乎不变;所以空载和负载电压误差εu0 %、εu12%减小了,而空载和负载相位差可能增加,可能减小;如果因为绕组匝数增加,铁心尺寸变大,励磁功率增加,p ∆I 和m I ∆增加,εu0 %可能会增加;6 误差补偿电容式电压互感器误差补偿和电磁式电压互感器一样采用匝数补偿,在电磁单元上进行;通过改变中压变压器一次绕组匝数及补偿电抗器的匝数调节误差;改变中压变压器一次绕组匝数只能补偿电压误差,对相位差影响很小;若一次额定匝数为N 1N ,实际一次匝数为N 1,则电压误差补偿值为100100(%)11111⨯∆=⨯-=∆NN N ub N N N N N ε,%如果已知需要的电压误差补偿值ub ε∆,那么一次绕组应改变的匝数为改变补偿电抗器的匝数可以同时调节电压误差和相位差;改变补偿电抗器的电感X L ,可以改变X 10和X 12,即改变U X10和U X12,由式2—5可看出同时调节了空载误差和负荷误差的电压误差及相位差;增加补偿电抗器的匝数,可使相位差值减小,而电压误差的负值增加;减少补偿电抗器的匝数,可使电压误差的负值减小,而相位差值增加;设计或试验时,首先改变补偿电抗器的匝数,调节至相位差合格计算值或实测值不大于限值的75%,再改变中压变压器一次绕组匝数,直至调节到电压误差合格计算值或实测值不大于限值的75%;第四节 电容式电压互感器结构特点和部件设计计算 1 电容式电压互感器的结构电容式电压互感器的结构型式,按电容分压器和电磁单元组装的方式分为整体式和分体式两种;整体式：电容分压器叠装在电磁单元上面,电容分压器的底板即电磁单元的箱盖,中、低压引出线套管在电磁单元内部也可以外露,结构紧凑,但电磁单元单独试验不方便;分体式：电容分压器和电磁单元分别组装,电磁单元有外露的中、低压引线套管与电容分压器的中、低压端子在外部连接;电容分压器和电磁单元可以叠在一起安装,也可以分别安装;体积大,但试验和检修方便; 2 电容分压器的结构与互感器相对应,也分为整体式或分体式,见图127和图128所示;图127 整体式结构 图128分体式结构由三个电容器单元组成叠柱, 由三个电容器单元组成叠柱,中压端子由下节 中、低压端子由下节电容器 电容器单元瓷套的侧壁引出,低压端子即下节 单元的底板上引出; 电容器单元的底板,因此电容分压器通过支持绝缘子与电磁单元箱盖连接;3 中压变压器中压变压器实际是一个相对地连接的单相电压互感器;a 按中间电压和二次负荷选择导线、匝数和铁心;按中间变压器的绝缘水平设计主绝缘和纵绝缘;中间变压器一次绕组设有补偿误差用的几个抽头调节线段;抽头线段的总匝数约为一次绕组匝数的3~%,抽头线段中,匝数最少的线段的匝数n 约为一次绕组匝数的~%;通常如图129所示有5 个抽头调节线段,n ——最少匝数线段的匝数;图129b 中压变压器铁心磁通密度为了改善CVT 的铁磁谐振特性,铁心磁通密度应尽量取低一些; 4 补偿电抗器为了使中压变压器一次回路的电感有大的调节量,补偿电抗器采用有气隙的铁心,并设有调节电感用的几个抽头调节线段;抽头线段中匝数最少的线段的匝数应能补偿相位差约±1′,约为补偿电抗器总匝数的~%;补偿电抗器总匝数应为最少匝数线段的8倍;先按上述方法选取,再在误差计算中调整;图130所示有4个抽头调节线段,C ——最少匝数线段的匝数;图1305 阻尼装置阻尼装置的用途：限制部件上可能出现的过电压；抑制持续的铁磁谐振；改善CVT 暂态响应特性;目前常采用的阻尼装置有两种：谐振型阻尼器和速饱和电抗器型阻尼器;以前采用过的电阻型阻尼器,因影响误差已很少使用;阻尼器好象一个开关,正常运行时断开,不起作用；谐振过电压时接通,有电流流过;a 谐振型阻尼器：见图131;将L 、C 并联振荡回路设计成在50Hz 下谐振,即CL ωω1=,在正常运行时振荡回路呈现高阻抗,近似开路,对误差的影响可以忽略;当CVT 发生铁磁谐振时,高频或分频信号出现,LC 谐振条件被破坏,阻尼器内流过的电流迅速增大,电阻R 上消耗很大的能量,可有效的阻尼CVT 的铁磁谐振;图131b 速饱和电抗器型阻尼器：见图132,电抗器采用方形磁化曲线特性的铁心,如图133所示的坡莫合金1J51铁心的磁化曲线;在正常运行时铁心不饱和,铁心的励磁阻抗非常大,阻尼回路近似开路,其电流对误差的影响可以忽略;当CVT 发生谐振过电压时,铁心迅速饱和,励磁电抗变的很小阻尼回路的电流很大,电阻R 上消耗很大的能量,可有效的阻尼CVT 的铁磁谐振;图132 图1336 补偿电抗的过电压保护器过电压保护器用于抑制铁磁谐振过电压的辅助装置,常用的过电压保护为氧化锌避雷器;在电容式电压互感器中,过电压保护器有两种连接方式;a 与补偿电抗器并联连接,避雷器可以限制补偿电抗器的过电压;避雷器动作后破坏了铁磁谐振的条件,有利于抑制铁磁谐振;b 连接在中压端子与地之间,限制电磁单元的过电压,对抑制铁磁谐振效果明显; 第五节 铁磁谐振电容式电压互感器等值电路是等效电容和非线性铁心电感串联的回路,而且产品设计时,在50Hz 下使回路呈现谐振状态,即)(121C C L +=ωω,所以一有激发,回路即可发生串联铁磁谐振,回路有很大的电流流过,同时二次绕组有很高的振荡过电压;铁磁谐振可以在基频下发生,也可以在高频和分频下发生,最常见的是3倍的额定频率和额定频率的31;铁磁谐振,尤其是分频谐振对CVT 危害很大,由于串联谐振出现大的过电流使铁心高度饱和,剧烈增大的励磁电流会使匝间和层间绝缘焦化,导致绝缘击穿;1 在不超过Fv ×U 1N 的任一电压下和负荷为零至额定负荷之间的任一值时,由断路器操作或者由一次或二次端子上暂态过程引起CVT 的铁磁谐振应不持续;Fv ——电容式电压互感器额定电压因数;2 铁磁谐振的暂态振荡震荡引起的瞬时误差：式中：F Λε——最大瞬时误差2ΛU ——在时间T F 之后的二次电压峰值 U 1——一次电压方均根值 K N ——额定电压比 T F ——铁磁谐振时间时间T F 之后的最大瞬时误差F Λε要求见下表：2、出厂试验时,只在两个电压——和或下各进行3次; 铁磁谐振详细的理论分析另有介绍; 第六节 暂态响应特性1 暂态响应是指在暂态条件下,与高压端子电压波形相比,所测得的二次电压波形的保真度;仅适用于保护用电容式电压互感器;当系统发生对地短路故障时,电压互感器二次绕组应能立即反映一次电压的变化情况,以保证继电保护装置正确动作;对于110kV 及以上的电压互感器开口三角绕组作提供接地保护零序信号用,所以要求有良好的暂态特性;暂态响应特性还对快速距离保护继电器动作有影响;当电容式电压互感器高压端子发生对地短路时,二次电压要经过一定的时间才能衰减到零;衰减过程实际上是互感器内部电磁能量的释放过程;由于电容式电压互感器是由电容、电感组成的回路,随回路参数不同,一次短路后二次电压呈周期振荡衰减或非周期性指数衰减;电容式电压互感器暂态特性还与一次电压的幅值、短路瞬间的相位、二次负荷及功率因数等有关;暂态响应特性为一次短路后规定时间Ts 时的二次电压)(2t U 对一次短路前的二次电压峰值√2U 2之比值;一次电压)(11t U U =短路后的二次电压)(22t U U =可用图134表示; 2 暂态响应要求在高压端子A 与接地的低压端子N 之间的电源短路后,电容式电压互感器的二次电压,应在规定的时间Ts 内衰减到相对于短路前峰值电压的某一规定值; 3 标准的暂态响应级暂态响应特性为一次短路后规定时间Ts 时的二次电压)(2t U 对一次短路前的二次电压2.对于某一规定的级,二次电压U 2t 的暂态响应可能是非周期性或周期性衰减,可采用可靠的阻尼装置;3对于电容式电压互感器3PT3和6PT3暂态响应级需采用阻尼装置;设电容分压器 1C 和2C 的阻抗为： 1111c j R Z c c ω+= ； 2221c j R Z c c ω+= , 式中：1c R 和2c R 分别是1C 和2C 有功损耗的等效电阻;根据图124电路可以写出：解上列方程得出：如忽略1c R 及2c R , 式中：cc c c K C C C Z Z Z 1211212=+=+c K ——电容式电压互感器的分压比 c Z ——电容分压器的容抗 ,cj Z c ω1=, 21C C C +=I ——流过电磁单元一次侧的电流 所以 ：由上式可看出,当分压比一定时,因CX Z c c ω1==数值很大,c U 及2U 将随负荷电流的变化而剧烈变化,在标准规定的负荷变化范围内无法保证误差要求;所以必须在中压回路中串联一个电抗器,以补偿电容的电抗,使L X ≈c X ,式中L X 是补偿电抗器的感抗;。
电容式电压互感器、电流互感器ppt课件
铁芯中部的三个芯柱上，连接成星形接线，其引出端U2、V2、W2向二次回路负载提 供三相电压。中性点是否接地，根据二次回路的要求而定。一般在110KV及以上电 压等级的中性点直接接地的电力系统中，N2直接接地。辅助二次绕组分别绕于铁芯 中部的三个芯柱上，连接成开口三角形接线，形成零序电压滤过器。
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二、电压互感器：
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三相三柱式电压互感器是由三柱铁芯和一、二次绕组组成。一次绕组分别绕于铁 芯的三个芯柱上，连接成星形接线，其引出端U1、V1、W1并接于一次回路中。中性 点N1直接接地，否则，当一次系统发生单相接地时，由于出现零序电流，致使互感 器过热，甚至烧坏。二次绕组也分别绕于三个芯柱上，连接成星形接线，其引出端 U2、V2、W2向二次回路负载提供三相电压，中性点N2是否接地，根据二次回路的要 求而定。
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二、电压互感器：
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4、技术参数： （1）误差：
1）变比误差：二次测量值与一次电压的差值，再与一次电压之比的百分数。 2）相位角误差：二次电压相量旋转180°后与一次电压的夹角。 （3）准确等级：即指变比误差的百分数 （4）极性：减极性标注
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二、电压互感器：
并且大多数情况下，其负荷是恒定的。 （2）互感器二次侧负荷主要是仪表、继电器等的电压线圈，其阻抗很大，通过的电流
很小，所以电压互感器在接近于空载状态下工作。 （3）电压互感器在运行中，二次侧不能短路。因为电压互感器在正常工作时二次电压
有100V，短路后在二次电路中会产生很大的短路电流，使电压互感器的线圈烧毁。
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电容式电压互感器
赵世华 2015年06月
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目录
1 基本原理缘特性试验 2 基本结构 3 运行与维护 4
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一、基本原理
电压互感器是将一次高电压按照额定电压比转换成可供仪表、继电 保护装置使用的二次低电压的变压设备。 其功能与作用可归纳为以下三点： 1）将一次系统的电压信息准确地传递到二次侧相关设备； 2）将一次系统的高电压变换为二次侧的低电压，使测量、计量仪表 和继电器等装置标准化、小型化，降低二次设备的绝缘要求； 3）将二次系统与一次系统高压设备在电气方面很好地隔离，从而保 证二次设备和人身的安全。
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一、基本原理
电压互感器分类
按照电压变换原理分为： 电磁式TV 电容式TV 电子式TV
按绝缘介质分为： 油浸式TV 气体绝缘TV 干式TV
按用途分为： 计量用TV 测量用TV 保护用TV
按磁路结构分为： 单极式TV 串极式TV 开放式铁芯TV
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三、运行与维护
➢ 电容式电压互感器的常见故障和缺陷
1）渗漏油。包括分压电容器的膨胀器制造质量不良造成的破裂渗漏、端部法兰 密封老化造成的渗漏、电磁单元油位观察窗密封不良造成的渗漏。需要特别 说明的是，电容分压单元一旦发现渗漏油要立即退出运行。
2）分压电容器介质损耗试验超标。主要因内部电容元件制造工艺不良和总装时 真空处理不好造成。
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三、运行与维护
➢ 电容式电压互感器的特点
与电磁式电压互感器相比较，电容式电压互感器有以下特点： a. 体积小，重量轻，现场便于安装和运输。 b. 由温度变化引起的电容量和分压比的变化可以忽略不计。 c. 每节分压电容内装金属膨胀器，在互感器本体温度变化时保持内部压力 微正压。 d. 除用做系统电压测量外，还作为载波或继电保护信号的上传通道。 e. 正常运行时不需要对其中的绝缘油进行处理和分析。 f. 运行时不易导致系统的铁磁谐振。
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谢谢! 欢迎批评指正!
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3）电磁单元内部的补偿电抗器因铁芯松动造成振动大，声音异常。 4）中压电容接地端子未正常接地或者接地不良造成二次接线盒内部放电。
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二、基Байду номын сангаас结构
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