第四章电容式电压互感器

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，X

L ≈X

C

。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X

L =X

C

，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

2.1 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。

2.2 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C

N =C

1N

C

2N

/（C

1N

+C

2N

）。

2. 4高压电容器C

1

接在线路端子与中压端子之间的电容器。

2. 5中压电容器C

2

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 0——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U C

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11.5/√3~36/√3kV 范围内选取。 2. 9 电容分压器的额定分压比K CN

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 =（C 1N +C 2N ）/C 1N 。 2. 10电容温度系数T C

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。 C 20℃——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（C 1+C 2）的容抗值。补偿电感可以全部或部分并入变压器之中。 3.1 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。 3.2 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：()()

2

2121

N N N f C C L π+=。