电容式电压互感器工作原理及试验方法分析

电容式电压互感器工作原理及试验方法分析

在当前电力系统中，电容式电压互感器应用较为广泛。电容式电压互感器也称为CVT，其绝缘强度较高，成本较低，而且可以在线路兼具藕合电容或是载波通讯等特点，电容式电压互器器在电力系统中进行应用，有效地提高了电力系统运行的安全性和准确性。文中从电容式电压互感器的优点入手，对电容式电压互感器工作原理进行了分析，并进一步对电容式电压互感器的工作原理进行了具体的立柱。

标签：电容式电压互感器；工作原理；试验方法

前言

随着电力系统电压等级的不断提升，电容式电压互感器的技术也越来越成熟。相对于其他电压互感器来讲，电容式电压互感器不仅绝缘强度较高，而且其价格较低，可以有效地确保线路运行的安全性。因此，当前电容式电压互感器应用越来越广泛。

1 电容式电压互感器的优点

在当前高压及超高压电力系统产品中，电容式电压互感器应用较为广泛，这与电容式电压互感器自身所具有的独特性息息相关。

（1）在当前电力系统中，电容式电压互感器主要在35kV及以上的电力系统中进行应用，其不仅具有较高的耐电强度，而且绝缘裕度较大，能够有效地提高电力系统运行的可行性。（2）电容式电压互感器采用的新型速饱和型阻尼器和非线性电抗线圈，在互感器运行过程中，阻尼器呈现开路的形态，当电压升高或是出现分频谐振时，电抗呈现出低阻性，能够有效地对铁磁谐振起到抑制作用，具有较好的阻尼效果。（3）电容式电压互感器具有较好的顺应响应特性，当一次短路后，其二次剩余电压能够快速下降，在经断保护装置上具有非常好的适用性。（4）利用电容式电压互感器可以将载波频率耦合到输电线上，可以在线路进行长途通信、测量及高频保护、遥控等等方面进行应用。

2 电容式电压互感器的工作原理

电容式电压互感器主要由电容分压器（高压电容器C1和中压电容器C2）和电磁单元组成，其电气原理见图1。

2.1 电容分压器

电容分压器主要组成部分为瓷套和若干耦合电容器，绝缘油存贮在瓷套内，为了确保油压力的稳定性，则需要利用钢制波纹管来保持不同环境的平衡性。

二次绕组的电压值通常情况下需要由电容分压器的分压比来进行计算。当电容器没有并联阻抗时，利用电容分压器高压端子与低压端子之间的电压与中间电压进行相除，从而得到的比值即是电容分压器的分压比，当分压比明确后，利用系统电压与其分压比进行相除，可以得到中压端子上的电压，再与中间变压器的变比进行相除，则可以得到二次绕组的电压值。

电容分压器当用作耦合电容器与载波耦合装置相连时，其功能与高通滤波器有相似之处，可以确保载波频率信号在输电线和载波设备之间进行有效的传输。

2.2 电磁单元

电磁单元主要由中间变压器、补偿电抗器及阻尼装置等部件组成，中间变压器处于密封油箱内。在油箱的顶部会充有氮气，可以有效地避免绝缘系统与外部空气进行接触，同时当变压器油受热膨胀时，氮气层能够被压缩，可以起到储油柜的作用。

在电容分压器的中压和低压端连接中间变压器的一次绕组，同时将低损耗的补偿电抗器串联在中压端子和一次绕组之间。在额定频率下，电抗器电抗值与变压器的漏抗值相加则会与电容分压器并联电容值的容抗值相等，而且这三者之间能够形成串联的谐振回路，这对于互感器带负载能力的提高起到了十分积极的作用。由于电压互感器内会有铁磁谐振发生，通常情况下会采用阻尼装置来对谐振进行抑制。由电阻及电抗器所组成的阻尼装置主要是跨接在二次绕组上，具有较高的阻抗，功率消耗较小，所以对电容式电压互感器所带来的影响可以忽略不计。一旦有铁磁谐振发生时，电抗器则会在较短的时间内达到深度饱和的状态，快速的耗尽振荡的能量，从而对铁磁谐振起到有效的抑制作用。

3 电容式电压互感器的试验方法

3.1 外观检查

在对电容式电压互感器进行试验时，需要对互感器金属件外露表面的防腐蚀层做好检查工作，保证瓷套的完好性，同时还需要检查密封和焊接处，避免有渗油现象发生。

3.2 测绝缘电阻

为了对互感器是否存在缺陷及受潮情况进行判断，则需要对互感器的绝缘电阻进行测量，在具体测量中需要测量的各项电阻内容较多，当测量结果达到合格标准时，则需要继续进行电容值和tgδ值的测量。

3.3 测电容值和tgδ值

通过介损测量可以有效的对电容式电压互感器的性能进行检验。当前介损测试仪器可以在电容和tgδ值测量时使用。在具体测量之前，需要断开中压端子与

中间变压器和低压端子与接地端子之间的连接，对于已经引出低压端子N的情况，则需要断开低压端子N与接地端子之间的连接，利用正接法来进行测量，相反情况下则宜采用反接法进行测量。对于在载波耦合装置在电容式电压互感器上进行连接的情况，则必然将该装置与接地端子之间的连接片进行断开，同时还要与所有二次绕组进行短接，做好接地，避免给介损测量结果带来影响。

3.3.1 直接法测试。通常情况下出厂的互感器都是会对分压器总电容的实测值进行标明，所以在现场试验时，如果能对分压器总电容和介损进行测量，则可以对分压器的状态进行判断。在现场检试过程中，可以在不解体的情况下利用直接法来对整体电容和介损进行测量。

3.3.2 自激法测试。若中压端子未引出，用直接法就无法单独测量C1、C2，这种情况下只能用自激法。自激法测试是从互感器二次绕组加电压，通过中间变压器感应到电容分压器上。由于磁通饱和的原因，电容分压器上的电压不等于二次绕组电压乘以变压器变比，而是比这个值小得多。在进行C1测量时，由于C2与标准电容Cn相串联，而Cn远小于C2，那么电压主要降在标准电容上，所以δ端子上将有高电压。由于出厂时δ端子耐受的电压为4kV，所以所加电压一般以2.5kV为宜。测量C2时将Cx芯线和接δ的芯线互换就可以了。需要注意的是，进行自激法测试要从剩余电压绕组加压，其主要原因是在测量C2时，C2与中间变压器的电感及补偿抗器会形成谐振回路，从而会出现危险的过电压，所以测试时一定要接上阻尼电阻，即从剩余电压绕组端子上加压。

4 结束语

随着当前电容式电压互感器在电力系统中应用的范围越来越广泛。因此，需要加大对电容式电压互感器试验方法的研究力度，努力提测量的精确度，确保电容式电压互感器运行的可靠性，确保电力系统能够安全、稳定的运行。

参考文献

[1]唐铁英，徐建文.电容式电压互感器潜伏性故障发现及原因分析[J].中国电力教育，2011（18）：130-131.

[2]张红莲.一起110kV电容式电压互感器介损异常的原因分析[J].城市建设理论研究（电子版），2013（36）.

[3]张业昭.电容式电压互感器故障分析[J].科协论坛：下半月，2012（12）：25-26.