電容式電壓互感器的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

1、電容式電壓互感器的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)摘要：電壓互感器是將一次（高壓）側(cè)交流電壓按照額定電壓比轉(zhuǎn)換成可供儀 表、繼電保護(hù)裝置或者控制裝置使用的二次（低壓）側(cè)電壓的變壓設(shè)備，電壓互 感器在電力系統(tǒng)中發(fā)揮以下作用：測量、保護(hù)、計量等功能，本文主要就電容式 電壓互感器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、試驗(yàn)等內(nèi)容進(jìn)行分析研究。關(guān)鍵詞：電容式電壓互感器、特點(diǎn)0引言近十年來，國內(nèi)電力市場發(fā)展迅猛，與之匹配的電網(wǎng)建設(shè)也發(fā)展迅速，在電 力系統(tǒng)中電容式電壓互感器因其優(yōu)越的性能逐漸得到廣泛應(yīng)用，特別是補(bǔ)償電壓、 耦合電容等特點(diǎn)，本文將對電容式電壓互感器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)進(jìn)行分析。1電容式電壓互感器的特點(diǎn)在llOkV及以上的電力系統(tǒng)中要采用電容式電壓

2、互感器，特別是在超高壓系 統(tǒng)中都采用電容式電壓互感器，其理由如下：1.1可以抑制鐵磁諧振60kV及以下的電磁式電壓互感器和架空線對地的分布電容可能發(fā)生并聯(lián)鐵磁 諧振；llOkV及以上的電磁式電壓互感器和少油斷路器斷口電容（均壓用）可能 發(fā)生串聯(lián)鐵磁諧振。電容式電壓互感器本身即是一個諧振回路，XL=XC。如果CVT采取阻尼措施后 確認(rèn)不會發(fā)生鐵磁諧振，那么與系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行后只是增加了振蕩回路的電容，破 壞了鐵磁諧振發(fā)生的條件XL=XC,回路不會發(fā)生鐵磁諧振。1.2載波需要高壓電力系統(tǒng)經(jīng)常通過高壓輸電線進(jìn)行通訊。是用耦合電容器和阻波器將高 電壓變成低電壓，調(diào)諧成需要的各種波段，稱作載波通訊。變電站如

3、選用電磁式電壓互感器，為了載波需要，還要選用一個耦合電容器。 如選用電容式電壓互感器，既可當(dāng)電壓互感器，乂可當(dāng)耦合電容器用。顯然造價 低了，占地面積小了。1.3電容式電壓互感器沖擊電壓分布均勻，絕緣強(qiáng)度高。尤其是超高壓電力系 統(tǒng)用的電壓互感器，電磁式絕緣結(jié)構(gòu)沖擊分布很不均勻，制造十分困難。2電容式電壓互感器的結(jié)構(gòu)電容式電壓互感器由電容分壓器和電磁單元兩部分組成。如有載波要求，電 容分壓器低壓端還應(yīng)接有載波附件。2.1電容分壓器電容分壓器由1到4節(jié)套管式電容分壓器疊裝而成，每節(jié)電容分壓器單元裝 有數(shù)十只串聯(lián)而成的膜紙復(fù)合介質(zhì)組成的電容元件，并充以絕緣油密封，高壓電 容C1和中壓電容C2的全部電容

4、元件被裝在14節(jié)瓷套內(nèi)，由于它們保持相同 的溫度，所以由溫度引起的分壓比的變化可被忽略。2.1.1它既作電容式電壓互感器的分壓器用，乂作載波時的耦合電容器用。2.1.2電容分壓器的組成電容器元件：由絕緣介質(zhì)和被它隔開的電極構(gòu)成的部件。電容器單元：由一個或多個電容器元件組裝在同一外殼中并有引出端子的組 裝體。電容器疊柱：電容器單元串聯(lián)的組裝體。2.1.3電容分壓器的額定電容設(shè)計電容器分壓器時選用的電容值。對于電容器單元，指單元端子之間的電 容。對于電容器疊柱，指疊柱的線路端子與低壓端子之間或線路端子與接地端子 之間的電容。2.1.4電容允許偏差實(shí)際電容與額定電容間允許的差值國標(biāo)規(guī)定：單元、疊柱及

5、電容分壓器的電容C的偏差，應(yīng)為實(shí)測電容與額定 電容相對偏差不大于-5%+10%。疊柱中任意兩個單元的實(shí)際電容之比與這兩個 單元的額定電壓之比的倒數(shù)之間相差不大于5%。CVT用電容分壓器可以要求較小的分壓比偏差。在任何試驗(yàn)過程中，單元、 疊柱或電容分壓器的電容C的變化值應(yīng)不超過相當(dāng)于一個元件的電容量。為了顯 示出一個或多個元件擊穿所引起的電容變化，應(yīng)在型式試驗(yàn)和例行試驗(yàn)之前進(jìn)行 預(yù)先的電容測量，測量時采用足夠低的電壓（低于15%額定電壓），以避免元件 發(fā)生擊穿。2.1.5中間電壓UC當(dāng)一次電壓施加在高壓端子與低壓端子或接地端子之間時，電容分壓器中壓 端子與低壓端子或接地端子之間的電壓。CVT的中

6、間電壓主要由其準(zhǔn)確級和二次輸出而定。準(zhǔn)確級高、二次輸出大， 需選取較高的中間電壓。通常中間電壓在11.5/V3-36/V3kV范圍內(nèi)選取。2.2電磁單元接在電容分壓器的中壓端子與接地端子之間，用以提供二次電壓。電磁單元 主要由一臺變壓器和一個補(bǔ)償電抗器組成。變壓器將中間電壓降低到二次電壓要 求值。在額定頻率下，補(bǔ)償電抗器的電抗值近似等于電容分壓器兩部分電容并聯(lián) （C1+C2）的容抗值。補(bǔ)償電感可以全部或部分并入變壓器之中。2.2.1中壓變壓器實(shí)際上是一臺電磁式電壓互感器，在正常使用時，其二次電壓正比于一次電 壓。2.2.2補(bǔ)償電抗器一個有鐵心的電抗器，通常接在中壓端子與中壓變壓器一次繞組的高壓

7、端子 之間，或接在接地端子與中壓變壓器一次繞組接地側(cè)端子之間，或者并入中壓變 壓器的一次和二次繞組內(nèi)。2.2.3阻尼裝置電磁單元中與二次負(fù)荷并聯(lián)的一種裝置，其用途是：a）限制一個或多個部件上的過電壓。b）抑制持續(xù)的鐵磁諧振。c）改善電容式電壓互感器暫態(tài)響應(yīng)特性。2.2.4補(bǔ)償電抗器的保護(hù)器件并聯(lián)在補(bǔ)償電抗器兩端子的一個器件，用以限制系統(tǒng)過電壓或CVT鐵磁諧振 引起補(bǔ)償電抗器的過電壓。而且有利于阻尼CVT的鐵磁諧振?？梢圆捎帽芾灼骰?其他放電間隙。3、電容式電壓互感器的常見故障與缺陷1）三相電壓不平衡，開口三角有高電壓，設(shè)備有異常響聲并發(fā)熱，可能是阻 尼回路不良引起的自身諧振現(xiàn)象，應(yīng)立即停止運(yùn)行

8、。2）二次輸出為零，可能是中壓回路短路或開路，電容單元連接斷開，或二次 接線短路。3）二次輸出電壓高，可能是電容器C1有元件損壞，或電容單元低壓端未接地。4）二次輸出電壓低，可能是電容器C2有元件損壞，二次過負(fù)荷或連片接觸 不良或電磁單元故障。5）二次電壓波動，可能是二次連接松動，或分壓器低壓端子未接地或未接載 波回路，如果是速飽和電抗型阻尼器，有可能是參數(shù)配合不當(dāng)。6）滲漏油。包括分壓電容器的膨脹器制造質(zhì)量不良造成的破裂滲漏、端部法 蘭密封老化造成的滲漏、電磁單元油位觀察窗密封不良造成的滲漏。需要特別說 明的是，電容式電壓互感器一旦發(fā)現(xiàn)滲漏油要立即退出運(yùn)行。7）分壓電容器介質(zhì)損耗試驗(yàn)超標(biāo)。主

9、要因內(nèi)部電容元件制造工藝不良和總裝 時真空處理不好造成。8）電磁單元內(nèi)部的補(bǔ)償電抗器因鐵芯松動造成振動大，聲音異常。9）中壓電容接地端子未正常接地或者接地不良造成二次接線盒內(nèi)部放電。4電容式電壓互感器試驗(yàn)中遇到的問題對于500kV以下設(shè)備可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，建議采用不拆除一次引線的設(shè)備 試驗(yàn)狀態(tài)，基本的原則是：保證工作安全的情況下，以最小的工作量，最短的工 作時間，最準(zhǔn)確的試驗(yàn)結(jié)果，完成全部試驗(yàn)工作。電容式電壓互感器的現(xiàn)場試驗(yàn)中經(jīng)常會遇到以下問題：1）現(xiàn)場電磁干擾大。當(dāng)500kV站部分停電，即有干擾時，離地面1.5米高處 空間場強(qiáng)約為23kV/m左右，被試設(shè)備上感應(yīng)電壓一般約為35kV左右，在此環(huán) 境下進(jìn)行試驗(yàn)時，必須采用抗干擾措施或者選擇抗干擾性能優(yōu)良的試驗(yàn)儀器。2）試驗(yàn)接線方式對對試驗(yàn)結(jié)果影響大。受周圍干擾源影響（工頻50HZ）, 試驗(yàn)儀器本體測試回路上的干擾信號會因接線方式的不同而變化，需要根據(jù)被試 驗(yàn)設(shè)備所處的環(huán)境選擇最有利的接線方式，另外，各種高、低壓引線的布置要恰 當(dāng)。3）被試驗(yàn)設(shè)備高位布置，一次引線位置高且沉重，拆接線困難，現(xiàn)場全部拆 除一次引線危險性大，