電容式電壓互感器

電容式電壓互感器（CVT）CapacitorVoltageTransformers電網(wǎng)檢修培訓(xùn)部李宏博2014年5月CVT結(jié)構(gòu)CVT應(yīng)用及特點(diǎn)CVT工作原理CVT試驗(yàn)項(xiàng)目我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？電容式電壓互感器作為一種電壓變換裝置應(yīng)用于電力系統(tǒng)，主要用作電測(cè)量?jī)x表及繼電保護(hù)裝置的電壓信號(hào)取樣設(shè)備，它接于高壓設(shè)備與地之間，將系統(tǒng)電壓轉(zhuǎn)換為二次電壓。概述電容式電壓互感器的特點(diǎn)與傳統(tǒng)電磁式電壓互感器相比較：1、體積小，重量輕，現(xiàn)場(chǎng)便于安裝和運(yùn)輸。2、由溫度變化引起的電容量和分壓比的變化可以忽略不計(jì)。3、每節(jié)分壓電容內(nèi)裝金屬膨脹器，在互感器本體溫度變化時(shí)保持內(nèi)部壓力微正壓，不容易滲漏油。4、電容器的電感量小，因此，除用做系統(tǒng)電壓測(cè)量外，還作為載波或繼電保護(hù)信號(hào)的上傳通道。5、正常運(yùn)行時(shí)不需要對(duì)其中的絕緣油進(jìn)行處理和分析。6、運(yùn)行時(shí)不易導(dǎo)致系統(tǒng)的鐵磁諧振。7、電壓等級(jí)越高,其相對(duì)成本越低,節(jié)省設(shè)備投資

。8、由于是電容型設(shè)備,實(shí)現(xiàn)絕緣在線監(jiān)測(cè)更加容易。

缺點(diǎn)：電容式電壓互感器誤差特性和暫態(tài)特性比電磁式互感器差，輸出容量較小。T為成套裝置；YD為電容式電壓互感器。尾注字母表示：H為防污型（Ⅲ級(jí)）；TH為濕熱帶型；G為高原型；F為中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)用（無此字母為中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)用）。老產(chǎn)品曾采用YDR-口作為CVT的型號(hào)，Y為電壓互感器；D為單相；R為電容式；方框表示系統(tǒng)電壓值。型號(hào)說明一、結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)電容分壓器電磁單元電容式電壓互感器一、結(jié)構(gòu)1、電容分壓器電容分壓器由單節(jié)或多節(jié)耦合電容器構(gòu)成，耦合電容器則主要由電容芯體和金屬膨脹器組成。由電容分壓器從電容高電壓抽取一個(gè)中間電壓，送入中間變壓器。一、結(jié)構(gòu)電磁單元鐵殼油箱各種組成元件中間變壓器補(bǔ)償電抗器阻尼器過壓保護(hù)元件2、電磁單元一、結(jié)構(gòu)一次接線端子板上節(jié)電容分壓器下節(jié)電容分壓器電磁單元二次輸出接線板油位視察窗接地板吊裝孔一、結(jié)構(gòu)220kV電容式電壓互感器一、結(jié)構(gòu)220kV電容式電壓互感器一、結(jié)構(gòu)220kV電容式電壓互感器一、結(jié)構(gòu)110kV電容式電壓互感器一、結(jié)構(gòu)電容式電壓互感器油箱內(nèi)的元件一、結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)大廳500kV電容式電壓互感器一、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)大廳500kV電容式電壓互感器接線端子一、結(jié)構(gòu)CVT接線端子一、結(jié)構(gòu)CVT接線端子二次接線端δ(N)xXT一、結(jié)構(gòu)C1—高壓電容（主電容C11、C12）C2—中壓電容（分壓電容）T—中間變壓器（中壓互感器）一、結(jié)構(gòu)L—補(bǔ)償電抗器F—保護(hù)間隙J—載波耦合裝置一、結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)1a,1n;2a,2n—主二次繞組da,dn—輔助繞組Z—阻尼器CK—補(bǔ)償電容一、結(jié)構(gòu)二次繞組一、結(jié)構(gòu)δ（N）-電容分壓器低壓端X端-接地端L補(bǔ)償電抗器：運(yùn)行中電壓互感器實(shí)際的電壓UC2將小于計(jì)算電壓值UC2=C1/(C1+C2)U，且分壓回路中流過的負(fù)荷電流越大，誤差越大，為此在C2的兩端串入補(bǔ)償電抗器。補(bǔ)償電抗器L的作用是補(bǔ)償電容器的容抗，使二次電壓穩(wěn)定，避免分壓電容上電壓隨負(fù)荷的變化而變化。電抗器L的鐵芯帶有空氣間隙，以免發(fā)生飽和現(xiàn)象。一、結(jié)構(gòu)元件作用L補(bǔ)償電抗器：在工頻條件下，電抗器的電抗值XL與中間變的漏抗值之和應(yīng)大致等于（C1+C2）的容抗值，用來調(diào)節(jié)一、二次電壓間的相位。但做C2介損試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)采取措施防止諧振。一、結(jié)構(gòu)元件作用F作用：C2上出現(xiàn)異常過電壓時(shí)，F(xiàn)先擊穿以保護(hù)補(bǔ)償電抗器、分壓電容和中間變壓器。一、結(jié)構(gòu)元件作用構(gòu)成：1、氧化鋅MOA（或加或不加電阻）；2、間隙加電阻。J—高頻載波通信一、結(jié)構(gòu)元件作用Z作用：消除可能產(chǎn)生的鐵磁諧振過電壓。這是由于CVT受到二次側(cè)短路、斷路器等沖擊作用時(shí)，可能產(chǎn)生諧波鐵磁諧振，常見的是3分之一次諧波，這將在中間回路中產(chǎn)生大電流和過電壓，對(duì)互感器絕緣和測(cè)量?jī)x表、繼電器將造成危害，并可能導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動(dòng)作。一、結(jié)構(gòu)元件作用什么是鐵磁諧振？一、結(jié)構(gòu)電容式電壓互感器的等值電路是由非線性電感和電容組成，其自然諧振頻率比工頻要低很多。當(dāng)互感器一次側(cè)突然分合閘或二次側(cè)發(fā)生短路時(shí)，暫態(tài)過程產(chǎn)生的過電壓會(huì)使中間變壓器鐵芯出現(xiàn)飽和，電感急劇下降，從而使此時(shí)回路的自然諧振頻率上升，這就可能出現(xiàn)某一分次諧波諧振。如果在二次側(cè)串接一個(gè)電阻，二次回路中的電流對(duì)高壓繞組中電流建立起來磁通起去磁作用，二次電流越大去磁效果超好，如果長期短接一個(gè)電阻，就不可能發(fā)生諧振。一、結(jié)構(gòu)(1)純電阻阻尼器需要相應(yīng)增大CVT容量。雖然有良好的抑制鐵磁諧振的效果，但它相當(dāng)于一個(gè)不小的二次負(fù)荷，增大互感器的誤差(2)諧振型阻尼器電感和電容器在工頻下諧振，呈現(xiàn)高阻抗，R消耗功率很小，可以降低CVT容量。阻尼器一、結(jié)構(gòu)(3)速飽和型阻尼電阻電抗器鐵芯采用坡莫合金（鐵鎳合金），出現(xiàn)分次諧波時(shí)電抗器鐵芯將極速飽和，電抗值將大大下降，諧波電流通過電阻，抑制鐵磁諧振。阻尼器一、結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)元件作用CK補(bǔ)償電容：可補(bǔ)償中間變壓器的激磁電流和負(fù)荷電流中的電感分量，提高二次負(fù)荷的功率因數(shù)，從而減小測(cè)量誤差。電壓互感器二次繞組一端為什么必須接地？（1）防止一、二次絕緣擊穿，一次側(cè)高壓串到二次側(cè)來，對(duì)人身和設(shè)備造成危害。（2）防止二次側(cè)繞組失去接地感應(yīng)出很高的懸浮電位。二、應(yīng)用及特點(diǎn)電壓互感器分電磁式電壓互感器和電容式電壓互感器兩種。目前CVT在我國的市場(chǎng)占有率：35～66kV等級(jí)，少量有用；110kV等級(jí)，80%以上；220kV等級(jí)，95%以上；330～1000kV等級(jí)，100%。電容式電壓互感器相對(duì)電磁式電壓互感器的優(yōu)勢(shì)主絕緣由電容器部分絕緣承擔(dān)，可靠性高。從根本上解決了電壓互感器引起的系統(tǒng)鐵磁諧振問題。除具有電壓互感器的全部功能外，還可兼作耦合電容器用于載波通信系統(tǒng)。110kV以上設(shè)備價(jià)格相對(duì)較低，電壓等級(jí)越高價(jià)格優(yōu)勢(shì)越大。二、應(yīng)用及特點(diǎn)電容式電壓互感器相對(duì)電磁式電壓互感器的不足二、應(yīng)用及特點(diǎn)影響誤差的因素較多（如溫度、頻率、電壓和負(fù)荷）,誤差特性比電磁式的差些輸出容量小分壓器和電磁單元電容式電壓互感器由電容分壓器和電磁單元組成。電容分壓器由C1高壓電容和C2中壓電容串聯(lián)組成。電磁單元由中間變壓器、補(bǔ)償電抗器串聯(lián)組成。三、工作原理分壓器多功能電容分壓器可作為耦合電容器，在其低壓端N（δ）端子連接結(jié)合濾波器以傳送高頻信號(hào)。三、工作原理電磁單元調(diào)準(zhǔn)通過電容分壓器的分壓，將分壓后得到的中間電壓（一般為10～20kV）通過中間變壓器降為100/√3V和100V（或100/3V，用于中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)）的電壓，為電壓測(cè)量及繼電保護(hù)裝置提供電壓信號(hào)。為了補(bǔ)償由于負(fù)載效應(yīng)引起的電容分壓器的容抗壓降，使二次電壓隨負(fù)載變化減小，在中壓回路中串接有電抗器，設(shè)計(jì)時(shí)使回路等效容抗和感抗值基本相等，以便得到規(guī)定的負(fù)荷范圍和準(zhǔn)確級(jí)的電壓信號(hào)。在中間變壓器二次側(cè)的一個(gè)繞組上，接有阻尼器，以便能夠有效地抑制鐵磁諧振。三、工作原理1、中間變壓器一、二次繞組直流電阻當(dāng)一次繞組與分壓電容器在內(nèi)部連接而無法測(cè)量時(shí)不測(cè)2、中間變壓器的絕緣電阻要求：一次繞組對(duì)二次繞組及地應(yīng)大于1000MΩ;二次繞組之間及對(duì)地應(yīng)大于1000MΩ。3、電壓比4、阻尼器檢查5、電容器極間絕緣電阻要求：一般不低于5000MΩ說明：用2500V兆歐表四、試驗(yàn)項(xiàng)目6、電容值及tanδ（%）四、試驗(yàn)項(xiàng)目7、交流耐壓和局部放電8、滲漏油檢9、低壓端對(duì)地絕緣電阻說明：用1000V兆歐表；低壓端指N（δ)五、我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？1、絕緣電阻中間變壓器二次繞組之間的絕緣電阻電容器極間絕緣電阻低壓端對(duì)地絕緣電阻五、我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？電容器的電容值、tanδ（%）測(cè)量2、電容器的電容值、

tanδ（%）測(cè)量1、絕緣電阻試驗(yàn)?zāi)康臋z查絕緣狀態(tài)最簡(jiǎn)便和最基本的方法，絕緣電阻大小通常能靈敏反映絕緣情況，能有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣整體受潮、臟污，以及擊穿和嚴(yán)重過熱老化等缺陷。不足之處：不能檢測(cè)出局部性的缺陷。五、我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？如何進(jìn)行絕緣兆歐表的自檢？1、手持電動(dòng)兆歐表的高壓端”L”絕緣手柄，讓高壓”L”端懸空，打開電源，選擇所需電壓等級(jí)，打開”啟動(dòng)”鍵，表針指示無窮大或超量程則說是開路試驗(yàn)合格。2、完成開路試驗(yàn)后，將高壓端”L”與電動(dòng)兆歐表的接地端子短路連接，表什指示為0則說明短路試驗(yàn)合格，關(guān)閉儀器電源。1、絕緣電阻五、我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？絕緣電阻試驗(yàn)的試驗(yàn)接線1、按照試驗(yàn)接線圖接線。接線時(shí)先接儀器接地線，后接儀器測(cè)量線；2、經(jīng)工作監(jiān)護(hù)人同意后才能打開電動(dòng)兆歐表電源，選擇合適檔位，按”啟動(dòng)”鍵開始測(cè)量，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定或一分鐘時(shí)即可讀數(shù)；3、試驗(yàn)完畢后先用放電棒經(jīng)電阻放電，后直接對(duì)地放電，充分放電后才能更換試驗(yàn)接線；4、按上述步驟測(cè)量CVT其它部位的絕緣電阻；1、絕緣電阻五、我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？絕緣電阻試驗(yàn)的試驗(yàn)接線5、記錄測(cè)量的絕緣電阻值，CVT銘牌，環(huán)境溫濕度，試驗(yàn)日期，試驗(yàn)人員，儀器型號(hào)和編號(hào)。1、絕緣電阻五、我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？絕緣電阻試驗(yàn)為什么要采用負(fù)極性？負(fù)極性可以使水分子趨向負(fù)極易暴露缺陷。負(fù)極性電暈起始電壓比正極性低，大氣中的擊穿電壓比正極性高。1、絕緣電阻五、我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？試驗(yàn)接線圖體積電阻表面電阻絕緣屏蔽分析測(cè)量的是體積電阻與表面電阻并聯(lián)值！GU=0LAVE絕緣屏蔽原理R1R2R3R4R5R選我選我選我屏蔽環(huán)位置P3P1P2P1<P2<P3屏蔽環(huán)位置GAR1R2R3R4R5問題若不使用屏蔽環(huán)，是否將屏蔽線接到G端子上？芯線屏蔽層外皮絕緣層導(dǎo)體屏蔽分析I2GI1LGEr1r1r2Rr2ARL導(dǎo)體屏蔽原理1）極間絕緣電阻（2500V）1、絕緣電阻主電容器上節(jié)C11極間絕緣電阻1）極間絕緣電阻（2500V）1、絕緣電阻主電容器下節(jié)C12極間絕緣電阻2）低壓端“δ（N）”絕緣電阻（1000V）1、絕緣電阻1、絕緣電阻3）中間變壓器各二次繞組間及對(duì)地絕緣電阻（1000V）五、我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：DL/T393-2010五、我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：DL/T596-1996絕緣電阻試驗(yàn)危險(xiǎn)點(diǎn)分析及防范措施1、進(jìn)行CVT試驗(yàn)時(shí)，用不到的二次繞組至少要有一端接地，以防懸浮電位傷人；2、低壓電容的尾端不用時(shí)要接地；3、試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)CVT進(jìn)行充分放電，防止剩余電荷或感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)傷人；4、電動(dòng)兆歐表進(jìn)行自檢或測(cè)量時(shí)，接線柱兩端有高壓輸出，應(yīng)防止電擊傷人；5、帶有自放電功能兆歐表試驗(yàn)結(jié)束后仍需放電并接地；6、試驗(yàn)結(jié)束應(yīng)先放電、接地，再更換接線或拆線。五、我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？2、介質(zhì)損耗因數(shù)及電容量測(cè)量（1）介損通反映絕緣受潮、油或浸漬物臟污、劣化變質(zhì)、絕緣中氣隙放電。（2）電容量能反映出內(nèi)部元件連接狀況，若電容值升高，說明內(nèi)部有擊穿或受潮；若電容量減小，說明內(nèi)部元件開路或缺油。五、我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？西林電橋原理五、我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？2、電容量及tanδZx·Z4=Zn·Z3西林電橋原理正接線、反接線五、我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？介質(zhì)損耗因數(shù)（tgδ）測(cè)量方式試品不接地，橋體E端接地，在需要屏蔽的場(chǎng)合，E端也可用于屏蔽。此時(shí)橋體處于地電位，R3、C4可安全調(diào)節(jié)。各種介損測(cè)試儀器正接線接線方法基本一致。正接線五、我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？正接線介質(zhì)損耗因數(shù)（tgδ）測(cè)量方式這是一種標(biāo)準(zhǔn)反接線接法，在試品接地，橋體U端接地，E端為高壓端，在需要屏蔽的場(chǎng)合，E端也可用于屏蔽。此時(shí)橋體處于高電位，R3、C4需通過絕緣桿調(diào)節(jié)。這種方式橋體處于高電位，儀器內(nèi)部高低壓之間需要做好絕緣防護(hù)措施。反接線五、我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？a）常規(guī)反接線反接線五、我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？b）反接線高壓屏蔽反接線五、我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？c）反接線低壓屏蔽反接線CN正接線五、我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？C11對(duì)于電容式電壓互感器的分壓?jiǎn)卧?，由于C1和C2連接處是封閉的，不能直接采用正接線測(cè)試，如果測(cè)量C1和C2的串聯(lián)值。由于與中間變壓器對(duì)地電容跟C1和C2形成“T形網(wǎng)絡(luò)”，如果中間變壓器介損較大，可能出現(xiàn)負(fù)值。因此應(yīng)采用自激磁法進(jìn)行測(cè)試。采用自激磁法測(cè)試C1原理如右圖：五、我們做哪幾個(gè)試驗(yàn)？自激法COPYRIGHT(C)ALLRIGHTSRESERVED.

測(cè)量C1時(shí)，C2與標(biāo)準(zhǔn)電容CN串聯(lián)，由于C2>>CN,串聯(lián)后標(biāo)準(zhǔn)臂電容≈CN，介損也取決于CN可看作零。通過二次繞組加壓在中間變壓器一次側(cè)感應(yīng)出