电压互感器构造原理图
电流电压互感器基础知识ppt课件
况下它的负荷是恒定的。电压互感器的N1/N2)U2
式中，N1、N2——为电压互感器一次和二次绕组匝数； KU—— 为电压互 感器的变压比，一般表示为其额定一、二次电压比， 即KU=U1/U2
电压互感器原理图示
电压互感器接法
电压互感器在三相电路中的接线方案有：一相式接 线，两相V/V形接线，三个单相电压互感器Y0/Y0接 线，三个单相三绕组电压互感器或一个三相五柱电 压互感器形成Y0/Y0/（开口三角形）接线等。
电子式互感器优点
优良的绝缘性能，造价低。 不含铁心，不存在磁饱和、铁磁谐振等问题。 暂态响应范围大，测量精度高。 保证高压回路与二次回路在电气上完全隔离，低压
侧没有因开路而产生高压的危险，同时因没有磁耦 合，消除了电磁干扰对互感器性能的影响 体积小、重量轻。
高压电流互感器
型号说明
电流互感器的选择
不同变比电流互感器
具有同一个铁心和一次绕组，而二次绕组则分为两 个匝数不同、各自独立的绕组，以满足同一负荷电 流情况下不同变比、不同准确度等级的需要。
例如在同一负荷情况下，为了保证电能计量准确， 要求变比较小一些，准确度等级高一些；而用电设 备的继电保护，考虑到故障电流的保护系数较大， 则要求变比较大一些，准确度等级可以稍低一点。
电压互感器分类
10～220kV电压互感器：随着电压的升高，电压互 感器绝缘尺寸需增大。为了减少绕组绝缘厚度，缩 短磁路长度，110kV及以上电压互感器采用串级式， 铁芯不接地，带电位，由绝缘板支撑。
电压互感器故障案例分析
2003年7月10日，某供电公司110 kV变电站发生10 kV母线电 压互感器一次侧三相熔丝因雷击谐振熔断的故障，10kV系统 为中性点不接地系统。事后检查，发现中性点所接消谐电阻 正常，中性点绝缘正常，励磁特性在正常范围，二次回路绝 缘正常，更换高压熔丝后，电压互感器又恢复正常运行。雷 击时工频和高频铁磁谐振过电压的幅值一般较高，可达额定 值的3倍以上，起始暂态过程中的电压幅值可能更高，危及 电气设备的绝缘结构。工频谐振过电压可导致三相对地电压 同时升高，或引起"虚幻接地"现象。分频铁磁谐振可导致相 电压低频摆动，励磁感抗成倍下降，过电压并不高，一般在 2倍额定值以下，但感抗下降会使励磁回路严重饱和，励磁 电流急剧加大，电流大大超过额定值，导致铁心剧烈振动， 使电压互感器一次侧熔丝过热烧毁。
电容式电压互感器(CVT)简介
电容式电压互感器(CVT)简介
出厂试验
外观检验(整体部分) 密封性试验(整体部分) 绕组的极性检验(电磁单元部分) 电磁单元的工频耐受电压试验(电磁单元部分) 低压端子对地工频耐受电压试验(电磁单元部分) 保护装置工频放电电压试验(电磁单元部分) 准确度试验(整体部分)
15：电磁单元箱体； 16：端子箱； 17：外置式金属膨胀器
电压互感器结构原理
电容式电压互感器(CVT)简介
CVT原理、结构和主要性能参数
电容式电压互感器由电容分压器和电磁单元组成。 电容分压器由C1高压电容和C2中压电容串联组成。 电磁单元由中间变压器、补偿电抗器串联组成。
电容分压器可作为耦合电容器，在其低压端N端子 连接结合滤波器以传送高频信号。
电容式电压互感器(CVT)简介
CVT原理、结构和主要性能参数
C1—高压电容 C2—中压电容 T—中间变压器 L—补偿电抗器 D—阻尼器 F—保护装置 1a、1n—主二 次1号绕组 2a、2n—主二 次2号绕组 da、dn—剩余 电压绕组(100V)
电容式电压互感器(CVT)简介
电容式电压互感器(CVT)简介
950
680
500/ 3
740
1550 1175
1675
注：对同一额定电压给出两个绝缘水平者，在选用时应考虑到电网结构及过电压水平、过电压保护装置的配置及其性 能、可接受的绝缘故障率等。 1.斜线下的数据为外绝缘的干耐受电压。 2.斜线上的数据用于内绝缘。
电容式电压互感器(CVT)简介
电容式电压互感器试验方法
电容分压器分开。当电磁单元的中压端子外露时，型式试 验应在淋雨状态下进行。试验分别对电磁单元的变压器、 电抗器和铁磁谐振阻尼装置进行，试验时应注意将阻尼装 置与变压器的连接线拆开。电磁单元内若接有过电压保护 用放电器件，在试验时也应将其连接线拆开。
电压互感器及电流互感器的作用、原理及两者区别
电流互感器作用及工作原理_电压互感器的作用及工作原理_电压互感器和电流互感器的区别电力系统为了传输电能，往往采用交流电压、大电流回路把电力送往用户，无法用仪表进展直接测量。
互感器的作用，就是将交流电压和大电流按比例降到可以用仪表直接测量的数值，便于仪表直接测量，同时为继电保护和自动装置提供电源，所以说电压互感器与电流互感器在电力系统中起到了非常的大的作用，而本文要介绍的就是电压互感器与电流互感器的区别以及如何使用电压互感器测量交流电路线电压。
电流互感器作用及工作原理电流互感器的主要所用是用来将交流电路中的大电流转换为一定比例的小电流〔我国标准为5安倍〕，以供测量和继电保护只之用。
大家应该知道在发电、变电、输电、配电过程中由于用电设备的不同，电流往往从几十安到几万安都有，而且这些电路还可能伴随高压。
则为了能够对这些线路的电路进展监控、测量，同时又要解决高压、高电流带来的危险，这时就需要用到电流互感器了。
有些人可能见过电工用的钳形表，这是一种用来测量交流电流的设备，它那个"钳〞便是穿心式电流互感器。
电流互感器的构造如下列图所示，可用它扩大交流电流表的量程。
在使用时，它的原线圈应与待测电流的负载线路相串联，副边线圈则与电流表串接成闭合回路，如图中右边的电路图所示。
电流互感器的原线圈是用粗导线绕成，其匝数只有一匝或几匝，因而它的阻抗极小。
原线圈串接在待测电路中时，它两端的电压降极小。
副线圈的匝数虽多，但在正常情况下，它的电动势E2并不高，大约只有几伏。
由于I1/I2=Ki〔Ki称为变流比〕所以I1=Ki*I2由此可见，通过负载的电流就等于副边线圈所测得的电流与变流比Ki之乘积。
如果电流表同一只专用的电流互感器配套使用，则这安培表的刻度就可按大电流电路中的电流值标出。
电流互感器次级电流最大值，通常设计为标准值5A。
不同的电流的电路所配用的电流互感器是不同的，其变流比有10/5、20/5、30/5、50/5、75/5、100/5等等。
互感器的讲解
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三、电流互感器：
电流互感器二次测开路时磁通和电势的波形
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三、电流互感器：
3、结构 互感器为全密封结构，有油箱、瓷套、器身、储油柜和膨 胀器等部分组成。一次线圈呈“U”型，有两个半圆铝管构成， 采用油纸电容式结构。二次线圈的导线绕在环行的铁芯上，整 个固定后套装在一次线圈的下部而置于油箱中，依次电流的改 变是通过改变瓷套上部连接板的接线方式而实现的。其外型见 下图。
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二、电压互感器：
电压互感器的接线方式 （a）一台单相电压互感器接线 （b）V-V接线 （c）Y-Y0接线 （d）三相五柱式电压互感器接线 （e）三台单相三绕组电压互感器接线
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二、电压互感器：
6、运行 （1）使用注意事项 1）接地端必须可靠接地；当不用载波设备时，电容分压器低压端必 须可靠接地； 2）互感器运行时严禁将二次侧短路； 3）严禁从互感器二次侧进行励磁试验； 4）当两台互感器并接于同一相上时，其二次电路也必须并联使用； 5）如果互感器二次侧接有辅助变压器，那么辅助变压器的额定磁通 密度必须小于0.6T； 6）当互感器须进行大于1.5UN（中性点非有效接地）的耐压试验时， 其端子箱内的阻尼器连接片必须脱开，试验结束后阻尼连接片复 位并紧固； 7）严禁松开电磁单元、电容分压器上的密封用紧固螺栓，以免产生 漏油现象及破坏真空度。
二、电压互感器：
7、异常运行及事故处理 （1）互感器二次回路断线或短路 1）现象： a.警铃响，“电压回路断线”光字牌亮； b.电压、周波、有功功率、无功功率等表计指示异常。 2）原因 a.互感器二次熔断器或隔离开关辅助触点接触不良； b.回路中接头松动或脱落； c.电压切换开关接触不良。 3）处理 a.将互感器所带的保护及自动装置退出运行，以防误动作，如高闭距离、 母差、距离、低电压、备自投等； b.根据电流表及其他表计的指示，对设备进行监视； c.分析原因，尽快查找、处理； d.故障消除后，尽快投入已退出的保护及自动装置。
三相五柱式原理图及接线说明
三相五柱式电压互感器弄了好久才明白：三相五柱变压器，就是变压器的铁芯有五个柱子，四个窗口。
其中中间三个柱子上安装了线圈，边上两个柱子作为磁路。
电压互感器是将电力系统的一次电压按一定变比缩小为要求的二次电压，向测量表计和继电器供电，其工作原理与变压器根本一样。
电压互感器通常有单相、三相三柱式、三相五柱式电压互感器等几种，由于使用方法不同，各有优、缺点。
三相五柱式电压互感器，是磁系统具有五个磁柱的三相三绕组电压互感器，广泛采用于大中型企业，具有低电压、过电压保护、低电压启动等各种保护功能;备自投等所有电压继电器电压值均来自电压互感器二次。
1 三相五柱式电压互感器的接地方式电压互感器二次绕组接地方式与保护、测量表计及同步电压回路有关，有b相接地和中性点接地两种方式，其接线方式见图1、2。
来源:.tede.图1 电压互感器二次通过b相及接地原理图图2 电压互感器二次不接地原理图1.1 电压互感器二次绕组两种接地方式的比较信息:输配电设备网1.1.1 在同步回路中在b相接地系统中，对中性点非直接接地系统，单相接地时，中性点位移，不能用相电压同步，必须用线电压同步。
如同步点两侧均为b相接地，其中一相公用，同步开关档数减少(如采用综保，那么接线更为简单)，同步接线简单。
对中性点直接接地系统，可用辅助二次绕组的相电压同步。
1.1.2 在保护回路中信息来源:.tede.在b相接地系统中，①在零线上串接的隔离开关辅助触点G，如不可靠而断开时，会使10kV以上电压距离保护断线闭锁装置失去作用，这时假设再发生一相或两相断线，将导致保护误动作。
②因为辅助信息请登陆:输配电设备网绕组的一端与b相接地点相连，由于根本二次侧绕组上有负荷电流流过，在电缆芯出上产生电压降，使正常开口三角形有电压3U0，对零序方向元件不利。
假设单独从接地点引接零序方向继电器回路，那么接线较为复杂。
在中性点接地系统中，由于中性点无任何断开触点，可靠性高。
10kV母线电压互感器柜二次原理图(KB-1-D2-11-C)
电容式电压互感器
1 电容式电压互感器（CVT）电压互感器[1]（PT/VT）是用来变换线路电压的设备，主要功能是测量线路的电压、功率和电能。
电压互感器是电力系统中不可缺少的一种设备，在各电压等级都发挥着重要作用，其主要用于电压测量、电能计量、继电保护和自动控制等方面。
电压互感器根据结构型式主要分为电磁式、电容式和电子式三种。
目前新型的电子式互感器发展迅猛，其具有很多优异性能，但是由于其稳定性和可靠性较差，无法成为法定计量设备，所以电力系统中使用最广泛的电压互感器仍为电磁式电压互感器（PT）和电容式电压互感器（CVT）[2]。
文献[3]中统计了截至2015年广州电网各类电压互感器的使用情况，电磁式、电容式、电子式使用量占比依次是18.58%、81.30%、0.12%，可见电容式电压互感器的使用数量占据绝对优势。
PT本质上是一台容量不大的变压器，其在低压等级的测量准确度较高，但随着电压等级的升高，其绝缘可靠性变低，成本也更为昂贵。
CVT是由电容分压器和电磁单元组成，先通过串联电容进行分压后接入电磁单元，电磁单元与PT相似，所以CVT具有PT的全部功能外还有以下特点：电容分压器的分压大大提高了CVT的绝缘性能，使得它在电磁单元绝缘水平较低时也可以对高电压进行转换；内部电容器可以通过耦合作用在长距离通讯、远方测量、线路高频保护等方面发挥载波作用；制作工艺不复杂、易于维护、经济性显著[4]。
所以CVT广泛应用于110kV及以上电压等级的电网中。
从结构上看，CVT比PT多出一套电容分压装置，且其多用于电压等级较高的电网中，所以其故障率也会有所升高。
我们最大CVT被广泛应用于超高压、特高压电网中，所以会经常出现在高海拔、大温差、易覆冰、易污秽等复杂地理环境中，环境因素会很大程度地影响其测量准确度，它的故障发生率也会有所上升[2]。
所以我们主要针对电网中使用最为广泛的电容式电压互感器进行了研究。
1.1 CVT的基本原理图1-1 电容式电压互感器基本原理图电容式电压互感器主要由电容单元和电磁单元两部分组成，其并联在线路上，先通过电容分压得到10~20kV的电压，然后再经过电磁单元变换成所需的检测电压[5]。
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;。