CVT电压式互感器的结构及工作原理、内在逻辑.docx

CVT CVT 结构的结构及工作原理、内在逻辑 电容式电压互感器（下文简称“CVT”）作为电力系统的电压测量工具已有数十年的历史。相比于电磁式电压互感器，CVT 凭借其“抑制谐振”、“一专多能”等优越的技术及经济指标，逐渐成为了电压测量 电容式电压互感器（下文简称“CVT”）作为电力系统的电压测量 工具已有数十年的历史。相比于电磁式电压互感器， CVT 凭借其“抑制 谐振”、“一专多能”等优越的技术及经济指标，逐渐成为了电压测量 单元的主流设备。 正如黑格尔在其《法哲原理》一书中写道，“凡是合乎理性的东西都是现实的；凡是现实的东西都是合乎理性的。”CVT的出现及其内部 正如黑格尔在其《法哲原理》一书中写道，“凡是合乎理性的东西 都是现实的；凡是现实的东西都是合乎理性的。”CVT 的出现及其内部 组成结构是电机学、电路原理等诸多学科内在逻辑的具象化。 本文将结合 CVT 三维模型，对设备进行拆解分析，从具体与抽象两个维度，讨论 CVT 的设计逻辑，透过表象认清其实质。 本文将结合 CVT 三维模型，对设备进行拆解分析，从具体与抽象两 个维度，讨论 CVT 的设计逻辑，透过表象认清其实质。 一、CVT 的内部结构与设计逻辑 一、CVT 的内部结构与设计逻辑 结合 CVT 外观与等效电路图，对设备整体结构进行划分， CVT 可分为电容分压器与电磁单元两大部分。 结合 CVT 外观与等效电路图，对设备整体结构进行划分， CVT 可分 为电容分压器与电磁单元两大部分。 电容分压器：其中，电容分压器由多个串联电容组成，并封装于绝缘套管中，内部 电容分压器： 其中，电容分压器由多个串联电容组成，并封装于绝缘套管中，内部 充满绝缘油。 依据一定的比例在电容分压器内部设立抽头，将其分为高压电容区 C1 与中压电容区 C2 。并通过高压电容区（容抗较大）承受来自一次系 统的高压，而在中压电容区（容抗较小）获得较低电压。 由电路原理中串联电容的分压原理可知，在中压电容区（抽头处） 测得的电压 Uc 可通过以下关系折算出整个电容分压器承担的电压（一次系统电压）： Un=Uc*K ；其中， K = （C1+C2 ）/C1 电磁单元： 为测量中压电容区所分得的电压值，在中压电容抽头处装设中压变压器。中压变压器与补偿电抗器以及阻尼元件组成电磁单元，一同封装于 CVT 套管下部的油箱中，结构及油路上与电容分压器独立。 由电路原理中串联电容的分压原理可知， 在中压电容区 (抽头处 )测得的电压 Uc 可通过以下关系折算出整个电容分压器承担的电压 (一次系统电压)：Un=Uc*K ； 其中， K = （C1+C2 ）/C1 二、加装补偿电抗的内在逻辑 电容分压器正常工作的情况下，等效电路满足以下方程： 其中，U1 表示一次系统高压， Uc 表示中压电容抽头处电压； I表示中压变压器原边电流， Ic2 表示流经中压电容电流； Zc1 、Zc2 分别表示高压、中压电容容抗。 由以上方程可知： 其中， Zc 表示电容分压器的等效容抗，综上，可得到： 分析公式可知，可得到以下两个结论： ）在电容分压器分压比 K 一定的情况下，中压电容抽头处电压 Uc 只与中压变压器原边电流 I相关； ）由于 Zc 数值较大， Uc 及 U2 （实际测量电压）必将受到原边电流 I 较大影响，其精度不满足标准规定的负荷变化范围内的要求。 若以中压电容抽头与接地端子为基准，将左侧接线看成二端口网络，右侧接线看成网络负载。那么根据戴维南等效原理，二端口网络可等效于开路电压 Uc 与等效容抗 Zc 的串联电路。 因此，为在中压变压器二次侧得到精确的测量值 U2 ，需要在电磁单元一次回路中串入补偿电抗，确保 Zc≈XL，使得实际测量到的电压 U2 乘以变比后，近似于中压电容抽头处电压 Uc ，消除原边电流 I对于电压测量精度的影响。 补充电抗器电路图与实际设备位置比对如下图所示： 三、加装阻尼装置的内在逻辑 由于补偿电抗器的串入，使得电磁回路的一次侧工频情况下在谐振点附近运行。系统稍有扰动，回路易产生谐振，因此需要在二次绕组中并入阻尼装置。 针对老旧 CVT ，阻尼装置通常简单采用阻尼电阻 Rd ，长期运行与互感器二次侧，令二次负荷避开分次谐波区域，防止过电压的产生。但此 种阻尼装置虽然有效，却使得 CVT 的输出容量受限并降低其精度，新型CVT 已不再采用；转而使用谐振型阻尼装置。 由上图可见，谐振型阻尼装置由阻尼电阻 Rd 、阻尼电抗 L、阻尼电容 C 组成。工频情况下，阻尼电抗 L、阻尼电容 C 工作于并联谐振状态， 回路呈现高阻抗，仅消耗很小的功率。 在 CVT 受到扰动，进入分频谐振过电压时，阻尼电抗 在 CVT 受到扰动，进入分频谐振过电压时，阻尼电抗 L、阻尼电容 C