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摘要：电压互感器是将一次（高压）侧交流电压按照额定电压比转换成可供仪表、继电保护装置或者控制装置使用的二次（低压）侧电压的变压设备，电压互感器在电力系统中发挥以下作用：测量、保护、计量等功能，本文主要就电容式电压互感器的结构、特点、试验等内容进行分析研究。
关键词：电容式电压互感器、特点
0引言
近十年来，国内电力市场发展迅猛，与之匹配的电网建设也发展迅速，在电力系统中电容式电压互感器因其优越的性能逐渐得到广泛应用，特别是补偿电压、耦合电容等特点，本文将对电容式电压互感器的结构和特点进行分析。
1电容式电压互感器的特点
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：
1.1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。
1.2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。
1.3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。
2电容式电压互感器的结构
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。
2.1电容分压器
电容分压器由1到4节套管式电容分压器叠装而成，每节电容分压器单元装有数十只串联而成的膜纸复合介质组成的电容元件，并充以绝缘油密封，高压电容C1和中压电容C2的全部电容元件被装在1～4节瓷套内，由于它们保持相同的温度，所以由温度引起的分压比的变化可被忽略。
2.1.1 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。
2.1.2 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：由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。
2.1.3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。
2.1.4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。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。
2.1.5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。
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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11.5/√3—36/√3kV范围内选取。
2.2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。
2.2.1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。
2.2.2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。
2.2.3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。
2.2.4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。
3、电容式电压互感器的常见故障与缺陷
1）三相电压不平衡，开口三角有高电压，设备有异常响声并发热，可能是阻尼回路不良引起的自身谐振现象，应立即停止运行。
2）二次输出为零，可能是中压回路短路或开路，电容单元连接断开，或二次接线短路。
3）二次输出电压高，可能是电容器C1有元件损坏，或电容单元低压端未接地。
4）二次输出电压低，可能是电容器C2有元件损坏，二次过负荷或连片接触不良或电磁单元故障。
5）二次电压波动，可能是二次连接松动，或分压器低压端子未接地或未接载波回路，如果是速饱和电抗型阻尼器，有可能是参数配合不当。
6）渗漏油。包括分压电容器的膨胀器制造质量不良造成的破裂渗漏、端部法兰密封老化造成的渗漏、电磁单元油位观察窗密封不良造成的渗漏。需要特别说明的是，电容式电压互感器一旦发现渗漏油要立即退出运行。
7）分压电容器介质损耗试验超标。主要因内部电容元件制造工艺不良和总装时真空处理不好造成。
8）电磁单元内部的补偿电抗器因铁芯松动造成振动大，声音异常。
9）中压电容接地端子未正常接地或者接地不良造成二次接线盒内部放电。
4电容式电压互感器试验中遇到的问题
对于500kV以下设备可根据现场实际情况，建议采用不拆除一次引线的设备试验状态，基本的原则是：保证工作安全的情况下，以最小的工作量，最短的工作时间，最准确的试验结果，完成全部试验工作。
电容式电压互感器的现场试验中经常会遇到以下问题：
1）现场电磁干扰大。当500kV站部分停电，即有干扰时，离地面1.5米高处空间场强约为23kV/m左右，被试设备上感应电压一般约为3～5kV左右，在此环境下进行试验时，必须采用抗干扰措施或者选择抗干扰性能优良的试验仪器。
2）试验接线方式对对试验结果影响大。受周围干扰源影响（工频50HZ），试验仪器本体测试回路上的干扰信号会因接线方式的不同而变化，需要根据被试验设备所处的环境选择最有利的接线方式，另外，各种高、低压引线的布置要恰当。
3）被试验设备高位布置，一次引线位置高且沉重，拆接线困难，现场全部拆除一次引线危险性大，需要合适的检修工器具和特种车辆，如高架车等。因此，需要在拆线试验和不拆线试验做选择。
5结束语
电容式电压互感器因其抑制铁磁谐振、体积小、可与载波通道耦合等特点广泛应用于高压、特高压线路中，本文从电容式电源互感器的结构、特点、故障分析、试验等角度进行了分析，希望能引起广大读者对电容式电压互感器的关注。
论文作者:李冬伟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第3期
论文发表时间:2017/4/27
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