【正文】 較容易，產(chǎn)品價格也比較低。電容式電壓互感器的主要構(gòu)成是電容器件和電感器件，而且電感器件為鐵磁非線性電感器件。從而在系統(tǒng)電壓作用下，可能產(chǎn)生鐵磁性串聯(lián)諧振。由于電容式電壓互感器本身回路電阻很少，不可能抑制分次諧波諧振，所以必須投入外接阻尼裝置。阻尼裝置可以使電阻型，諧振型，速飽和型等，合理設(shè)計阻尼器參數(shù)，可有效抑制鐵磁諧振，但會使誤差增大，影響暫態(tài)穩(wěn)定。此外，在一次系統(tǒng)出現(xiàn)短路的情況下，電容式電壓互感器的輸出端出現(xiàn)了振蕩過程。這是因?yàn)殡娙莺碗姼兄兴鶅Υ娴碾姶拍芰坎荒芡蛔儯援?dāng)一次電壓突然變化時，二次端輸出電壓不能隨之線性變化，而需經(jīng)過一個振蕩過程才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)IEC的相關(guān)規(guī)定，在一次端子與接地端之間的電源短路，CVT的二次輸出電壓衰減到短路前的電壓峰值的10％所需的時間應(yīng)小于額定頻率的1個周期(50Hz系統(tǒng)為20ms)。諧振型和速飽和型的CVT均可以滿足IEC的要求，不過在系統(tǒng)一次電壓從零到零的情況下，速飽和型CVT的輸出存在周期較長的低頻振蕩；而在系統(tǒng)一次電壓從最大到零的變化情況下，諧振型CVT的輸出振蕩幅值較大，測試誤差較大。同時他們在1000Hz附近都存在一個諧振點(diǎn)，使得響應(yīng)特性變差。電容式電壓互感器所特有的二次暫態(tài)過程勢必給快速繼電保護(hù)的動作行為帶來影響，特別是對裝在短線路上同時電源短路容量又相對較小(電源阻抗比很大)的距離保護(hù)第一段，影響極為嚴(yán)重。這是因?yàn)樵诰€路末端短路時，裝設(shè)距離保護(hù)的母線電壓極低，于是暫態(tài)二次電壓附加分量起了決定性的作用，這就不可避免地引起距離保護(hù)瞬時第一段的不正確動作。由于電容式電壓互感器無法消除諧振現(xiàn)象，而且其暫態(tài)諧振問題會導(dǎo)致保護(hù)裝置不能正常動作。針對以上缺點(diǎn)，電力系統(tǒng)提出一種新型分壓型互感器－電阻式電壓互感器（如下圖所示）。UR1 U2R2 A Ri GND 電阻分壓器原理圖 測量和保護(hù)設(shè)備 電阻式電壓互感器與電磁式電壓互感器相比，其無飽和、良好的線性、符合各種外形設(shè)計要求、重量輕、不會產(chǎn)生鐵磁諧振現(xiàn)象及只用一個分壓器就能滿足所有測量和保護(hù)的要求等優(yōu)點(diǎn)。一般而言，電阻的絕對值可任意選擇，除非實(shí)際情況的限制。目前應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)為R1在100MΩ左右，而R2在10kΩ上下。由于電阻分壓器不會在一次和二次側(cè)產(chǎn)生任何獨(dú)立的電勢，內(nèi)置的過電壓吸收器A可以確保在高電壓電阻出現(xiàn)故障的極端情況下，輸出端也不會出現(xiàn)不允許的高電壓，完全適用于中低壓配電柜的電壓傳感。電阻式電壓傳感器的準(zhǔn)確度取決于電阻的準(zhǔn)確度，或更準(zhǔn)確地說，取決于分壓比的準(zhǔn)確度，其轉(zhuǎn)換誤差主要源自電阻溫度系數(shù)、電阻電壓系數(shù)、電阻器因電壓、溫度引起的漂移、雜散電容及相鄰相線之間的串?dāng)_影響。通常用這種方法可以實(shí)現(xiàn)177。%的準(zhǔn)確度。如果要進(jìn)一步提高精度，則必須作其它的特殊處理，如通過電阻器的材料選擇和機(jī)械設(shè)計處理溫度補(bǔ)償和電阻電壓系數(shù)、通過使用計算程序?qū)﹄s散電容和串?dāng)_進(jìn)行計算校正等方法。通過增加高壓屏蔽罩和低壓屏蔽罩，可以有效抑制雜散電容對測量結(jié)果的影響，%以下。 阻容分壓型互感器工作原理及參數(shù)計算傳統(tǒng)電磁式電壓互感器的應(yīng)用限制主要在于絕緣問題、負(fù)載誤差影響較大、故障狀況下可能產(chǎn)生飽和輸出問題及操作失當(dāng)隱患，在現(xiàn)今要求高精度，低故障的的電力系統(tǒng)中已經(jīng)較少使用。電阻分壓式電壓傳感器與電磁式電壓互感器相比，其無飽和、良好的線性、符合各種外形設(shè)計要求、重量輕、不會產(chǎn)生鐵磁諧振現(xiàn)象及只用一個分壓器就能滿足所有測量和保護(hù)的要求等優(yōu)點(diǎn)使其得到重視。但阻容式電壓傳感器的準(zhǔn)確度取決于電阻的準(zhǔn)確度，或更準(zhǔn)確地說，取決于分壓比的準(zhǔn)確度，其轉(zhuǎn)換誤差主要源自電阻溫度系數(shù)、電阻電壓系數(shù)、電阻器因電壓、溫度引起的漂移、雜散電容及相鄰相線之間的串?dāng)_影響，所以使用起來有很大的限制性。電容分壓式電壓傳感器：電容分壓器是CVT的主要組成部分，多年的實(shí)際應(yīng)用表明該種分壓電路的分壓比穩(wěn)定，無論從技術(shù)上還是從工藝上都是成熟和可靠的，但這種結(jié)構(gòu)的電壓傳感器存在一個重大缺陷，故障狀態(tài)下的暫態(tài)響應(yīng)過程問題。在高壓側(cè)出現(xiàn)短路或斷路故障時，儲存在電容中的能量沒有一個合適的通路供其快速釋放，也就是通常所指的“電荷俘獲現(xiàn)象”。鑒于電容式分壓器存在著系統(tǒng)短路后，分壓電容的等效接地電容上積聚的電荷在重合閘時不能完全釋放，在系統(tǒng)工作電壓上疊加一個誤差分量，影響到測量結(jié)果的正確性以及繼電保護(hù)裝置的正確動作，且長期工作時等效接地電容也會因溫度等因素的影響而變得不夠穩(wěn)定，所以，可以考慮對電容分壓的基本測量原理進(jìn)行了改進(jìn)：在等效接地電容上并聯(lián)一個小電阻R以消除上述影響，從而構(gòu)成新的阻容分壓式電壓互感器。阻容分壓型電壓互感器（RCVT）是在電容分壓型電壓互感器的基礎(chǔ)上，對低壓電容C2并聯(lián)一個電阻R，使線路出現(xiàn)短路或斷路故障時，存儲在分壓電容中的能量可以通過該電阻來快速釋放，從而實(shí)現(xiàn)了對輸電線路上的電壓變化快速響應(yīng)跟蹤測量。這種傳感頭的設(shè)計方案是對目前已生產(chǎn)的電容式電壓互感器（CVT）所進(jìn)行的局部改進(jìn)，設(shè)計選型要遵從CVT的構(gòu)架，不但可以繼承電容分壓器的原有優(yōu)點(diǎn)，而且降低了研發(fā)的成本。下面是RCVT的電路圖。 阻容分壓型電壓互感器RCVT傳感頭部分分壓比K與電容，電阻關(guān)系：RCVT的傳感頭高壓部分和CVT一樣由一定值的電容C1組成，而低壓端則由一低壓電容C2和精確電阻R并聯(lián)組成，對結(jié)點(diǎn)p利用KCL，電容元件的電流i與電壓u取關(guān)聯(lián)參考方向，因此得出一下的函數(shù)關(guān)系： （）化成傳遞函數(shù)形式： （）拉普拉斯變換后 （）若1/RC1+C2)，則du2與du1成正比，即，拉氏變換后。顯然，電壓傳感器的輸出U2是被測電壓信號的微分，即輸出電壓的相位超前被測電壓90176。，故需要加入積分及相位補(bǔ)償處理使其原、副方的相位一致。目前提出的各種類型的電子式電壓互感器，為了保證原、副方電氣隔離，都是采用電/光——光/電轉(zhuǎn)換的電路，因此都必須考慮到高壓側(cè)電子電路的電源問題，而本課題所提出的阻容使電壓互感器采用一個小PT(可以稱之為電磁隔離單元)來實(shí)現(xiàn)高低壓信號的傳遞，既保證兩側(cè)電路的電氣隔離，又去掉了高壓側(cè)電源，簡化了設(shè)計方案，提高了方案的可行性和實(shí)用性。(1)按用途分①測量用電壓互感器②保護(hù)用電壓互感器(2)按相數(shù)分①單相電壓互感器②三相電壓互感器(3)按變換原理分①電磁式電壓互感器（簡稱VT）②電容式電壓互感器（簡稱CVT)(4)按繞組個數(shù)分①雙繞組電壓互感器，其低壓側(cè)只有一個二次繞組的電壓互感器。②三繞組電壓互感器，有兩個分開的二次繞組的電壓互感器。③四繞組電壓互感器，有三個分開的二次繞組的電壓互感器。(5)按一次繞組對地狀態(tài)分①接地電壓互感器，在一次繞組的一端準(zhǔn)備直接接地的單相電壓互感器，一次繞組的星形聯(lián)結(jié)點(diǎn)（中性點(diǎn)）準(zhǔn)備直接接地的三相電壓互感器。②不接地電壓互感器，一次繞組的各部分，包括接線端子在內(nèi)，都是按額定絕緣水 平對地絕緣的電壓互感器。(6)按裝置種類分①戶內(nèi)型電壓互感器②戶外型電壓互感器(7)桉結(jié)構(gòu)型式分①單級式電壓互感器，一、二次繞組在同一個鐵心柱上，絕緣不分級的電壓互感器。②串級式電壓互感器，一次繞組由幾個匝數(shù)相等、幾何尺寸相同的級繞組串聯(lián)而成， 各級繞組對地絕緣是自線路端到接地端逐級降低的電壓互感器在這種電壓互感器中， 二次繞組與一次繞組的接地端級（即最下級）在同一鐵心柱上。(8)按絕緣介質(zhì)分①干式電壓互感器，其絕緣主要由紙、纖維編織材料或薄膜繞包，經(jīng)浸漆干燥而成。② 澆注式電壓互感器，其絕緣主要是絕緣樹脂混合膠，經(jīng)固化成型。③ 油浸式電壓互感器，其絕緣主要由紙、紙板等材料構(gòu)成，并沒在絕緣油中。④ 氣體絕緣電壓互感器，其絕緣主要是具有一定壓力的絕緣氣體。3 電壓互感器設(shè)計計算電壓互感器計算依據(jù)是：（1） 額定一次電壓（2） 額定二次電壓（3） 剩余電壓繞組（如果有）額定電壓（4） 二次繞組準(zhǔn)確級及額定電壓，極限輸出（5） 剩余電壓繞組（如果有）準(zhǔn)確級及額定電壓（6） 額定頻率（7） 絕緣水平額定磁通密度是一個選擇性很強(qiáng)的基本設(shè)計參數(shù)。不同的電壓互感器其額定磁通密度值差別很大。選擇合適的額定磁通密度是產(chǎn)品設(shè)計中必須首先解決的問題之一，額定磁通密度與互感器誤差及過勵磁特性直接有關(guān)，其數(shù)值選取分析如下。(1)單相及三相不接地電壓互感器通常用于測量過壓、壓保護(hù)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時并不改變互感器相間電壓或線端與中心點(diǎn)的電壓。因此這兩種電壓互感器并不承受系統(tǒng)故障所引起的工頻電壓升高。，是指發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷而引起的飛轉(zhuǎn)，長線電容效應(yīng)等所引起的工頻電壓升高。此時如果鐵心過飽和，二次繞組感應(yīng)電勢中將含有較大的三次諧波分量，電壓波形失真。這種電壓互感器選擇磁通密度時需滿足以下兩點(diǎn)要求①電壓互感器在兩個極限電壓空載誤差的差值不應(yīng)過大。②系統(tǒng)出現(xiàn)工頻電壓升高時，互感器鐵心不應(yīng)過飽和。這種電壓互感。(2)供中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)使用的單相接地電壓互感器，主要用于測量及單相接地保互感器一次繞組連接在相與地間，還要承受接地短路引起的工頻過電壓。兩種過電壓都是瞬時的，選擇這種互感器額定磁通密度時，需滿足以下三點(diǎn)要求。①測量用繞組在兩個極限電壓下空載誤差的差值不應(yīng)過大。②系統(tǒng)出現(xiàn)工頻電壓升高時，互感器鐵心不應(yīng)過飽和。③系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時，互感器鐵心不應(yīng)過飽和。三點(diǎn)要求中起決定性作用的是c點(diǎn)。這種電壓互感器選取額定磁通密度時應(yīng)不大于1T。(3)供中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)使用的單相電壓互感器和三相電壓感器，它們所承受的過電壓也有兩種。前一種過電壓是瞬時的，而后一種過電壓可持續(xù)數(shù)小時。另外，中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中互感器可能引起并聯(lián)鐵磁諧振，僅以鐵磁諧振要求，鐵心額定磁通密度愈小愈好。選取這種電壓互感器額定磁通密度時，需滿足以下四點(diǎn)要求。①測量用繞組在兩個極限電壓下空載誤差的差值不應(yīng)過大。②系統(tǒng)出現(xiàn)工頻電壓升高時，互感器鐵心不應(yīng)過飽和。③系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時，互感器鐵心不應(yīng)過飽和。④互感器具有良好的過勵磁特性，以盡量防止并聯(lián)鐵磁諧振發(fā)生。四點(diǎn)要求中起決定性作用的是c、d兩點(diǎn)。必須指出，三相鐵心不對稱，三相勵磁特性不相同，這對防止鐵磁諧振不利。為此，三相磁路不對稱的三相接地電壓互感器，額定磁通密度還應(yīng)適當(dāng)降低。根據(jù)選定的磁通密度，初步計算電壓互感器鐵心直徑確定的原理和方法與變壓器相似。為了出所需要的心柱及鐵軛的截面積。為了確定鐵心D必須選取合適的磁通密度BN與每匝電勢et。心柱截面積： （） （） 鐵軛截面積： （） 如:= 式中 et 繞組的每匝電壓，V/匝，取D=115mm(標(biāo)準(zhǔn)直徑) et每匝電壓，V f 額定頻率， HZ 額定磁通密度，T BC 鐵心柱磁通密度，T 心柱空間利用系數(shù) By 鐵軛磁通密度， T ()疊片鐵心的心柱疊裝成呈外接圓型的多級形狀，級數(shù)愈多，心柱填充繞線筒內(nèi)孔空間的填充系數(shù)愈大，填充系數(shù)α=外接圓面積/鐵心柱截面積。用積分方法計算出不同級數(shù)時，填充系數(shù)最大時的各級鐵心片寬。為了便于生產(chǎn)管理，硅鋼片合理剪裁，使鐵心片寬標(biāo)準(zhǔn)化，片寬取整數(shù)且為5mm進(jìn)級，如片寬為2340mm等等。計算出的片寬大多數(shù)不是標(biāo)準(zhǔn)值，此時應(yīng)取與其數(shù)值相近的標(biāo)準(zhǔn)片寬，每級厚度也應(yīng)盡量取成整數(shù)。根據(jù)確定的尺寸計算鐵心柱的有效截面積。〔第一級（厚度片寬）＋第二級（厚度片寬）＋第三級（厚度片寬級）＋第四級……〕疊片系數(shù)。疊片系數(shù)是鐵心柱或鐵軛有效截面積與其幾何截面積的比值。硅鋼片厚度一定時，疊片系數(shù)與鐵心疊片的波浪度，絕緣厚度與鐵心夾緊程度有關(guān)?！?，～。矩形卷鐵心，“c”型鐵心及疊片鐵心的鐵軛多為矩形截面，其有效截面為：鐵心片寬鐵心厚度疊片系數(shù)，鐵心片寬應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)尺寸。根據(jù)需要的AC和Ay，選取心柱及鐵軛標(biāo)準(zhǔn)尺寸。如果AC、Ay與標(biāo)準(zhǔn)尺寸的截面積有差別，應(yīng)調(diào)整BC、By使二著截面積相同，但標(biāo)準(zhǔn)尺寸的截面積應(yīng)不小于AC、Ay。通常Ay應(yīng)大于AC5%～10%。 鐵芯尺寸確定根據(jù)繞組的高度、直徑，繞組到鐵心各部分的絕緣距離以及繞組之間的絕緣距離，來確定鐵心總的尺寸。確定鐵心尺寸還應(yīng)考慮油箱形狀及產(chǎn)品選型的要求。鐵心柱及鐵軛磁密的確定：對單相雙柱鐵心和三相三柱鐵心（忽略三相磁路不對稱的影響。）心柱磁密（T） （）鐵軛磁密（T） Be = AC BC/Ae （）單相單柱帶雙旁軛鐵心，鐵軛截面積按心柱的1/2再適當(dāng)放大；而三相三柱帶雙旁軛鐵心，鐵軛截面則按心柱截面的1/3再作適當(dāng)放大。 (1)單相雙柱鐵心 其重量計算如下： 鐵心柱重量：Gc=2HAC103 （） 鐵軛重量：Gy=2MOAy103+2HyAC103 () 鐵心重量：G= Gc+Gy , kg 式中硅鋼片比重，g/cm3 (2) 單相三柱鐵心 其重量計算如下： 鐵心柱重量：Gc=HAC103