电容式互感器的工作原理

    电容式互感器是运用物理学原理制造的一种互感器，该电容式互感器分为电容分压器和中压变压器两部分，可用来防止因电压互感器铁芯饱和引起铁磁谐振。
    电容式互感器是由串联电容器抽取电压,再经变压器变压作为表计、继电保护等的电压源的电压互感器，电容式电压互感器还可以将载波频率耦合到输电线用于长途通信、远方测量、选择性的线路高频保护、遥控、电传打字等。因此和常规的电磁式电压互感器相比，电容式电压互感器器除可防止因电压互感器铁芯饱和引起铁磁谐振外，在经济和安全上还有很多优越之处。
    电容式互感器主要由电容分压器和中压变压器组成。电容分压器由瓷套和装在其中的若干串联电容器组成，瓷套内充满保持0.1MPa正压的绝缘油，并用钢制波纹管平衡不同环境以保持油压，电容分压可用作耦合电容器连接载波装置。中压变压器由装在密封油箱内的变压器，补偿电抗器和阻尼装置组成，油箱顶部的空间充氮。一次绕组分为主绕组和微调绕组，一次侧和一次绕组间串联一个低损耗电抗器。由于电容式电压互感器的非线性阻抗和固有的电容有时会在电容式电压互感器内引起铁磁谐振，因而用阻尼装置抑制谐振，阻尼装置由电阻和电抗器组成，跨接在二次绕组上，正常情况下阻尼装置有很高的阻抗，当铁磁谐振引起过电压，在中压变压器受到影响前，电抗器已经饱和了只剩电阻负载，使振荡能量很快被降低。
    金原变电站有两条110kV电源线路，正常运行时，一条主供一条CVT备用。为了在主供线路发生性故障时能快速合上备用线路开关，110kV系统装设了BZT装置。如图1所示，BZT装置接入金原110kV南北两段母线电压和两条线路侧电压，通过装置的切换把手，可以分别将每条线路转换为主供线路或备用线路，并把相应母线电压、线路电压和二次回路做相应的切换。正常运行方式下，紫金线为主供电源，T金线备用，这时将金原110kV北母线电压和T金2线路侧电压切入BZT装置，北母线电压反映主供电源工作状态，T金2线路侧电压反映备用电源是否正常，能否起到备用作用。
    这套BZT装置是2000年12月份安装的。今年3月中旬，继电保护人员对装置进行投运前检查。工作人员在装置屏后端子排上测量了两段母线电压和紫金线路侧电压，正常：当测量备用电源T金2线路侧CVT的二次电压时，没有电压。当时工作人员认为线路没带电，就将此事搁下，而只对装置本身进行了检验。因那时全站设备要进行定期高压试验，只有将备用线路投入运行，主供线路设备才能停下作试验。运行人员同调度联系后将T金线投运带全站负荷，紫金线停运。这时继电保护人员确知T金线有电，便再次在BZT装置屏上测其线路侧电压，仍旧没有。CVT二次保险，没有爆；拆了回路核对线芯，没有问题；拔下二次保险，直接在二次出线端子上测量，还是没有电压。继电保护人员这才意识到可能是CVT内部出了故障。所以在很快对紫金线设备做完高压试验后，将紫金线投入运行，安排T金线停电，拆除其线路侧CVT的一次引线进行试验。
    这台电容式电压互感器的型号是是2000年12月份才投入运行时，CVT的电气原理如图2所示。高压试验人员先测试了CVT的高压电容C1、中压电容C2以及总电容量，再试验了介质损耗，与设备出厂时和投运前的试验数据相比变化不大，说明电容分压器单元没有问题。
    为查清CVT的电磁单元有什么问题，试验人员先用万用表的电阻档测中压互感器的一次线圈电阻，其阻值为500多欧姆；然后在中压互感器的一次线圈上加交流电压，测二次电压的值，当一次电压升高时二次电压不仅不升反而下降；在中压互感器二次侧的da、dn线圈上加交流电压，用静电电压表测一次电压的值，电压均为零。根据这些试验情况和数据，试验人员初步判断电磁单元内部可能有短路。因没有更为详细的关于这些型号CVT的技术和试验数据，所以当时无法判定具体的故障。鉴于设备要尽快投运（该站载波通讯的结合滤波器接在这台CVT下），检修人员就将这台CVT拆下，我局物资公司通知设备厂家在郑州的办事处，第二天就送来一台新的电容式电压互感器。
    新CVT与原来的型号一样，只是电磁单元的结构稍有不同。有这台新CVT作参考，工作人员又对拆下的CVT电磁单元的线圈直流电阻和在二次侧加压重做了试验，对比试验数据如表1所示。这些数据表明，T金线路侧电容式电压互感器电磁单元的中压互感器一次绕组发生了短路。于是，工作人员很快对新CVT进行了试验和安装，及时投入了运行，并将旧CVT运回局里准备解剖检查。