[发明专利]应用在电力系统中的容性电磁式电压互感器

说明书

技术领域

本发明涉及应用电力系统中输配电、电厂、变电所的电压互感器。

背景技术

电磁式电压互感器广泛应用于电力系统，在110kV以上系统由于会发生铁磁谐振，故110kV系统均使用CVT电容式电压互感器。对应于每一相分别设置各自独立的电压互感器，各电压互感器的一次侧一端接相线，另一端接地，在电压互感器的二次侧输出电压，供仪表和相关的保护控制进行使用。

已有技术中的电磁式电压互感器在正常工作电压下，通常铁心磁密度不高，铁心不饱和，对地等效容抗大于绕组感抗，电压互感器呈感性，如在过电压下铁心饱和了，电感就会迅速降低，从而与系统电容产生谐振，这时的谐振称为铁磁谐振。电力系统出现铁磁谐振时，将出现高于额定电压几倍的过电压和几十倍的过电流，使瓷绝缘放电，绝缘子、套管等出现电晕，电压互感器一次熔断器熔断和电压互感器烧毁等现象。

如果电压互感器为容性，就可以阻止电压互感器发生铁磁谐振。

在中性点不接地系统中，只有电压互感器的中性点是接地的，系统中的“激励”能量就会通过电压互感器泄放，另外电压互感器工作时相当于空载变压器，极易发生饱和产生谐振。只要“激励”能量稍微大一些，电压互感器就会发生谐振。电压互感器谐振后其本身饱和产生的非工频能量或者说“激发”的能量，又使电压互感器向深度饱和，故电压互感器饱和后很难自行消失。目前解决的方法主要有：选用励磁特性较好的电压互感器、电压互感器开口三角绕组加装线性电阻、电压互感器开口三角安装自动微机消谐装置、电压互感器一次中性点接零序电压互感器、电压互感器一次中性点与地之间接LXQ消谐器等，各有优点，但也各有缺点，都不能全面解决电压互感器铁磁谐振的问题。

在110kV以上电压等级为防止发生铁磁谐振，采用CVT电容式电压互感器，但是暂态响应特性较电磁式差，结构复杂、体积大制造价格高、稳定性差、精度受温度影响大。

发明内容：

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种容性电磁式电压互感器，一方面充分发挥电磁式电压互感器结构简单、暂态响应特性好的优势，另一方面有效阻止铁磁谐振的发生。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明应用在电力系统中的容性电磁式电压互感器的结构特点是设置电压互感器一次侧绕组匝数使所述电压互感器一次侧绕组的对地等效容抗1/ωC小于一次侧绕组感抗ωL，互感器一次侧阻抗呈容性。

本发明通过增加绕组匝数，一方面加大了绕组对地等效电容C、降低其容抗1/ωC；另一方面加大绕组电感L、增大其感抗ωL。

另外，由于增加匝数增加绕组额定电流减少，可相应减小绕组线径；增加匝数相当于加长绕组长度，减少线径就会减小截面，因而增大绕组电阻；再者增大了绕组电阻有利于消耗系统“激励”，阻尼电压互感器铁芯饱和。

图1为互感器绕组简化等值电路图，图中，W1、W2、......Wn-1、Wn为每匝感抗，C1、C2、......Cn-1、Cn为每匝对地电容，Cz1、Cz2、......Czn-1、Czn为匝间电容。绕组感抗X_L与(匝数)²、铁芯截面积正比关系，额定电流与匝数成反比，假如铁芯截面积恒定，则有绕组感抗X_L与匝数的平方值近似成正比关系；绕组对地等效电容与绕组匝数也是近似成正比关系，绕组对地等效容抗与匝数近似正反比。

对于感抗为X_L、对地等效容抗为X_C，且X_C＜6X_L的感性电压互感器来说，当绕组匝数增加1倍，则电压互感器的感抗增加约为4X_L，对地等效容抗减少约为X_C/2，显然，对地容抗相对于感抗减小了8倍，由于满足：X_C/2＜4X_L，因此，电压互感器呈容性，参见图2。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明中通过合理设置一次侧绕组匝数使电压互感器呈容性，容性的电压互感器与系统电容不能形成LC回路，有效防止了电压互感器铁磁谐振的发生，同时充分发挥了电磁式电压互感器结构简单、暂态响应特性好、不受环境温度影响的优点。

附图说明

图1为互感器绕组简化等值电路图。

图2为本发明结构示意图。

图3为为本发明另一实施方式结构示意图。

以下通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1：