什么是电容分压器变压器 (CVT)？

---

在电气工程中，CVT代表电容分压器变压器 (Capacitive Voltage Transformer)。它是一种特制的电气变压器，用于将输入电源的高电压降压到低电压，用于计量、保护和自动化。它是电力变电站的重要组成部分。有时，CVT 也被称为CPT（电容式电位变压器，Capacitive Potential Transformer）。

在本文中，我们将学习 CVT，它的功能、优点以及在电力系统中的应用。让我们从 CVT 的基本定义开始。

什么是电容分压器变压器 (CVT)？

CVT 或电容分压器变压器是一种仪表变压器，主要用于变电站的电力系统中，将电压降低到适合测量和保护的目的。

因此，CVT 是一种降压变压器，它将高电压降压到低电压。CVT 本质上是一种高绝缘变压器，主要用于测量高于 100 kV 的高电压。

当我们将高绝缘变压器与标准变压器进行比较时，高绝缘变压器非常昂贵。因此，为了降低这些高绝缘变压器的成本，使用了电容分压器变压器技术。简单来说，我们可以说 CVT 提供了与其他类型的高绝缘变压器相同的绝缘水平，但价格更低。

CVT 变压器的运行原理

现在让我们了解一下电容分压器变压器的基本结构和工作原理。

典型的电容分压器变压器由以下三个主要部件组成：

• 电容分压器
• 辅助变压器
• 电感元件

CVT 的电路图如下所示。（此处应插入电路图）

电容分压器和辅助变压器的主要功能是将高电压降低到低电压。

电容分压器连接到输电线路，并与辅助变压器的主绕组串联。因此，辅助变压器从电容分压器的输出端获得输入电源。

电容分压器由两个电容器组成，即 $\mathrm{C_1\:和\:C_2}$。在这两个电容器中，靠近地端接的电容器 $\mathrm{C_2}$ 的电容值高于电容器 $\mathrm{C_1}$。由于 $\mathrm{C_2}$ 的高电容，分压器电路这一部分的阻抗变低。因此，它在其输出端产生降低的电压。

然后，这个低电压被传输到辅助变压器的主绕组，变压器进一步将其降压，并提供给计量单元进行测量。需要注意的是，计量单元表现为一个阻性负载。

因此，我们可以观察到，输入侧的分压器是电容性的，而输出侧的计量单元是阻性的。这会在输入电压和输出电压之间产生相移，并影响测量结果。为了克服这个问题，在辅助变压器的主绕组上串联一个补偿电感，如图所示。（此处应插入电路图）

该补偿电感的电感值 L 由下式给出：

$$\mathrm{L\:=\:\frac{1}{\omega^2(C_1+C_2)}}$$

此电感值 L 包含辅助变压器的漏磁通。因此，它还可以补偿由于电容分压器电流减小而在辅助变压器中发生的电压降。但在实践中，由于电感损耗，这种补偿是不可能的。

CVT 变压器的电压变换比

CVT 变压器的电压变换比由下式给出：

$$\mathrm{\frac{V_{\circ}}{V_1}\:=\:[\frac{C_1}{C_1+C_2}]\:\times \:\frac{N_2}{N_1}}$$

这里：

• $\mathrm{V_1}$ 是输入电压
• $\mathrm{V_{\circ}}$ 是输出电压
• $\mathrm{N_2}$ 是辅助变压器的次级绕组匝数
• $\mathrm{N_1}$ 是辅助变压器的主绕组匝数

由于对于 CVT 变压器，$\mathrm{C_2\:>\:C_1}$，则 $\mathrm{[C_1/(C_1+C_2)]}$ 的值将很低。因此，这降低了电压值。

CVT 变压器的铭牌细节

电容分压器变压器 (CVT) 的铭牌上标有以下参数：

• 制造商信息
• 绝缘等级
• 标准
• 电容
• 主电容
• 次电容
• 最高系统电压 (HSV)
• 电压系数
• 频率
• 同时负载
• 热负载
• 总重量
• 油重
• 制造年份
• 一次和二次电压
• 视在功率负载 (VA Burden)
• 精度等级
• 熔断器额定值

让我们详细讨论这些参数。

制造商信息

CVT 的铭牌包含有关制造商的详细信息。这些信息主要包括制造商的名称、标志和联系方式。

绝缘等级

此信息有两个值，一个是有功值 (RMS)，另一个是峰值。提到的 RMS 值称为工频耐受电压，单位为 $\mathrm{kV_{rms}}$。

提到的峰值称为雷电冲击电压，单位为 $\mathrm{kV_{peak}}$。这些电压值用于确定 CVT 的绝缘特性，被称为其绝缘等级。

标准

此参数提供有关 CVT 制造所依据的行业标准的信息。

电容

CVT 具有两个串联连接的电容器 $\mathrm{C_1\:和\:C_2}$ 的组合。电容是这两个电容器的等效电容，在铭牌上提供。

主电容

在 CVT 中，电容器 $\mathrm{C_1}$ 的电容称为主电容。其值在 CVT 变压器的铭牌上提供。

次电容

电容器 $\mathrm{C_2}$ 的电容称为次电容。其值也在 CVT 变压器的铭牌上提供。

最高系统电压 (HSV)

最高系统电压是 CVT 变压器设计运行的电压。该电压也称为 CVT 的额定电压，其值始终在铭牌上提供。

电压系数

电压系数是指 CVT 在特定时间内所能承受的最高电压值。它以标幺值 (Per Unit System) 在 CVT 的铭牌上标明。

例如，如果铭牌上标明 1.15 连续和 1.3 持续 25 秒。然后，这表示 CVT 可以连续承受额定电压的 115%，并且可以承受额定电压的 130% 持续 25 秒。

频率

它是电源电压的额定频率，在此频率下发电、传输和分配电力。它可以是 50 Hz 或 60 Hz，具体取决于国家/地区使用的供电系统。

同时负载

CVT 铭牌的此参数提供有关可在同一时间从所有次级绕组获取的视在功率 (VA)，而不会影响任何铁心的精度。

这是一个重要的参数，因为连接到其中一个次级绕组上的负载会影响其他次级绕组的精度。这主要是由于 CVT 的次级绕组绕在同一铁心上。

热负载

这是在不使 CVT 变压器的温度超过行业标准定义的特定限制的情况下，可以一次从 CVT 变压器获取的视在功率 (VA) 的总量。

例如，如果 CVT 铭牌上标明的热负载为 250 VA，则表示可以在不超过规定的温度限制的情况下从 CVT 获取 250 VA。

总重量

此参数提供 CVT 变压器的总重量（以千克为单位）。

油重

此参数给出 CVT 变压器中用于绝缘和冷却的油的重量。

制造年份

此参数提供 CVT 变压器制造年份的详细信息。

一次和二次电压

此参数显示 CVT 的一次和二次绕组的每相电压。

视在功率负载 (VA Burden)

负载是连接到 CVT 变压器次级绕组的总视在功率 (VA)。在铭牌上，给出了可以连接到 CVT 每个绕组的负载。

精度等级

CVT 变压器用于电力系统中的测量和保护。并且，不同的绕组用于计量和保护。因此，为计量和保护目的指定了不同的精度等级。精度等级的主要目的是指定输出中可容忍的误差。

例如，如果 CVT 的计量等级的精度等级为 0.5，则表示电压中的可容忍误差可以等于 ±0.5%。

同样，如果我们有一个 CVT 的保护等级，并且它的精度等级为 3P，并且施加的电压是额定电压的 2%。然后，这表明 CVT 电压的误差必须在 ±6% 以内。

熔断器额定值

在 CVT 中，次级侧设有熔断器以用于保护。

这就是关于 CVT 变压器铭牌详细信息的所有内容。现在让我们讨论 CVT 变压器的主要优点和应用。

CVT 变压器的功能

CVT 变压器在电力系统中用于以下目的：

• 精确测量电力系统中的高电压。
• 提供电压信号用于监控和控制应用。
• 检测系统中的异常情况并启动保护继电器。
• 用于计量目的。
• 滤除谐波分量等。

电容式电压互感器 (CVT) 的优点

电容式电压互感器的主要优点如下：

• CVT具有高电压测量精度。
• CVT可以在很宽的频率范围内工作，因此可用于交流和直流系统。
• CVT具有很高的绝缘等级，因此可以承受非常高的电压。
• CVT维护量少，因此运行成本低。
• CVT可以与各种计量和保护设备一起使用。
• CVT比其他高绝缘变压器更经济。
• 由于体积小巧，CVT安装所需空间少。
• CVT设计和制造简单。

CVT的应用

CVT主要用于电力系统的计量和保护。CVT变压器的一些主要应用如下：

• CVT变压器用于测量电力系统中的高电压，以计算能耗。
• CVT还用于保护目的，以检测电力系统中的异常情况并操作保护继电器。
• 在仪表和控制中，CVT用于监控和控制系统电压，以提高电力系统的稳定性。
• 在变电站自动化系统中，CVT用于提供电压信号，以监控和控制不同的自动化组件。
• CVT也用于高压电气系统的测试。

这就是关于CVT或电容式电压互感器的一切。

结论

从以上讨论可以得出结论，CVT是一种用于电力系统计量和保护的高绝缘仪表变压器。由于其精度高，成本低，因此比其他高绝缘变压器更具优势。在本文中，我解释了与CVT变压器相关的 major 概念。

关于CVT变压器的常见问题

本节解答了一些关于电容式电压互感器 (CVT) 的最常见问题：

1. CVT的完整形式是什么？

CVT的全称是电容式电压互感器 (Capacitive Voltage Transformer)。有时也扩展为电容电压互感器 (Capacitor Voltage Transformer)。

2. CVT的用途是什么？

CVT用于以下两个目的：

• 测量高电压
• 保护电力系统

3. VT和CVT的区别是什么？

VT代表电压互感器 (Voltage Transformer)。VT是一种普通的电磁装置，可以升高或降低电压。另一方面，CVT是一种降压变压器，它由一个电容分压器和一个用于降压的变压器组成。

4. 为什么CVT更好？

以下是一些使CVT更具优势的关键因素：

• 多功能性，因为它可以执行测量、保护、监控、控制和许多其他重要功能。
• 与其他类型的绝缘变压器相比，成本更低。
• 紧凑的设计等。

5. CVT的三个优点是什么？

以下是CVT的三个主要优点：

• 体积小
• 成本低
• 精度高