电子式电压互感器的工作原理与结构解析

GIS用电子式电压互感器采用同轴电容分压器传感一次电压，同轴电容分压器基于电容分压原理，同轴电容分压器的中间电极与一次母线之间形成电容C₁，中间电极与接地屏蔽之间形成电容C₂。为提高电压测量的精度、改善电压测量的暂态特性，在电容分压器的输出端并联一精密小电阻。同轴电容分压器原理示意图如图3-9所示。

图3-9 同轴电容分压器原理示意图

同轴电容分压器的输出信号U_o与被测一次母线电压U_i的关系为

式中 R——精密电阻；

C₁——高压电容；

——一次母线电压变化率。

根据式（3-16），利用微电子技术对同轴电容分压器的输出信号进行积分变化便可求得被测一次母线电压。

同轴电容分压器主要由一次母线、中间电极、接地屏蔽和其他屏蔽件组成，内部充有SF₆气体绝缘。信号引出端子与中间电极等电位，用于感应电压信号的引出。同轴电容分压器固定在支撑法兰上，支撑法兰上设计有接地螺纹孔。同轴电容分压器内部典型结构示意图如图3-10所示。

GIS用电子式电压互感器外形结构图如图3-11所示，主要由盆式绝缘子、壳体、一次导体、同轴电容分压器、防爆装置、采集器、密封端子板、端子箱、传输光缆、供电电缆和合并单元组成，采用SF₆气体绝缘。合并单元组屏后位于控制室。

图3-10 同轴电容分压器内部典型结构示意图

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图3-11 GIS用电子式电压互感器外形结构图

1—盆式绝缘子 2—壳体 3—一次导体 4—同轴电容分压器 5—防爆装置 6—采集器 7—密封端子板 8—端子箱 9—传输光缆 10—供电电缆 11—合并单元

同轴电容分压器按比例实时传输一次电压，采集器接收并处理电容分压器的输出信号，配置两个完全相同的采集器，互为备用，保证电子式互感器具有较高的可靠性。采集器输出的数字信号由光缆传送至合并单元。采集器的工作电源由GIS汇控柜内的DC220V（或DC110V）提供。

AIS用电子式电压互感器采用电容式电压互感器（CVT）传感一次电压，电容式电压互感器是一种由电容分压器和电磁单元组成的电压互感器，其原理示意图如图3-12所示。

图3-12 电容式电压互感器原理示意图

U₁—母线电压 C₁—高压臂电容 C₂—低压臂电容 L—补偿电抗器 T—中间变压器

电容式分压器输入为高压端和地端，输出为中压端和地端。根据电容分压原理可得

AIS用电子式电压互感器使用时需要与一次母线并联，主要由电容分压器、复合绝缘子、底座、采集器和合并单元构成。电容分压器密封在复合绝缘子内，内部充有SF₆气体绝缘，采集器安装在底座的接线盒内，采用直流供电。合并单元通过光缆接收采集信息。在底座上设计有充气接口，用于产品的气体回收及充气。AIS用电子式电压互感器结构示意图如图3-13所示。

图3-13 AIS用电子式电压互感器结构示意图