Hvad er en kapacitiv spændingstransformator?

Hvad er en kapacitiv spændingstransformator?

Definition: En kapacitiv spændingstransformator (CVT), også kendt som en kapacitiv potensialtransformator, reducerer høje indgående signaler for at give lavspændings-signaler, der let kan måles af måleinstrumenter.

Kapacitiv potensialdivider, induktiv komponent og hjælpetransformator er de tre hovedkomponenter i en kapacitiv potensialtransformator.

Hvorfor er en kapacitiv spændingstransformator (CVT) nødvendig?

Når man måler høje spændinger over 100 kV, er en højisolations-transformator påkrævet. I forhold til almindelige transformatorer er højisolations-transformatorer ret dyre. For at reducere omkostningerne anvendes kapacitive spændingstransformatorer i systemet. CVTs er billige, og deres ydeevne er ikke betydeligt dårligere end den hos højisolations-transformatorer.

Arbejdsgang for kapacitiv spændingstransformator

Kapacitiv potensialdivider anvendes sammen med hjælpetransformator og induktiv komponent. Kapacitiv potensialdivider reducerer ekstra-høje-spændingssignaler til lavspændings-signaler. Udgangs-spændingen fra kapacitiv spændingstransformator reduceres yderligere med hjælp fra hjælpetransformator.

Se skematikken for kapacitiv spændingstransformator.

Opstilling af kondensator eller potensialdivider

Kondensator eller potensialdivider er forbundet over linjen, hvis spænding skal måles eller kontrolleres. Antag at C1 og C2 er kondensatorerne, der er forbundet over transmissionslinjen. Udgangen fra potensialdivideren fungerer som input til hjælpetransformator.

I forhold til kondensatoren placeret tæt på transmissionslinjen har kondensatoren placeret tæt på jorden en højere kapacitetsværdi. En høj kapacitetsværdi betyder, at impedansen for denne del af potensialdivideren bliver lav. Dette resulterer i, at lave spændinger transmitteres til hjælpetransformator. Hjælpetransformator reducerer yderligere spændingerne.

N1 og N2 er antallet af vindinger i primær- og sekundærvindingen af transformator henholdsvis. Måleren, der bruges til at måle lavspændings-værdien, er resistiv, mens potensialdivideren er kapacitiv. Derfor opstår der en faseskift, hvilket påvirker udgangen. For at løse dette problem forbinder man en induktor i serie med hjælpetransformator. Denne induktor L indeholder leckageflukten fra hjælpevindingen af hjælpetransformator. Induktansværdien er givet ved

Induktansværdien er justerbart. Induktansen anvendes til at kompensere for spændingsfald, der opstår i transformator pga. nedgang i strøm fra potensialdivider. Imidlertid kan der ikke opnås fuld kompensation i praksis pga. induktans-tab. Spændings-forholdet for transformatoren udtrykkes som

Da værdien af C1 er større end C2, er værdien af C1/(C1 + C2) lille, hvilket gør det muligt at opnå en lav spænding. Spændings-forholdet for kapacitiv potensialtransformator er uafhængigt af belastningen. Her refererer belastningen til lasten, der bæres af sekundærvindingen af transformator