キャパシティブ電圧トランスフォーマとは何か

キャパシティブ電圧変換器とは何ですか？

定義：キャパシティブ電圧変換器（CVT）またはキャパシティブ電位変換器は、高電圧の入力信号を測定装置で容易に測定できる低電圧信号に変換します。

キャパシティブ電位分割器、インダクティブ要素、および補助変圧器がキャパシティブ電位変換器の3つの主要な構成要素です。

なぜキャパシティブ電圧変換器（CVT）が必要なのでしょうか？

100 kV以上の高電圧を測定する場合、高度に絶縁された変圧器が必要です。通常の変圧器と比較して、高度に絶縁された変圧器は非常に高価です。コストを削減するために、システムにキャパシティブ電圧変換器が使用されます。CVTは安価であり、その性能は高度に絶縁された変圧器と比べて大きく劣るものではありません。

キャパシティブ電圧変換器の動作原理

キャパシティブ電位分割器は補助変圧器とインダクティブ要素と共に使用されます。キャパシティブ電位分割器は超高電圧信号を低電圧信号に変換します。キャパシティブ電圧変換器の出力電圧は補助変圧器の助けを借りてさらに降圧されます。

キャパシティブ電圧変換器の回路図を参照してください。

コンデンサまたは電位分割器の配置

コンデンサまたは電位分割器は、測定または制御する電圧がある線路間に接続されます。C1とC2が送電線に接続されているコンデンサだと仮定すると、電位分割器の出力は補助変圧器への入力となります。

送電線に近いコンデンサよりも接地に近いコンデンサの方が容量値が高いです。高い容量値は、その部分の電位分割器のインピーダンスが低いことを意味します。そのため、低電圧が補助変圧器に伝送されます。補助変圧器はさらに電圧を降圧します。

N1とN2はそれぞれ変圧器の一次巻線と二次巻線の巻数です。低電圧値を測定するメーターは抵抗性であり、一方で電位分割器は容量性です。そのため、位相ズレが発生し、出力に影響を与えます。この問題を解決するために、補助変圧器と直列にインダクタが接続されます。このインダクタLには補助変圧器の補助巻線からのリークフローが含まれています。インダクタンスの値は以下の式で与えられます

インダクタンスの値は調整可能です。インダクタンスは、電位分割器からの電流の減少により変圧器内で発生する電圧降下を補償するために利用されます。しかし、実際の運用では、インダクタンス損失のために完全な補償は達成できません。変圧器の電圧変換比は以下の式で表されます

C1の値がC2よりも大きいため、C1/(C1 + C2)の値は小さく、低電圧を得ることができます。キャパシティブ電位変換器の電圧変換比は負荷に依存しません。ここで、負荷とは変圧器の二次巻線が持つ負担を指します。