Аппараты высокого напряжения - Конденсаторные TH

Для измерения высокого напряжения и питания реле могут быть использованы емкостные делители напряжения. Принципиальная схема подобного устройства приведена на рис. 10.15. Делитель состоит из двух ступеней конденсаторов C1 и С2 .
В чисто емкостной цепочке (цепь АХ отключена) напряжение делится обратно пропорционально емкостям. Емкость конденсатора С2 на порядок больше, чем С1, и сквозной ток, текущий по цепочке, определяется емкостью С1. Емкость конденсатора С2 выбирается так, чтобы напряжение на ней находилось в пределах 4000—12 000 В.
Для дальнейшего понижения напряжения применяется TH нормального исполнения. Напряжение Uc, полученное на нижней ступени, через реактор Р подается на этот TH. Нагрузка, имеющая номинальное напряжение 100 В, включается на вторичную обмотку ΤΗ ах.
Если TH подключить к конденсатору С2 без реактора Р, то напряжение на нижней ступени с ростом нагрузки начинает падать вследствие уменьшения входного сопротивления TH. В результате напряжение на нагрузке в значительной степени зависит от ее величины.  При КЗ на вторичной стороне (U'=0) вследствие явлений резонанса на С2 появится большое напряжение, которое может привести к пробою этого конденсатора. Для ограничения этих перенапряжений параллельно нижней ступени ставится разрядник Для устранения этого опасного режима во вторичной цепи TH рекомендуется ставить отключающий аппарат, который отключает ток КЗ в цепи нагрузки
До последнего времени в качестве емкостного делителя использовались конденсаторы, образуемые обкладками конденсаторной бумажно-масляной или барьерной изоляции Из-за малой емкости верхней ступени C1 выходная мощность установки мала (15 В-A при изоляторе на напряжение 110 кВ). Погрешность по напряжению достигает 5 а угловая погрешность доходит до 5 °.
В связи с широким применением высокочастотной связи по проводам высокого напряжения и использованием защит, работающих на высокой частоте, начали применять делители, созданные специальными конденсаторами с относительно большой емкостью Это позволило значительно увеличить мощность, снимаемую с делителей, которая при высоких напряжениях может достигать 1000 В-А.
Для развязки цепей высокой частоты и промышленной частоты последовательно с реактором Р включается заградитель 3, который не пропускает токов высокой частоты из блока релейной защиты ВЧ в TH (см рис 10 15).
В СССР выпускаются делители на мощности до 300 В-А класса точности 1,0 Исследования показали, что возможно создание делителей класса точности 0,2
Ввиду того что конденсаторы связи, используемые для создания делителей, имеют допуски на емкость, в реальных установках реактор и TH имеют возможность подгонки своих параметров Индуктивность реактора изменяется за счет размера воздушного зазора в стыках магнитопровода и за счет обмотки реактора TH имеет также регулировку коэффициента трансформации с помощью отпаек В настоящее время для питания потребителей небольшой мощности от сети высокого напряжения применяется та же идея, что и в рассмотренном конденсаторном TH.
Сравнение стоимости делителя и каскадных TH показывает, что делители целесообразно применять при напряжениях выше 110 кВ
Делитель обеспечивает равномерное распределение напряжения в верхней ступени благодаря относительно большой емкости входящих в него конденсаторов В TH этот вопрос усложняется с ростом номинального напряжения, когда количество элементов возрастает.
При напряжениях 400 кВ и выше стоимость делителя примерно в 2 раза ниже стоимости TH При напряжении ниже 110 кВ использование делителя не дает ощутимого эффекта.

Недостатком емкостных делителей является склонность к перенапряжениям, появляющимся вследствие феррорезонансных явлений Дело в том, что наличие конденсаторов и нелинейной индуктивности создает возможность появления резонанса не только на основной частоте, но и на низших частотах, субгармониках. Это опасно с точки зрения прочности изоляции, а также создает искажения, которые ведут к ложному срабатыванию защиты. Возможно даже повреждение присоединяемых приборов.
В настоящее время разработано много схем, эффективно ограничивающих эти перенапряжения
Работа делителя зависит также от изменения частоты измеряемого напряжения, так как возможны нарушения условия резонанса реактора и конденсаторов.