在牵引供电系统中,由于谐波谐振带来的电压异常现象时有发生,严重的电压质量问题会造成列车或者地面设备损耗增加、绝缘破坏,甚至列车停运等后果。车顶电压互感器作为列车车顶高压电气设备中唯一的电压转换设备,将接触网的高电压转换成二次侧的低电压,给列车上的二次测量设备或者继电保护装置供电。在工频状态下,电压互感器可以准确地将接触网电压转换成二次侧低电压;在谐波条件下,电压互感器的谐波传变误差将增大,不能保证电压测量的准确性。因此,需要研究车顶电压互感器的谐波传变特性,掌握谐波下电压互感器传变规律,探讨影响电压互感器谐波测量准确度的因素,提高电压互感器在谐波下的测量准确度,保证列车二次设备可靠稳定地工作,使得列车能够安全稳定运行。本文针对列车车顶高压电压互感器在谐波下的测量问题进行研究,通过理论分析和试验测量相结合的方法,研究了谐波下影响电压互感器传变误差的因素,在实验室实际测量了不同厂家电压互感器在谐波下的传变误差,建立可以准确反映电压互感器谐波下的电压误差的谐波模型,对谐波下电压互感器的传变误差进行修正,并最终进行了试验验证。主要研究工作如下:(1)从电压互感器结构角度出发,介绍车顶电压互感器与传统变压器的异同,从理论上分析谐波电压对电压互感器各个参数的影响,并对一个实际的车顶电压互感器进行参数计算。(2)对电压互感器的谐波传变误差做了实验室试验测量工作。为了研究电压互感器一次侧的接触网电压变化对其传变特性的影响,分别做了纯谐波试验、基波和谐波叠加试验,通过测量电压互感器一次侧和二次侧电压,进行FFT分析,得到一次侧电压对电压互感器谐波传变特性影响的规律。(3)建立可以准确反映电压互感器谐波传变特性的模型,分析了模型各个参数对电压互感器传变特性的影响。对电压互感器的传输函数进行推导分析,通过一系列试验得到电压互感器模型的各个参数,提出基于传输特性和短路试验的电容参数获取方法,在MATLAB/Simulink中建立电压互感器谐波模型,通过改变不同参数的大小,得到各个参数对电压互感器谐波传变特性的影响。(4)校正谐波下电压互感器的测量误差,采用二次多项式对实际变比拟合,对相位差采用线性拟合,得到电压互感器的实际变比和相位差与频率之间存在的规律。采用拟合后的电压比和相位差对电压互感器的谐波误差进行校正。通过试验验证了校正方法具有一定的准确性,为解决车顶电压互感器的谐波测量问题提供新的思路。