一种电容式电压互感器现场试验方法的研究

第３３卷第２期　２０１４年６月　青海电力　Ｖ０１．３３　Ｎｏ．２　ＱＩＮＧＨＡＩ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　Ｊｕｎ．，２０１４　一种电容式电压互感器现场试验方法的研究　李振东　，曹建安　，余顺花　（１．国网青海省电力公司电力科学研究院，青海西宁８１０００８；２．西安交通大学，陕西西宁８１０００８）　西安７１００４９；　３．国网青海省电力公司经济技术研究院，青海摘要：针对目前电压互感器现场误差试验现状，介绍一种新型电压互感器现场试验方法，并通过试验验证　了并联谐振升压试验装置的可行性。　关键词：电能计量；　电容式电压互感器；误差试验；并联谐振　中图分类号：ＴＭ４５１　．２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—８１９８（２０１４）０２—００１８—０５　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｆｉｅｌｄ　Ｔｅｓｔ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ａ　Ｃａｐａｃｉｔｏｒ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ＬＩ　Ｚｈｅｎｄｏｎｇ　，ＣＡＯ　Ｊｉａｎ　ａｌｌ　，ＹＵ　Ｓｈｕｌｌｈｕａ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｇａｉｎｓｔ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｆｉｅｌｄ　ｅｒｒｏｒ　ｔｅｓｔ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ａ　ｎｅｗ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ’Ｓ　ｉｆｅｌｄ　ｔｅｓｔ　ｍｅｔｈｏｄｓ，ｖｅｒｉｉｆｅｓ　ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｌｅ　ｏｆ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｒｅｓｏｎａｎｔ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｂｏｏｓｔｉｎｇ　ｔｅｓｔ　ｄｅｖｉｃｅ　ｂｙ　ｔｅｓｔｉｎｇ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：ｅｎｅｒｇｙ　ｍｅｔｅｒｉｎｇ；　ｃａｐａｃｉｔｏｒ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；　ｅｒｒｏｒ　ｔｅｓｔ；ｐａｒａｌｌｅｌ　ｒｅｓｏｎａｎｔ　电能计量是发、供、用电三方经济核算的重要　依据，为保证各方利益及电能计量公正性和准确　性，对关系到贸易结算的电能计量器具必须由计　量技术部门进行强制检定。发电厂和变电站的电　力互感器大多数情况下不能拆离现场，只能在现　场进行误差检定。　压器ｃ　和　装在瓷套内，中间变压器、补偿电抗　及所有附件都装在铁壳箱体内，其典型结构图如　图１所示，原理图如图２所示。　１　电容式电压互感器　电容式电压互感器（Ｃａｐａｃｉｔｏｒ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｔｒａｎｓ．　ｆｏｒｍｅｒ，以下简称ＣＶＴ），具有电磁式电压互感器　的全部功能，不存在铁磁谐振问题，同时可兼作载　波通信的耦合电容器，且耐雷电冲击性能比电磁　式电压互感器优越，对电气设备有一定的保护作　用，广泛应用于电力系统中　Ｊ。　电容式电压互感器总体上可分为电容分压器　和电磁单元两大部分。电容分压器由高压电容　Ｃ　及中压电容Ｃ　组成；电磁单元由中间变压器、　补偿电抗器及限压装置、阻尼器等组成。电容分　ｌ一防晕环；２一耦合电容器；３一屏蔽罩；４一高压电容Ｃ　；　５一中压电容器Ｃ２；６一中压套管；７一电磁单元油箱；　作者简介：李振东（１９７８一），男，高级工程师，从事电能计量工作。　收稿日期：２０１４—０３—１０　第２期　李振东，等：一种电容式电压互感器现场试验方法的研究　１９　８一二次接线端子盒；９一低压套管；１０一分压电容器；　ｕｒ—　中间变压器一次绕组；觇～舭一补偿电抗器　电压互感器的误差试验，试验线路接线如图３所　不…３１　一　绕组；ｚ一阻尼器　图１　电容式电压互感器结构图　［　［：　：　Ｃ．一高压电容（主电容器）；Ｃ２一中压电容（分压电　容器）；卜中间变压器；　一补偿电抗器；　保护装　置；Ｋ一中压接地开关；Ｄ一谐振阻尼器；１ｏ１ｎ一主一　次绕组；２０２ｎ一主二次绕组；如　一剩余电压绕组　图２　电容式电压互感器原理图　电容式电压互感器利用容抗分压原理，将一　次高电压按Ｋ＝（Ｃ　＋Ｃ　）／Ｃ　的比例分压于　作为输出电压。补偿电抗器与分压电容形成串联　谐振，使　ＵＣ：，经中间变压器降为二次电压　标准值（１００　Ｖ、１００／３　Ｖ和１００／，／￣Ｖ），作为电压　信号送人计量及继电保护装置。耦合电容器低压　端Ⅳ端子连接滤波器，以传送载波高频信号，不　传送载波时，Ⅳ端子必须和　端子可靠连接，并接　地。补偿电抗器主要用以补偿容抗压降随二次负　荷变化对ＣＶＴ准确度的影响；阻尼器主要用于消　除二次回路短路、断路及冲击作用下，可能产生的　瞬态过电压，防止补偿电抗器、中间变压器和分压　电容器的绝缘损坏，同时防止多次谐波谐振引起　的继电保护误动作　。　２现场误差试验　目前，青海省开展３３０　ｋＶ电压互感器误差试　验依据ＪＪＧ３ｌ４—２０１Ｏ《测量用电压互感器检定规　程》、ＪＪＧ１０２１＿２００７《电力互感器检定规程》提供　的电容式比例标准器外推方法，使用Ｓ　压缩气　体标准电容器和电容分压箱以及１１０　ｋＶ标准电　压互感器组成电容式电压比例标准装置，４节或　６节可调电抗器和１台试验变压器组成升压装　置，利用串联谐振原理升压实现对３３０　ｋＶ电容式　。　Ｃ　一高压标准电容器；Ｐｏ一标准电压互感器；Ｙ。、　一电压负荷箱；　，～　一谐振电抗器；ｃＶＴ一电　容式电压互感器　图３　用电容分压器检验电容式　电压互感器的线路　现场误差试验可分为两步：首先在测试误差　数据之前，利用１１０　ｋＶ标准电压互感器作标准，　对误差测量装置进行校准；然后利用校准后的误　差测量装置测试被试ＣＶＴ。整个试验过程需将　测试仪器、可调电抗器、试验变、标准装置及各种　线缆等用大量人力进行搬卸、组装、接线、调试等　操作后才能进行试验。其中电抗器为环氧浇注式　电抗器，单节电抗重４０　，需６节搭接在一起，高　度近２　ｍ。架设一次试验设备只能进行一组电压　互感器试验，需将试验设备进行重复拆装、调试，　费时费力，现场劳动强度大，安全风险大，工作效　率低，同时操作过程繁琐，试验数据稳定性差，在　人力装载运输过程中容易发生碰撞而影响设备精　度甚至损坏仪器设备。因此，急需一种方法改进　试验过程，提高试验效率。　３现场试验方法的改进　３．１　并联谐振升压原理　采用带中压补偿试验变压器与标准电压互感　器一体化配置的升压方案，升压装置采用谐振试　验变压器，从试验变压器抽出中压抽头用于连接　电动可调无功补偿电抗器，以补偿被试电压互感　器的容性无功分量，从而提高试验变压器的输人　２０　青海电力　第３３卷　功率因数，减小输入电源容量，保证试验容量与　的输入电压及试验变的变比有关，从而无须担心　３３０　ｋＶ电压互感器匹配。原理图如图４所示。　图４带中压补偿试验变压器　与标准电压互感器一体化原理图　连接被试电压互感器并将可调电抗器折算至　高压侧的等效电路图如图５所示。　一　ｃ２　’一　砘Ｒ＾工ｂ。６Ｉ　１Ｕｌ／　一谐振变输出电压／输入电压；Ｌ】／　／　一谐振　变输入绕组漏抗／高压绕组漏抗／中压绕组漏抗；Ｌ４／　Ｌ　／　一标准　一次漏抗／Ｚ．次绕组漏抗／二次负载　漏抗；Ｌ　／Ｌ。一被试ＣＶＴ二次绕组漏抗／Ｚ．次负载漏　抗；　，一可调电抗器电抗量；Ｒ　／Ｒ　／Ｒ３一谐振变输入　绕组阻抗／高压绕组阻抗／中压绕组阻抗；Ｒ４一高压　引线阻抗；　５／Ｒ６／Ｒ　。一标准ＰＴ一次阻抗／Ｚ．次阻抗／　二次负载阻抗；Ｒ　一一体化设备高压输出引线阻抗；　Ｒ８／尺　一被试ＣＶＴ二次阻抗／Ｚ．次负载阻抗；Ｒ。一可　调电抗器阻抗；Ｃ　一高压引线及杂散等效电容量；　Ｃ：一被试ＣＶＴ等效电容量。　’　备注：１）标准ＰＩ１及被试ＣＶＴ仅考虑一个二次绕组；　２）以上电感、电阻等为折算到Ｕ　高压一次侧　等效数值（除Ｒ　和，Ｊ　外）。　图５　等效电路图　由图５可知，本方法采用与传统串联谐振升　压不同的并联谐振升压方式，ｕ　／　＝Ｎ为试验　变压器变比，可见高压一次回路电压只与试验变　类似串联谐振现场升压至额定电压比较困难的情　况。　设，可调电抗器完全补偿被试电压互感器的　电容量，回路发生并联谐振，即：　∞∞（Ｉ　等等　）　丽Ｊ　一　＝　ｏ）Ｃｘ㈩　）　总负载电容　＝Ｃ，＋Ｃ　，为高压引线杂散电　容及ＣＶＴ电容之和；Ｌ　为谐振变输入绕组感抗　Ｌ　折算至一次侧的等效电感值。由于电阻分量　与电感分量相比相对较小，可忽略不计，得到以下　卒　偿电感量Ｌ　￡，＋　。　标准电压互感器总体电感量：，Ｊ　，而标准电压互感器二次绕组感抗　和标准电压互感器二次负载感抗　的数值较　小，在此可忽略不计，因此Ｌ　Ｌ　。　被试电压互感器总体电感量：　＋　。，同　理　忽略不计，因此　。。　髓感　＝并　淄　（２）　总电容Ｃｘ＝Ｃ　＋Ｃ２　（３）　谐振时电阻Ｒ＝［（Ｒ　＋　＋　。。）∥（Ｒ　＋　尺　０）∥　＋尺　］∥（尺，＋　）∥Ｒ　∥尺　。　（４）　品质因数Ｑ：　（５）　由上述分析可知，Ｑ值大小与试验变的输出　绕组阻抗、可调电感器阻抗、标准互感器等效阻　抗、被试电压互感器等效阻抗及接线电阻等有关。　在不考虑试验变输入阻抗及漏抗的微小影响下，　系统输入容量为一次试验容量除以值，可大大减　小系统的输入容量，其输入电源容量关系式与串　联谐振相同。　３．２并联谐振试验装置　基于以上原理，试制了并联谐振升压试验装　置，它由标准电压互感器和谐振升压系统组成，采　用ＧＩＳ式结构，把标准电压互感器和谐振升压系　统设计为一体，采用Ｓ　气体绝缘方式，将高压由　单个套管引出，具有集成度高、噪声小、使用稳定、　接线方便等优点，有效解决了串联谐振升压方式