王毓琦，楊 劍，劉 濤，張仲耀

（國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250003）

周圍物體狀態(tài)對(duì)500 kV CVT現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)影響研究

王毓琦，楊 劍，劉 濤，張仲耀

（國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250003）

和出廠試驗(yàn)不同，電容式電壓互感器（CVT）誤差特性受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素影響較大。為提高500 kV CVT現(xiàn)場(chǎng)誤差檢驗(yàn)的準(zhǔn)確度，通過大量的單一變量實(shí)驗(yàn)，結(jié)合互感器原理，系統(tǒng)分析周圍物體狀態(tài)對(duì)互感器現(xiàn)場(chǎng)誤差檢驗(yàn)的影響，并計(jì)算出各種狀態(tài)對(duì)500 kV CVT現(xiàn)場(chǎng)誤差檢驗(yàn)比值差和相位差的影響量。分析結(jié)果對(duì)解決500 kV CVT現(xiàn)場(chǎng)誤差檢驗(yàn)問題具有指導(dǎo)意義。

電容式電壓互感器；周圍物體狀態(tài)；現(xiàn)場(chǎng)誤差檢驗(yàn)

0 引言

目前山東省500 kV變電站內(nèi)，500 kV進(jìn)線以及主變高壓側(cè)的電壓互感器一般使用電容式電壓互感器（CVT）。隨著特高壓入魯工程的推進(jìn)，僅與特高壓濟(jì)南站和濰坊站配套的500 kV等級(jí)的CVT就增加30余組，加上統(tǒng)調(diào)電廠500 kV上網(wǎng)關(guān)口計(jì)量點(diǎn)的CVT首檢或周檢，2016年計(jì)量中心500 kV CVT現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)超過40組。500 kV CVT已經(jīng)成為關(guān)口電能計(jì)量裝置的重要組成部分，直接關(guān)系到電能計(jì)量的準(zhǔn)確度和電量貿(mào)易結(jié)算［1］。與傳統(tǒng)電磁式電壓互感器相比，CVT雖具有絕緣強(qiáng)度高、體積小，成本低等優(yōu)勢(shì)，但其誤差特性受外界環(huán)境影響較大［2］。變電站內(nèi)電磁環(huán)境復(fù)雜，CVT現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)誤差容易受到影響［3］。

目前國內(nèi)缺少關(guān)于周圍物體狀態(tài)對(duì)500 kV CVT現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)影響的系統(tǒng)、全面的研究。研究以500 kV CVT為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，設(shè)計(jì)大量的單一變量對(duì)比實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)、全面的分析［4］。旨在將周圍物體狀態(tài)分類，并統(tǒng)計(jì)出各種狀態(tài)對(duì)500 kV CVT現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)比值誤差和相位誤差的影響程度，以保證現(xiàn)場(chǎng)誤差檢驗(yàn)的準(zhǔn)確，為正確開展500 kV CVT現(xiàn)場(chǎng)誤差檢驗(yàn)提供指導(dǎo)規(guī)范［5］。

1 誤差影響

CVT主要是由電容分壓器和電磁單元組成［6］。CVT電路如圖1所示，電容分壓器由高壓電容器C1和高壓電容器C2組成，利用容抗分壓，分壓后的等值電壓為串聯(lián)電容C2上的分壓［6］。

目前，500 kV CVT的現(xiàn)場(chǎng)誤差檢驗(yàn)采用串聯(lián)諧振方法，使用的設(shè)備有勵(lì)磁變壓器、調(diào)壓器、電抗器、標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器、負(fù)載箱、校驗(yàn)儀等［7］。通過調(diào)整高壓電抗器的感抗值與CVT容抗值相等，使電路呈純阻性，回路產(chǎn)生震蕩，試品上的電壓是勵(lì)磁變高壓端輸出電壓的Q倍。其中，Q為品質(zhì)因數(shù)［7］。

圖1 CVT電路圖

電磁單元誤差特性相對(duì)穩(wěn)定，受外界環(huán)境影響較小。電容分壓器為軸向結(jié)構(gòu)［8］，周圍物體產(chǎn)生的雜散電容不可避免地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)誤差檢驗(yàn)的準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響［9］。電容分壓器的分壓比由高壓電容器C1和高壓電容器C2的比值決定［9］，周圍物體狀態(tài)主要通過雜散電容改變電容分壓器的分壓比，影響現(xiàn)場(chǎng)誤差檢驗(yàn)的準(zhǔn)確度［10］。變電站內(nèi)500 kV CVT附近的避雷器、接地桿塔、高壓套管等設(shè)備均能對(duì)CVT的現(xiàn)場(chǎng)誤差檢驗(yàn)造成影響。尤其是新建變電站和擴(kuò)建間隔，周圍物體的帶電狀態(tài)無法確定。因此，根據(jù)周圍物質(zhì)的帶電狀態(tài)，將周圍物體分為懸空周圍物體、等電位周圍物體、接地周圍物體。

2 實(shí)驗(yàn)過程及原理

為了排除外界因素干擾，確定周圍物體對(duì)500 kV CVT現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)誤差的影響，實(shí)驗(yàn)采用單一變量法。在兩次對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，只改變單個(gè)變量，避免其他因素的影響，確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，實(shí)驗(yàn)方案如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)方案

將高壓電容器放置在固定位置，模擬周圍物體。通過改變高壓電容器的帶電狀態(tài)，測(cè)試電容器在不同的帶電狀態(tài)下對(duì)500 kV CVT現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)誤差的影響。為了進(jìn)一步研究不同狀態(tài)的周圍物體在不同距離對(duì)現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)誤差的影響量，分別就不同帶電狀態(tài)進(jìn)行距離實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1～3所示。表1、表2、表3分別為周圍物體在距離 500 kV CVT 3.5m、6m、9m條件下，周圍物體懸空、等電位、接地3種情況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表1 3.5m凈空距離各帶電狀態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 6m凈空距離各帶電狀態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表3 9m凈空距離各帶電狀態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 數(shù)據(jù)分析

現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，周圍物體不可避免地存在。另外，周圍物體是等電位還是接地，以及懸空時(shí)的狀態(tài)，均可能造成差異。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析對(duì)比，可得出以下結(jié)論。

CVT周圍物體狀態(tài)為懸空與接地的差異：懸空狀態(tài)時(shí)，CVT的雜散電容串聯(lián)物體自身阻抗接地，當(dāng)物體自身阻抗為零時(shí)，懸空與接地狀態(tài)相同，準(zhǔn)確度變動(dòng)很小。

CVT周圍物體狀態(tài)為懸空與等電位的差異：等電位狀態(tài)時(shí)，物體與電容器疊柱因相互之間存在不同電位點(diǎn)的原因，均向?qū)Ψ捷斔碗s散電流，電容器疊柱自上而下的單元電容器，輸出的雜散電流為逐漸減小，電容器疊柱自上而下的單元電容器，輸入的雜散電流為逐漸增大，使懸空狀態(tài)時(shí)的疊柱上部的電壓分布高的情況，改變?yōu)榈入娢粻顟B(tài)時(shí)的疊柱下部的電壓分布高的情況，并且會(huì)改變疊柱各單元電容器的電壓分布，導(dǎo)致準(zhǔn)確度正偏。

CVT周圍物體狀態(tài)為等電位時(shí)，分布改變?cè)酱?，影響程度越大；電容器疊柱高度越高及電壓越高，電壓分布改變?cè)酱?，影響程度越大?/p>

CVT周圍物體狀態(tài)為等電位時(shí)，周圍物體距離越近，相互之間雜散電流越大，影響程度越大，但由于疊柱上部單元和下部單元的雜散電流都增大，最終影響差異不大。

4 結(jié)語

通過大量的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，就周圍物體狀態(tài)對(duì)500 kV CVT現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的比值差和相位差的影響進(jìn)行了研究，統(tǒng)計(jì)出懸空、等電位、接地3種帶電狀態(tài)的物體對(duì)CVT現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的比值差和相位差影響量，并分析出不同帶電狀態(tài)物體與CVT的距離對(duì)CVT現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的誤差影響趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論對(duì)有效開展500 kV CVT現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)工作具有指導(dǎo)意義。

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Research on the Influence of Surrounding Objects on 500 kV CVT Field Calibration

W ANG Yuqi，Y ANG Jian，LIU Tao，ZHANG Zhongyao
（State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China）

Different from release testing，the error characteristic of CVT is influenced by environmental factors.In order to improve the accuracy of the error testof 500 kV CVT field calibration，based on a large number of single variable experiments，combined with the principle ofmutual inductor，the effect of the state of the surrounding objects on the field error test of the transformer is analyzed systematically，and the effects of various states on the ratio error and phase difference of 500 kV CVT field error testare calculated.The analysis resultsare ofguiding significance to solve the problem of500 kVCVT field error test.

CVT；state of surrounding objects；field error test

TM930

：A

：1007－9904（2017）08－0032－03

2017－02－02

王毓琦（1990），男，工程師，主要從事電能計(jì)量工作。