高压电能表中电容分压器稳定性试验分析_康兵
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高压开关柜的可靠性和稳定性分析摘要:高压开关柜是电力系统中的重要设备之一,其可靠性和稳定性对电力系统的运行安全和稳定性具有重要影响。
本文将从设计、制造以及运行维护等方面对高压开关柜的可靠性和稳定性进行综合分析,并提出相应的解决方案,以期提高高压开关柜的可靠性和稳定性,确保电力系统的安全运行。
1. 引言高压开关柜作为电力系统的核心设备之一,在电力传输和分配中承担着重要作用。
其可靠性和稳定性直接影响到电力系统的运行安全、可靠性和经济性。
因此,对高压开关柜的可靠性和稳定性进行深入的研究是至关重要的。
2. 设计可靠性分析(1)设计输入要准确:高压开关柜的设计输入应当准确无误,不论是电压等级、电流负荷还是环境条件等都需要清晰明了的约定。
在设计过程中,需对输入数据进行仔细检查和验证,确保设计满足系统需求。
(2)独立设计审查:在设计完成后,应进行独立的设计审查,通过多方的审查和讨论,发现和纠正潜在的设计问题,确保高压开关柜的可靠性。
(3)合理布置和选择元件:在设计高压开关柜时,应合理布置不同元件的间距和位置,以减少介电强度和温度升高对元器件的影响。
同时,选择可靠性高、性能稳定的元器件,可以提高整个开关柜的可靠性。
3. 制造可靠性分析(1)材料选择:在制造高压开关柜时,应选择优质材料,杜绝使用次品和假冒伪劣材料。
同时,对每个元器件和配件的质量进行严格检查和测试,确保制造过程符合标准要求。
(2)工艺控制:制造过程中的每个环节都应进行严格的工艺控制,从原材料到组装工序,都需要有完善的质量控制和检验体系。
这样可以有效地减少制造中的问题,提高高压开关柜的制造质量和可靠性。
4. 运行维护可靠性分析(1)定期维护检查:高压开关柜在投入运行后,需要定期对其进行维护检查。
这包括对绝缘和导电部件的维护、机械操作机构的检查以及各种保护和监测装置的功能检测等。
定期维护检查可以及时发现问题并采取相应的措施,以保证高压开关柜的正常运行。
一起500kV断路器均压电容介损超标问题的分析摘要:某500kV变电站500kV断路器断口均压电容在现场10kV电压下介损超标,通过分析断口均压电容的特性,并在现场排除各种干扰,将其进行高电压介损试验。
试验结果表明由于卡登效应的影响,在10kV电压下测得的介损值远高于实际电压下的介损值。
高电压介损试验可以消除卡登效应的影响,能更真实的反映断口均压电容在运行状况下的介损情况。
关键词:均压电容,介损超标,断路器电气试验引言500kV断路器一般由两个以上的断口构成,为了使各断口间的电压均匀分布,改善断路器的开断能力,断口间通常加装并联均压电容器。
在开断近区故障时,电容可以降低断口高频恢复电压上升限度,避免在断口开断后因电压分布不均匀而造成损坏。
断路器断口均压电容器通常采用瓷套外壳,元件全部串联,内部带补偿浸渍剂以及随运行温度变化而体积变化的金属波纹管。
其材料、工艺及质量与其它电容器基本相同。
介质损耗因数tanδ是反映高压断路器断口间并联均压电容(以下简称均压电容)绝缘性能的一项重要指标,在现场预试工作中,通过测量介损值的大小来判断均压电容的整体受潮、劣化变质等缺陷。
由于试验现场存在强磁场、感应电等条件干扰,使断路器均压电容可能出现在10kV试验电压下介损值tanδ偏大,不能真实反映设备的绝缘状态。
1现场例行试验数据分析2017年11月4日,某局变电所一次检修班对所辖桂林站500kV桂山甲线间隔5043断路器均压电容进行试验时,发现5043断路器B相均压电容10kV下介损值均超过《电力设备检修试验规程》(Q/CSG1206007-2017)所规定:断路器断口间并联电容如采用油纸绝缘,10kV试验电压下tanδ不大于0.5%的注意值。
现场采用高空车进行接线,对断口均压电容金属连接部分、瓷瓶进行清洁、擦拭,确保试验接线夹接触良好,排除过渡电阻、污秽、温度、湿度等因素对试验数据的影响,试验过程中尽可能排除感应电干扰,多次进行试验,得出数据进行对比分析。
500kV电容式电压互感器的运行监视及故障分析处理摘要:电力的快速发展使我国其它行业发展非常迅速。
为了降低500kV电容式电压互感器(CVT)故障导致电量计量错误或事故的风险,依据CVT工作原理及特点,结合某水电站运行实例,用正接、反接屏蔽和自激法分析了运行中CVT出现的典型故障和原因。
关键词:500kV电容式电压互感器;运行监视及故障分析处理引言电力的发展奠定了我国整体经济发展的基础。
电容式电压互感器(CVT)在运行过程中误差稳定性不高,易出现计量误差超差现象,直接影响电能计量的准确性。
1 CVT工作原理电容式电压互感器(CVT)由电容分压器和电磁单元两部分组成,其设计和相互连接使电磁单元的二次电压实质上正比于一次电压,且相位差在连接方向正确时接近于零。
C1是由C11、C12、C13组成电容分压器的高压电容,C2是电容分压器的中压电容,载波耦合电容器C是由C1和C2组成;500kVCVT共有三节瓷套,C11在上节瓷套中,C12在中节瓷套中,C13和C2在下节瓷套中并由法兰和电磁部分连接在一起;T为中间电压变压器,将中间电压降为100/槡3V和100V两种电压输出,并按一定精度提供一定的输出容量,供电压测量、功率测量及二次继电保护用;P为保护装置,作用是限制补偿电抗器上的过电压,并参与抑制铁磁谐振;XL为补偿电抗器,XL与T的漏抗一起,与电容分压器的等值容抗在工频下处于串联谐振状态,以补偿电容分压器的容抗压降,使电容式电压互感器的二次输出精度高、输出容量大。
Z为阻尼装置,是由速饱和电抗器与电阻串联组成,其作用是阻尼电容式电压互感器可能出现的铁磁谐振。
在该CVT中,抑制铁磁谐振的回路有两个。
第一个是阻尼装置Z,由速饱和电抗器与电阻串联组成,并联于剩余电压绕组,其工作原理是利用速饱和电抗器具有一电压域阀值的特性,也就是当其端电压小于电压域阀值时,磁路不饱和,呈现很高的感抗,流过的电流很小,当其端电压大于电压域阀值时,磁路迅速深度饱和,流过的电流剧增。
电容式电压互感器电容元件损坏分析摘要:通过对500kV电容式电压互感器故障原因进行分析,提出一种通过监测二次电压相对变化情况来发现设备故障的方法。
这种方法可以及时有效的发现电容式电压互感器内部电容元件击穿故障,便于运行人员及早采取对应措施。
关键词:电容式电压互感器,二次电压,相对比较法,故障0引言电容式电压互感器(Capacitor Voltage Transformer,以下简称CVT)是由电容分压器和中间变压器组成的电气设备,它主要用于测量、继电保护、同步检测、长距离通信、遥测和监控等方面。
随着电网的快速发展,500kV主网的形成,500kV电压互感器基本上已全部采用电容式电压互感器,但是,由于受设计水平、制造工艺等多种因素的影响,存在一定的质量问题,严重时将会导致主绝缘击穿,甚至引起电容器爆炸,威胁电网的安全运行。
由于容性设备的绝缘在线监测技术尚不成熟,而500kV设备例行停电试验周期又比较长,难以及时发现设备缺陷故障,因此对于运行中的500kV电容式电压互感器二次电压的监测就显得尤为重要。
1 CVT原理简介电容式电压互感器,由电容分压器(包括主电容器C1,分压电容器C2)、中间变压器(T)、补偿电抗器L、保护装置RP及阻尼器Z等元件组成,它利用电容分压器将输电电压降到中压(10~20 kV),再经过中间变压器降压到100V或100/√3 V供给计量仪表和继电保护装置。
2 CVT异常情况2.1发现异常2010年9月16日,在对榆社500kV开闭站榆电一线进行例行试验工作中,测得榆电一线C相电压互感器中节电容器介损0.289%(超过规程要求的最大值0.2%),且电容量比原始值增加2.86%,后台二次电压显示偏高。
同时发现榆电一线B相电压互感器上节、中节电容量增大、且B相后台二次电压显示偏高。
该设备型号为TYD3500/-0.005H, 2004年出厂。
初步判断介损超标、电容量增大有两种可能:1.部分元件被击穿使电阻增大,从而导致介损增大,相应的电容量也增大;2.内部元件有受潮现象,同样引起电阻增大而使介损增大、电容量增大。
第1篇一、实验目的1. 了解电容器的参数及其测试方法;2. 掌握使用示波器、万用表等仪器进行电容器参数测试的操作技巧;3. 熟悉电容器参数对电路性能的影响。
二、实验原理电容器是一种储存电荷的电子元件,其参数主要包括电容量、耐压值、损耗角正切等。
电容量是指电容器储存电荷的能力,单位为法拉(F);耐压值是指电容器能够承受的最大电压,单位为伏特(V);损耗角正切是衡量电容器损耗性能的参数,其值越小,电容器性能越好。
电容器参数测试实验主要通过测量电容量、耐压值和损耗角正切等参数,来评估电容器的性能。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器:(1)示波器:用于观察电容器充放电波形;(2)万用表:用于测量电容器的电容量、耐压值和损耗角正切;(3)信号发生器:用于提供测试信号;(4)电容器:待测试的电容元件。
2. 实验材料:(1)测试电路板;(2)连接线;(3)电源。
四、实验步骤1. 连接电路:按照实验电路图连接测试电路,包括信号发生器、电容器、示波器、万用表等。
2. 测量电容量:(1)打开电源,调节信号发生器输出频率为1kHz,输出电压为5V;(2)使用万用表测量电容器的电容量,记录数据。
3. 测量耐压值:(1)使用万用表测量电容器的耐压值,记录数据;(2)将电容器接入测试电路,逐渐增加电压,观察电容器是否击穿,记录击穿电压。
4. 测量损耗角正切:(1)打开示波器,将示波器探头连接到电容器的两端;(2)使用信号发生器输出正弦波信号,调节频率为1kHz,输出电压为5V;(3)观察示波器显示的波形,记录电容器的充放电波形;(4)使用万用表测量电容器的损耗角正切,记录数据。
5. 数据处理与分析:(1)根据测量数据,计算电容器的电容量、耐压值和损耗角正切;(2)分析电容器的性能,比较不同电容器的参数差异。
五、实验结果与分析1. 电容量:根据实验数据,电容器A的电容量为10μF,电容器B的电容量为15μF。
2. 耐压值:电容器A的耐压值为50V,电容器B的耐压值为60V。
电力科技2016年09期︱207︱ 基于电容式电压互感器试验方法解析屈 前广西电网有限责任公司防城港供电局,广西 防城港 538000摘要:由于电容式互感器具备可靠性高、运行稳定、安全、价格低、能够用于载波通讯等特点,因而在电力系统中得到了广泛的使用。
近年来,随着电力系统500kv 电网的不断扩大,电容式电压互感器在实践过程中得到了应用也越来越广,在电力系统中500KV 是系统重要的部分,因此,做好500kv 电容互感器的安全稳试验,对于整体系统稳定有着重要作用,基于此,文章结合作者实际,探讨了500kv 电容式互感器试验方法以及相关的改进措施,以供参考。
关键词:电力系统;500kv;电容互感器;试验;措施中图分类号:TM451+.2 文献标识码:B 文章编号:1006-8465(2016)09-0207-01对500kv 电容式电压互感器进行试验,其主要的作用在于能够对设备的良好性能进行检验,这对于电网的稳定性与安全性有重要影响,因此,在实践过程中做好这方面的理论强化,提升试验的创新方式,显得格外重要。
笔者结合多年的工作实际就电容式电压互感器试验经验讨论,分析了不拆线的测试方法,现报道如下: 1 采用不拆线测试方法的必然性 预防性试验主要指的是在实践过程中,按照预试的规程要求,开展相应电压等级设备试验,以保证电压设备能够正常运行。
就500kv 电容式电压互感器而言,它的预试时间为三年,在停电的状态下,第一节上端通过地刀接地,如果在这样的条件下,拆除上端的接线,就会导致实际操作受到严重的影响,因此,为了能够在实践过程中避规安全问题,对各项工作开展都会采取不拆线的方式开展。
2 采用不拆线测试方法进行试验 首先,把第二节下端接地,把第一节的下端接进HV9001高压线,然后使用反接法将其测出电容量;其二,把HV9001高压线在第一个下端接上,并且在第二节下端上接入信号线,通过正确的正接法把第二节电容器的电容量与介损测量出来; 其三,当第二节上端接地进入接地状态后,把高压线接到第二节的下端,通过反接法的方式去对第二节和第三节进行并联,从而就量相应的电容量与介损测出。
高压电表性能测试与精度评估方法研究随着电力行业的快速发展,高压电表在电力系统的运行中扮演着重要的角色。
为了确保高压电表的准确可靠,需要对其性能进行测试和评估。
本文将研究高压电表的性能测试方法和精度评估方法,并探讨其可行性和应用场景。
1. 高压电表性能测试方法高压电表性能测试是指通过实验方法对高压电表进行各项性能指标的测定,以评价其性能是否符合要求。
下面是几种常用的高压电表性能测试方法:1.1 精度测试精度是评价高压电表性能的关键指标之一。
精度测试可以通过与标准表对比、使用稳定信号源等方法进行。
测试时需要根据实际需求选择合适的测试电压和电流,使用标准表与待测试高压电表进行比对,计算出其误差值。
1.2 反应时间测试高压电表的反应时间是指从输入信号发生变化到电表显示数值稳定所需的时间。
反应时间测试可以通过外部信号源产生不同的电压或电流变化,观察高压电表的数值变化情况,以评估其反应速度。
1.3 温度漂移测试温度漂移指的是在不同温度下,高压电表的测量准确度是否受到影响。
温度漂移测试需要将高压电表暴露在不同温度环境中,检测其输出数值的变化,以评估其测量准确度随温度变化的情况。
1.4 抗干扰性能测试高压电表在电力系统中经常遇到各种干扰信号,如电磁干扰、电力谐波等。
抗干扰性能测试可以通过给高压电表施加不同干扰信号,观察其输出是否受到干扰,以评估其抗干扰能力。
2. 高压电表精度评估方法高压电表的精度评估是指对其测量结果与实际值之间的差异进行评估,以确定其测量误差范围。
下面是几种常用的高压电表精度评估方法:2.1 绝对误差法绝对误差法是最常用的一种精度评估方法。
它通过比较高压电表测量结果与已知的实际值,计算出其测量误差的绝对值。
绝对误差可以用来评估高压电表的整体测量准确度。
2.2 相对误差法相对误差法是一种相对评价方法,它通过计算测量结果与实际值之间的相对误差,以评估高压电表的相对准确度。
相对误差可以用来比较不同高压电表之间的精度差异。
环球市场理论探讨/-99-电容式电压互感器谐波测量误差分析范卫国中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司摘要:本文对测量CVT 谐波变比的试验技术进行了研究。
通过试验结果发现,由于CVT 的阻抗呈现容性,而升压变阻抗呈现感性,利用小容量试验用升压变提供高压谐波电压的试验方案会出现谐波放大和衰减的现象,影响了试验系统的安全性和试验结果的精确度,这种试验方案存在较大的问题。
本文提出了更换大容量升压变压器的新方案,该方案能够确保高压侧谐波电压的稳定,达到了对CVT 谐波变比进行测量的目的,为进行谐波条件下CVT 测量误差的试验研究提供了依据。
关键词:CVT;谐波测量;误差分析电容式电压互感器(CVT)被广泛应用于高压系统中的电压测量、继电保护及载波通信等场合。
文中研究谐波条件下CVT 测量误差的试验分析方法。
设计了采用试验用小容量升压变压器提供高压谐波源的试验平台,分析了高压侧谐波电压放大和衰减的原因,通过仿真验证了所得结论的正确性。
在此基础上提出了将试验升压变压器更换为大容量普通升压变压器的方案,完成了CVT 谐波测量误差的试验。
1 CVT 误差理论分析CVT 一次本体由电容分压器和电磁单元两部分组成。
电容分压器的采用,改善了电压互感器的绝缘性能,使其在特高压工程中得到了大量使用。
但作为一种开放式结构,电容分压器的分压比受临近效应影响明显,按照现行交接试验标准进行的离线校验数据与实际运行情况有一定的偏差,特高压用CVT 分压器电容量较小,外形尺寸较大,因此这种情况在特高压用CVT 中表现得十分明显。
2基于电容电流法测量CVT 谐波方法目前,对于电网电能质量分析,大部分信号直接取CVT 二次侧出线端的失真信号,这就导致谐波分析仪器不能准确获取电网一次侧谐波信号,其结果不能正确反映实际电网谐波情况。
为了有效检测CVT 的传输特性,使其可以对谐波分量进行准确测试,有文献提出了一种首先通过测量CVT 传输函数,然后采用软件离线修正谐波测量结果。
高压直流输电系统中的电力质量与稳定性分析摘要:本研究聚焦于高压直流输电系统中的电力质量与稳定性分析。
通过深入研究系统运行过程中的电力波动、谐波等问题,揭示了高压直流输电系统中电力质量的关键影响因素。
研究发现,系统的稳定性与电力质量密切相关,而谐波引起的电压、电流畸变直接影响系统的稳定性。
因此,本研究旨在为高压直流输电系统的电力质量和稳定性提供科学合理的分析框架,为系统优化运行提供理论支持。
通过本研究,我们期望为高压直流输电系统的可靠、稳定运行提供有益的理论支持,推动其在能源互联网建设中的广泛应用。
关键词:高压直流输电,电力质量,稳定性,谐波,系统优化引言:随着能源互联网的发展,高压直流输电系统作为一种高效、经济的电力传输方式逐渐引起广泛关注。
然而,在系统运行中,电力质量和稳定性问题成为制约其发展的重要因素。
电力质量问题包括电压波动、电流谐波等,而系统的稳定性直接关系到输电过程的可靠性。
本研究将深入分析高压直流输电系统中电力质量与稳定性的关系,重点关注电力波动、谐波等方面。
我们将探讨电力质量问题对系统稳定性的影响机制,明确各种电力质量问题的产生原因。
重点分析谐波对系统的潜在危害,探讨其引起的电压、电流畸变对系统的不良影响。
一、电力质量问题的机制与分析电力质量问题是高压直流输电系统中不可忽视的关键问题,直接影响系统的稳定性和可靠性。
在探讨电力质量问题的机制和分析时,我们需要深入挖掘问题的根本原因,理解电力系统中各种质量问题的发生机制,为未来的问题解决提供科学依据。
我们需要关注电力质量问题的现状和挑战。
当前高压直流输电系统在运行过程中普遍存在电压波动、电流谐波等问题,这些问题不仅直接影响电力的传输效果,还可能导致系统设备的损坏。
因此,理解电力质量问题的现状对于系统的优化和改进至关重要。
在深入分析电力质量问题的机制时,首先要关注电力波动对系统稳定性的影响。
电力波动是指电压或电流在短时间内发生的不规则波动,可能由电源的突然变化或系统负荷的急剧变化引起。
220kV电容式电压互感器介质损耗因数及电容量测试分析摘要:目前,电容式电压互感器(CVT)在电网中应用越来越普及,其中,220kV电压等级的CVT在结构上具有典型意义。
根据相关规程规定,例行试验时要进行耦合电容器的介质损耗因数(tanδ)和电容量测试,以检查互感器中是否存在受潮、绝缘老化等缺陷。
关键词:220kV电容式;电压互感器;介质损耗因数;电容量测试一、介质损耗原理分析(一)介质损耗分类按绝缘资料介质损耗的物理性质,能够分为以下几种根本形式:(1)漏电导损耗:任何电介质总有必定的导电才能。
所以,在电压效果下电介质中流过走漏(电导)电流,构成能量损耗。
这种损耗在交、直流电压效果下都存在。
(2)极化损耗:电介质在沟通电压效果下,发作周期性的极化。
此刻介质中的带电质点(主要是离子)在交变电场效果下,做往复有限位移并重新摆放,这种损耗称为极化损耗。
如果电源频率添加,质点往复运动的频率也添加,极化损耗增大。
在沟通电压效果下,电介质(指不均匀的)的夹层极化重复引起电荷重新散布(吸收电流),这个进程也要耗费能量。
(3)部分放电损耗:常用的固体绝缘资料中总有气隙(或油隙)。
绝缘资料各层的电场强度几乎与该层资料的相对电容率(介电系数)ε成反比。
气体的介电系数较固体绝缘资料低得多,所以气隙部分的电场强度较大。
但是,气隙的耐压强度却远低于固体绝缘资料。
(二)高压介损仪工作原理经过一个可程控的调频调幅变频电源,发生40~70Hz可调的正弦波,经过激磁变压器,驱动谐振回路作业,最终输出实验要求的电压,加到被试电流互感器上。
经过电流互感器的三相被试回路的电流信号,以及规范回路的电流信号,经过高压介损测量板高精度实时高速采样,并经单片机剖析计算,然后得出被试品的电容量及介损值。
二、测量方法(一)正接法被试品不接地,桥体E端接地,在需求屏蔽的场合,E端也能够用于屏蔽。
此刻,桥体处于地电位,R3、C4可安全调理。
各种介损测验仪器正接法接线办法根本一致,这儿以济南泛华AL6000—自动抗干扰精密介质损耗测验仪为例介绍。
高压电能表中电容分压器稳定性试验分析康兵1,侯铁信2,舒乃秋1,卜正良2(1.武汉大学电气工程学院,武汉430072;2.武汉国测恒通智能仪器有限公司,武汉430223)
摘要:针对挂网运行中的高压电能表中电容分压器长期稳定性较差的问题,提出一种多级串联结构的干式电容分压器,并对其分压电容进行7000h加速电压老化试验、温度试验和取能试验。试验结果表明,分压电容容量随电压老化时间不断衰减,且衰减分散性较大,试验初期衰减较快、后期趋缓,衰减特性可用高斯函数进行拟合,因此可通过电压加速老化和筛选分散性较小分压电容的方式提高电容分压器的长期稳定性;温度系数对电容分压器的影响较小,在计量精度允许范围内;取能电容分压器有稳定的功率输出,能够满足高压电能表中高电位电子线路的功耗要求。文章试验结论为高压电能表的稳定、可靠运行提供了技术支撑。关键词:电容分压器;分压电容;稳定性;试验分析;高压电能表中图分类号:TM721文献标识码:B文章编号:1001-1390(2015)23-0011-05
Stabilitytestanalysisoncapacitivevoltagedividersinhigh-voltagewatt-hourmeter
KangBing1,HouTiexin2,ShuNaiqiu1,BuZhengliang2(1.SchoolofElectricalEngineering,WuhanUniversity,Wuhan430072,China.2.WuhanGuoceHengtongIntelligentInstrumentCo.,Ltd.,Wuhan430223,China)
Abstract:Tosolvethepoorstabilityofcapacitivevoltagedividersinsidethehigh-voltagewatt-hourmeter,thispaperpresentsakindofdry-typecapacitivevoltagedividerwithamulti-levelseriesstructure.The7000hoursvoltageac-celeratedagingtest,temperaturetestandpowersourcetestweretakenforthiskindofcapacitivevoltagedivider.Thetestresultsdemonstratethatthecapacitanceofvoltage-dividingcapacitorsisattenuatingwithagingtesttime,andthedispersionoftheattenuationislarge.Thecapacitanceattenuatesfastatthebeginningoftest,afterwardsgraduallyslowsdown,andthecapacitanceattenuationdatacanbefittedbyaGaussianfunction.Thusitispossibletoimprovethelong-termstabilityofcapacitivevoltagedividersbyeithervoltageacceleratingagingforacertaintimeorscreeningcapacitorswithsmalldispersion.Inaddition,thetemperaturecoefficientistoosmalltoaffecttheaccuracyofaCVD,whichiswithintheallowablerangeofmeteringaccuracy;andcapacitivevoltagedividerforpowersourceisabletoprovidestableoutputpowerwhichcanmeetthepowerconsumptionrequirementofelectroniccircuitsfloatedathighpotentialinsidethehigh-voltagewatt-hourmeter.Thetestresultsprovidetechnicalsupportforthestableandreliableoperationofhigh-voltagewatt-hourmeter.Keywords:capacitivevoltagedivider,voltage-dividingcapacitor,stability,testanalysis,high-voltagewatt-hourmeter
0引言
智能电网中,智能传感技术特别是电子式互感
器技术的发展,为配网中高压电能计量提供了新思路。文献[1-4]提出了基于电子式互感器技术原理的新型机电一体化计量装置———高压电能表,主要应用于6kV至35kV配网的电能计量。与传统高压电能计量柜和高压电力计量箱相比,高压电能表具有计量误差可整体标定、防窃电性能突出、大量节约原材料、安装使用简便等优势,相关国家标准也即将出台。标准要求高压电能表保持额定准确等级度的使用和储存寿命不少于8年。
但是,高压电能表的机电一体化结构对其整体
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第52卷第23期电测与仪表Vol.52No.232015年12月10日ElectricalMeasurement&InstrumentationDec.10,2015可靠性提出了新的要求,包括信号传感器稳定性和
悬浮于高电位电子线路稳定性。其中信号传感器为电压传感器和电流传感器,电流传感器多为低功率CT或罗氏线圈,相关技术已发展成熟,可靠性较高。电压传感器多为电容分压器或电阻分压器,配网系统中分压器的选择,至今仍存在分歧,因为两者都存有明显缺点:分压电阻易受杂散电容影响,且消耗有功,易发热,对温度系数的一致性要求较高;而电容器的精度受生产工艺的制约,电容量容差的分散性较大[5],且电容器老化过程不确定,导致电容分压器的稳定性较差。同时,高压电能表挂网运行情况也表明电容分压器长期稳定性是影响高压电能表能否长期准确、可靠运行的关键性问题。高压电容分压器主要应用于高压实验室电压测量、电容式电压互感器(CVT)以及电容分压型电子式互感器等。文献[6]从杂散电容的角度对交流高压测量用集中式电容分压器分压比稳定性进行了研究;文献[7]分析了温度对1000kV罐式CVT中电容分压器分压比的影响;文献[8]建立了高压互感器中电容分压器随温度变化的数学模型;文献[9]研制了一种电子式互感器用的精密电容分压器,并分析温度变化、杂散电容、相间干扰等因素对电容分压器的影响。配网中高压电能表中计量专用电容分压器,是电容分压器的一种新型应用,其运行环境及特征较上述几种应用有所不同。一方面,高压电能表运行于室外,要求电容分压器长期稳定运行;另一方面,因不涉及系统继电保护和测控,且电能计量是功率对时间的长期积分,因此对电容分压器的暂态性能要求不高。目前并没有相关文献对此种应用的电容分压器展开研究。文章结合高压电能表中计量用电容分压器的运行环境及特征,从试验的角度对电容分压器的长期稳定性进行了分析。首先介绍了电容器的选型和电容分压器的构造,然后基于电容器老化试验、温度试验及能效试验对电容分压器的长期稳定性进行了分析。1电容分压器
文献[1]中研制的高压电能表包含两种电容分压器,一种是电压信号传感器,另一种是高电位计量模块取能电源。电容分压器是高压电能表的核心部件,其作用不仅是电压信号传感器和取能电源,而且是高压电能表内部主要绝缘部件。因此,电容分压器的长期稳定运行,不仅关乎电能计量准确性,更是配电网安全经济运行的基础,其电容器选型及分压
器构造至关重要。1.1电容器选型
电容器性能主要取决于介质材料和制作工艺两方面,其中介质材料选择是保证电容器同时具有较高储能密度和绝缘性能的前提。油纸绝缘介质电容器由于其优良的电气性能和相对低廉的价格在电力系统中应用广泛,尤其是应用于500kV电容分压器中。武汉国测恒通智能仪器有限公司最早研发的高压电能表一代产品便采用了油纸绝缘介质电容器,但在产品测试过程中,多次发生漏油、杂质放电、气体放电及主绝缘沿面放电等问题,导致电容器电极间介质发生变化,从而电容量发生改变,致使高压电能表的计量精度发生漂移、绝缘水平急速下降。通过对各种介质材料的电容器进行对比和试验,最终选用了金属膜电容和干式绝缘浇注工艺实现的干式高压电容分压器。新型的聚丙烯金属膜电容良好的自愈能力,广泛应用于高压冲击电压发生器中,其局部绝缘弱点击穿后的薄金属层将局部高温迅速蒸发并向外扩散,使绝缘恢复,在高压线路中使用能够确保用电安全。干式无油化结构不仅提高了耐蚀能力和绝缘强度,同时避免了漏油等安全问题,无严格密封要求,制造工艺大大简化,使电容器更可靠、耐久。1.2电容分压器结构设计
为保证电容分压器的安全性和可靠性,电容分压器采用多级串联形式,图1是10kV电容分压器结构示意图,本方案采用8个电容器串联,其中高压臂电容由7个容量相同的电容器串联而成。每个电容器都按10kV耐压要求设计,从而保证电容分压器有足够的耐压裕量,能够承受雷击过电压和操作过电压。
图1电容分压器结构示意图Fig.1Structureschematicdiagramofcapacitivevoltagedivider
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第52卷第23期电测与仪表Vol.52No.232015年12月10日ElectricalMeasurement&InstrumentationDec.10,2015