基于220kV電容式電壓互感器計(jì)量誤差的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)研究

摘 要：電力能源是當(dāng)前社會(huì)中最為重要的能源之一，在電力系統(tǒng)當(dāng)中，電壓互感器是一個(gè)必不可少的重要部分。其中，電容式電壓互感器在近年來(lái)應(yīng)用逐漸增多，其在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，時(shí)常會(huì)發(fā)生計(jì)量誤差超差的情況，進(jìn)而影響變電站的正常運(yùn)行，甚至影響電力系統(tǒng)的正常供電?；诖?，文章結(jié)合電容式電壓互感器的工作原理及特點(diǎn)，對(duì)220kV電容式電壓互感器計(jì)量誤差的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)進(jìn)行了研究，以期確保其以良好的工作狀態(tài)投入運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：220kV；電容式電壓互感器；計(jì)量誤差；現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

前言

在高壓電能計(jì)量裝置當(dāng)中，主要包括二次導(dǎo)線回路、電能表、電壓互感器、電流互感器等構(gòu)成。其中，互感器能夠?qū)﹄妷汉碗娏鬟M(jìn)行采集，對(duì)于電能計(jì)量準(zhǔn)確性有著至關(guān)重要的影響。相比于傳統(tǒng)的電磁式電壓互感器，電容式電壓互感器具有價(jià)格低廉、絕緣性能好、維護(hù)工作量小、調(diào)整方便靈活等優(yōu)勢(shì)，因而在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。而在實(shí)際應(yīng)用中，如果出現(xiàn)計(jì)量誤差的情況，將會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。因此，應(yīng)通過(guò)有效的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，確保220kV電容式電壓互感器的良好運(yùn)行狀態(tài)。

1 電容式電壓互感器的工作原理及特點(diǎn)

在電容式電壓互感器當(dāng)中，單柱式結(jié)構(gòu)主要包括電磁裝置、分壓電容器等部分，系統(tǒng)電壓分壓能夠通過(guò)分壓電容器實(shí)現(xiàn)，在電壓轉(zhuǎn)換、一次隔離、二次隔離中，則可通過(guò)電磁裝置加以實(shí)現(xiàn)。分壓電容器對(duì)系統(tǒng)一次電壓Up進(jìn)行分壓，產(chǎn)生中壓Um，然后將Um轉(zhuǎn)變?yōu)槎坞妷篣b。通過(guò)電容分壓器C1、C2，進(jìn)行降壓和分壓的操作，從而對(duì)合理的中間電壓進(jìn)行獲取，分壓電壓E=Up×C1/（C1+C2）。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了確保電抗器、分壓電容等，能夠滿足串聯(lián)諧振的要求，因此只有分壓電容能夠?qū)χ虚g變壓器的輸入電壓Ug產(chǎn)生影響。通過(guò)這種方式，能夠?qū)㈦娙菔诫妷夯ジ衅鬓D(zhuǎn)變?yōu)榫哂蠻g輸入電壓的電壓互感器。

電磁裝置由中間變壓器、補(bǔ)償電抗器及阻尼器等放置在油箱中組成。對(duì)于綜合電抗的降低和分壓電容器容抗的補(bǔ)償，通過(guò)補(bǔ)償電抗器及阻尼器加以實(shí)現(xiàn)，從而使準(zhǔn)確度得到提升[1]。應(yīng)當(dāng)根據(jù)接近串聯(lián)諧振點(diǎn)的工作點(diǎn)，來(lái)選擇補(bǔ)償電抗器的相應(yīng)參數(shù)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^(guò)補(bǔ)償Xk=KXc-Xct，其中，K為過(guò)補(bǔ)償系數(shù)，通常為1.06到1.10，Xc為電容分壓器的容抗，Xct為中間變壓器的一次和二次測(cè)漏抗。中間變壓器對(duì)中間電壓Ug進(jìn)行轉(zhuǎn)變，形成標(biāo)準(zhǔn)二次電壓。在電壓互感器中，電容式電壓互感器具有產(chǎn)品價(jià)格低、絕緣可靠性高、誤差調(diào)整靈活方便、運(yùn)行中維護(hù)工作量小等優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中，能夠發(fā)揮處十分良好的作用。

2 電容式電壓互感器的計(jì)量誤差測(cè)試

電容式電壓互感器的誤差測(cè)量方式根據(jù)實(shí)際情況不同而有所不同，出廠試驗(yàn)當(dāng)中由于場(chǎng)地和設(shè)備配套齊全，可采用調(diào)壓器、升壓器、標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器及互感器校驗(yàn)儀等試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。而在電站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，則根據(jù)情況選用合適的測(cè)量方式。在實(shí)際應(yīng)用中，不能利用傳統(tǒng)的大容量變壓器升壓的方法進(jìn)行測(cè)試。以2014年寧夏銀川某變電站中的220kV電容式電壓互感器為例，具有0.01uF的電容量，（220/■kV）/（0.1/■kV）的變比。如果對(duì)直接升壓法進(jìn)行利用，需要滿足的試驗(yàn)容量P=U2ωC=（220000/■）2×314×0.01×10-6VA≈50.66kVA。而在現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)中，很難實(shí)現(xiàn)利用220V的電源，提供出滿足230A的電流。而且，大體積升壓設(shè)備通常也不適用于現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試環(huán)境和運(yùn)輸要求。此外，對(duì)于新建的變電站、電廠來(lái)說(shuō)，通常在土建施工完成之前檢測(cè)互感器，也不適宜擺放和搬運(yùn)大型的試驗(yàn)設(shè)備。所以，除了互感器便攜式測(cè)試儀外，串聯(lián)諧振升壓法以其設(shè)備體積小、電源容量小等特點(diǎn)，能夠得到更好的應(yīng)用[2]。在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)當(dāng)中，采用串聯(lián)諧振回路，其中包含電容式電壓互感器耦合電容器、調(diào)諧電容、調(diào)諧電感、升壓變壓器等構(gòu)成，在升壓變壓器二次輸出電勢(shì)的激勵(lì)之下，回路中產(chǎn)生電流，電容上產(chǎn)生電壓降。利用調(diào)諧電容、電容式電互感器的等效電容、電抗器電感、電抗器和升壓變壓器繞組的等效鐵損和電阻等，能夠?qū)Χ屋敵鲭妱?shì)進(jìn)行計(jì)算。

3 220kV電容式電壓互感器計(jì)量誤差的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

對(duì)于220kV電容式電壓互感器，計(jì)量有要求時(shí)應(yīng)測(cè)量比值差和相位差，在計(jì)量誤差的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試當(dāng)中，主要對(duì)包括升壓、測(cè)差等操作。在測(cè)差過(guò)程中，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器進(jìn)行對(duì)比，得到相應(yīng)結(jié)果。以寧夏銀川某變電站中的220kV電容式電壓互感器為例，采用0.05級(jí)精度、220kV等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器進(jìn)行應(yīng)用。在試驗(yàn)中，對(duì)采用的串聯(lián)諧振升壓試驗(yàn)裝置，輸入功率小于輸出功率20倍，所以，通常采用5kVA的試驗(yàn)電源容量[3]。利用積木式結(jié)構(gòu)裝置，總重量和單件重量分別控制在330kg、45kg以下。調(diào)諧電感單只300mH感抗、0.52A額定電流、62.5kV耐壓。在測(cè)試當(dāng)中，按照調(diào)諧電容，利用試品電容量進(jìn)行選擇。使用的220kV母線電容式電壓互感器具有10000pF電容量、0.2級(jí)精度等級(jí)。升壓裝置中3節(jié)電感共具有187.5kV耐壓及900mH電感量。

根據(jù)計(jì)算得出，需要11270pF諧振電容量，因此需要對(duì)1270pF電容進(jìn)行調(diào)諧。在測(cè)試中，先對(duì)3節(jié)4000pF電容串接進(jìn)行選擇，一次電壓用1.5等級(jí)數(shù)字高壓表進(jìn)行監(jiān)視，調(diào)壓器輸出端電壓利用數(shù)字電壓表進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)電容進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到20到30的計(jì)算品質(zhì)因數(shù)[4]。根據(jù)試驗(yàn)原理圖，對(duì)接線進(jìn)行連接，在試驗(yàn)設(shè)備、高壓線與導(dǎo)體之間，確保距離的安全，然后將電源接通，開(kāi)始進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)測(cè)試結(jié)果顯示，在測(cè)量點(diǎn)20%、50%、80%、100%、120%時(shí)，f值分別為0.048、0.037、0.030、0.025、0.018。根據(jù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，其誤差值能夠達(dá)到規(guī)程規(guī)定誤差限制以下，因而證明220kV電容式電壓互感器合格。

4 結(jié)束語(yǔ)

在變電站及電廠當(dāng)中，作為輸電線路中最基本和最重要的檢測(cè)設(shè)備之一，220kV電容式電壓互感器具有十分重要的作用，對(duì)于電力系統(tǒng)的正常供電有著重要的影響。而在其實(shí)際工作運(yùn)行中，可能發(fā)生計(jì)量誤差的情況。對(duì)此，應(yīng)基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇合適試驗(yàn)設(shè)備，對(duì)220kV電容式電壓互感器計(jì)量誤差進(jìn)行準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，確保其能夠保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

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