[發(fā)明專利]一種等電位屏蔽電容式電壓互感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310611929.3
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN104678148A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董巍;李志麒;杜曉峰;謝玲東
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院;中電普瑞電力工程有限公司;國網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/06
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種電容式電壓互感器，更具體涉及一種等電位屏蔽電容式電壓互感器。

背景技術(shù)：

近年來我國交流特高壓輸電技術(shù)發(fā)展迅速，這就對特高壓電網(wǎng)電壓的準(zhǔn)確測量提出了高要求。目前高電壓測量裝置主要有以下三種：電磁式電壓互感器、電容式電壓互感器和電子式電壓互感器。電磁式電壓互感器多用于110kV以下電壓等級的電壓計(jì)量，電容式電壓互感器普遍用于110kV以上電壓等級的電壓計(jì)量。電子式電壓互感器目前仍然處于研發(fā)和試驗(yàn)階段，其電壓測量精度、激光器壽命、系統(tǒng)可靠性等問題需進(jìn)一步研究解決，目前尚未投入工程應(yīng)用。

對于500kV以上的電壓等級，特別對于特高壓等級（1000kV），電磁式電壓互感器由于絕緣困難并且容易在一次側(cè)發(fā)生鐵磁諧振進(jìn)而引發(fā)電力事故，已不采用。電容式電壓互感器因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)便宜、一次側(cè)不會與電網(wǎng)發(fā)生鐵磁諧振、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于超/特高壓電壓等級電網(wǎng)電壓測量。

但對于應(yīng)用于超/特高壓領(lǐng)域的電容式電壓互感器，存在如下技術(shù)困難：

（1）對地雜散電容對電容式電壓互感器測量準(zhǔn)確度的影響

我國西北電網(wǎng)750kV電容式電壓互感器實(shí)際測量結(jié)果表明，對地雜散電容引起的測量誤差可高達(dá)0.2%以上。目前業(yè)內(nèi)通過采用增大電容量的方法來減少雜散電容對準(zhǔn)確度測量的影響。但對于特高壓電壓等級（1000kV及以上），雜散電容電流顯著增大，可達(dá)20mA。此時的電容式電壓互感器，即便電容量增大到10000pf，其準(zhǔn)確級也無法達(dá)到0.1級的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）現(xiàn)場校驗(yàn)困難

通常電容式電壓互感器在現(xiàn)場安裝后，需要進(jìn)行現(xiàn)場校驗(yàn)以便及時對比差和角差進(jìn)行修正。但是在特高壓變電站，由于變電站場地情況、現(xiàn)場嚴(yán)重的電磁干擾等因素存在，所以對特高壓電容式電壓互感器進(jìn)行現(xiàn)場校驗(yàn)非常困難。

（3）暫態(tài)相應(yīng)特性問題

數(shù)字化繼電保護(hù)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用對電壓互感器的響應(yīng)特性提出了越來越高的要求，要求互感器次級電壓應(yīng)快速準(zhǔn)確反映初級電壓的變化。有關(guān)規(guī)程要求，互感器初級對地短路后，次級電壓應(yīng)在0.2秒以內(nèi)降至初始值的0.1以下。現(xiàn)有CVT均采用儲能元件組成的鐵磁諧振阻尼器，以抑制電磁單元中可能產(chǎn)生的鐵磁諧振。儲能元件的引入使互感器的響應(yīng)特性變差，難以滿足特高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)快速準(zhǔn)確動作的要求。

等電位屏蔽電容器單元與無儲能元件鐵磁諧振阻尼器的發(fā)明與采用，徹底解決了上述技術(shù)難題。本發(fā)明的等電位屏蔽電容式電壓互感器可實(shí)現(xiàn)高精度電壓測量。

特高壓等電位屏蔽電容式電壓互感器由電容分壓器與電磁單元組成，而電容分壓器又是由一節(jié)或多節(jié)等電位屏蔽電容器單元組成。等電位屏蔽電容器單元與現(xiàn)有傳統(tǒng)電容式電壓互感器的電容器單元結(jié)構(gòu)不同，等電位屏蔽電容器單元將測量分壓用的主電容器設(shè)置在電容器單元中心，在該主電容器的頂端與底端法蘭外周各布置一個環(huán)形電極，上下兩個環(huán)形電極與處于中心位置的主電容器同軸。在上下兩個環(huán)形電極之間等間距對稱布置若干個屏蔽用輔助電容器，通過合理選擇屏蔽用輔助電容器的參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)讓上下兩個環(huán)形電極之間沿軸向的電位分布與位于中心的主電容器軸向的電位分布保持相同。

屏蔽用輔助電容器的固定結(jié)構(gòu)需要同時兼顧安裝、運(yùn)輸、偏心和膨脹收縮等幾方面。屏蔽用輔助電容器在電容器單元內(nèi)的位置必須相對固定，否則在運(yùn)輸過程中電容器可能因顛簸而發(fā)生損壞。而主電容器與屏蔽用輔助電容器間位置的變化也會對屏蔽效果產(chǎn)生影響進(jìn)而影響新型特高壓電容式電壓互感器的測量精度。

其次，無論主電容器還是屏蔽用輔助電容器，在充油后其法蘭均會向外膨脹，造成電容器底部法蘭不平從而使電容器無法直立于套筒內(nèi)，再考慮到電容器的細(xì)高型結(jié)構(gòu)，其頂部相對于底部不可避免地會造成偏心，給屏蔽用輔助電容器的安裝帶來困難甚至無法完成安裝。

另外，在環(huán)境溫度及設(shè)備自身工作溫度的作用下，設(shè)備元件的體積會相應(yīng)發(fā)生變化，特別是對于特高壓等電位屏蔽電容式電壓互感器的屏蔽用輔助電容器這種細(xì)高型產(chǎn)品。因此在對屏蔽用輔助電容器固定的同時也需要給膨脹收縮留有必要的空間。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種等電位屏蔽電容式電壓互感器，該電壓互感器容易解決輔助電容器由于膨脹收縮的問題使得其在安裝、運(yùn)輸和運(yùn)行中帶來的問題。