[发明专利]一种特高压等电位屏蔽电容式电压互感器

说明书

技术领域

本发明属于电力系统互感器装置领域，具体涉及一种高精度、快速响应、免现场效验的 特高压电容式电压互感器(CVT)。

背景技术

随着我国特高压(交流1000kV及以上)输电技术的工程应用，特高压电网电压的准确 测量成为有待研究解决的关键技术问题。国内外电力系统广泛应用的工频高电压测量装置主 要有电磁式电压互感器和电容式电压互感器两种(两者均属于无源电压测量系统)，基本上能 够满足500kV及以下电压等级电压计量和继电保护的要求。光电式电压互感器、电子式电压 互感器(均属于有源电压测量系统)目前还处在研发和试运行过程中，尚有电压测量精度、 激光器寿命、系统可靠性等问题需进一步研究解决，尚未获得规模应用。

当进入超/特高压等级，电磁式电压互感器由于绝缘困难已很少采用。电容式电压互感 器(CVT)由于结构简单、可靠性高、造价较低，仍是超/特高压等级电网电压测量的主要设 备。但是，国内外现有CVT的设计应用于特高压电网，遇到了如下的技术困难：

1)杂散电容电流影响测量准确度

传统的电容式电压互感器(CVT)，由于电容分压器高压臂与周围的接地体或带电体之间 存在杂散电容，在高电压作用下，杂散电容电流流出或流入高压臂，导致电压测量误差。这 种误差随着电压等级的增高而加大。我国西北750kV电网电容式电压互感器实测结果，杂散 电流(包括电容电流和绝缘套表面泄漏电流)引起的测量误差可高达0.2％以上。电场仿真 表明，1000kV的CVT，从分压器高压臂流入大地的电容电流可达20mA，造成显著的测量误 差。通常采用加大分压器主电容量的措施来减少杂散电流的影响，但即使电容量增大到 10000pf，特高压CVT的准确级也难达到0.1级的标准。

2)现场效验困难

现有CVT测量误差受杂散电容影响因而与安装位置有关。超/特高压电压等级的CVT在现 场安装后，需要进行现场效验，以便修正出厂时测定的比差和角差。在特高压变电站进行互 感器的现场效验绝非易事。除了特高压标准电容器制造难度外、特高压变电站现场的电磁干 扰也是进行现场准确效验比对的重要制约因素。

3)CVT响应特性问题：

数字化继电保护系统的广泛应用对电压互感器的响应特性提出了越来越高的要求，要求 互感器次级电压应快速准确反映初级电压的变化。有关规程要求，互感器初级对地短路后， 次级电压应在0.2秒以内降至初始值的0.1以下。现有CVT均采用储能元件组成的铁磁谐振 阻尼器，以抑制电磁单元中可能产生的铁磁谐振。储能元件的引入使互感器的响应特性变差， 难以满足特高压电网继电保护快速准确动作的要求。

综上所述，特高压输电的发展对提高现有CVT的测量准确度、改善响应特性、免除现场 效验提出了迫切需求。

中国专利申请200710050439.5公开了一种全屏蔽电容式电压互感器，包括置于密封的充 满绝缘介质壳体中的电容分压部分和电磁装置。电容分压部分为全屏蔽密闭壳体内的高压电 极和中压电极，高压电极为中心的电极柱，中压电极为环绕高压电极并与之同轴的筒形电极， 电容分压部分的全屏蔽壳体为环绕中压电极并与高压电极同轴的圆筒。中、高压电极与壳体 三者为同轴结构，在电压作用下，它们之间产生的电场力均匀分布于圆周上且相互抵消，电 极之间的相对位置不会发生偏移，电极之间的电容极为稳定，提高了互感器的精度。

与本发明专利相比，专利申请200710050439.5采用了全屏蔽的结构，具有优良的屏蔽效 果，但也正是由于采用了全屏蔽措施，导致其体积会随被测信号电压等级的升高而迅速增大， 受自身结构的限制，不适合在电力工程现场使用，更不能用于百万伏特高压的测量使用，这 种全屏蔽结构的电压互感器比较适合用于高压实验室替代标准电容器使用。本发明专利所述 的特高压等电位屏蔽电容式电压互感器，可实现百万伏特高压的精确测量，这是本发明的最 大特点。

国内外现有的电容式电压互感器无例外地采用无屏蔽的高压电容器串联作为分压器的高 压臂，没有等电位屏蔽的电容分压器的专利和相关产品；国内外现有的电容式电压互感器的 电磁单元均采用由储能元件组成的阻尼器，没有无储能元件抑制铁磁谐振的专利和相关产品。

发明内容

本发明的目的是：解决我国特高压(交流1000kV及以上)电网电压的准确测量问题。