Page 89 - 电力与能源2024年第四期
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张凯悦，等：基于电容式电压互感器的过电压测量方法改进研究 483
使用 TYD110/ 3-0066H型 CVT的参数进行 在实际测试中，CVT 接线盒内的电容元件被
计算，其半径 R 1=15 cm，高压引线半径 R 2=2 cm， 串联成合适的阻值，而接地端子保持可靠接地。
长度 2 m，C A 和 C B 长度均为 75 cm。计算结果表 CVT 低压臂电容器的下端与电容器元件 C 串联
明，夹角越大，杂散电容越小，如表 2 所示。杂散 后，理论上不会影响原有的基本功能。若测量串
电容大会导致测量电容的等效电容增大，电压分 联电容元件两端过电压时的频率响应特性良好，
压比变小，测量结果偏小。此外，杂散电容还可能 则这种测量技术可实现过电压测量。在 CVT 中
形成谐振回路，在过电压测量中引入谐波失真，从 串入所设计的无感大电容后，构成了一个能够有
而影响精度。为了减小杂散电容的影响，测试时 效传递过电压信号的电容式分压器。根据 CVT
采用约 80°的夹角。 的工作原理，当大电容高压臂 C 1 与低压臂电容串
联时，对其二次单元的输出电压幅值和精度没有
表 2 分布电容与夹角 θ 关系
影响。
夹角 θ/（°） 10 50 60 80 90
ΔC 1 /pF 11.21 4.637 3.528 2.300 0 2.2 CVT 的改进设计
ΔC 2 /pF 6.655 2.968 2.273 0.763 0 2.2.1 电压传感器变比的计算
为防止电容器击穿失效，选择电容器时需确
2 改进后的 CVT 测试
保其额定工作电压高于电路电压的 10%~20%。
2.1 CVT 改进原理 在电压波动较大的情况下，安全裕量应更大。在
本文设计了一种基于 CVT 过电压测量的电 交流电路中，根据电容器参数确定施加的交流电
压传感器。设计思路是将 CVT 的中压电容 C 2 与 压和通过的交流电流。本文所述的电容器需在电
接地点串联，自制成为低压臂电容 C 3，如图 7 所 压波动范围较大的工频交流环境下长期运行，且
示。这个电容与 CVT 内部电容共同构成了一个 要能承受较大的冲击电压。
高带宽的电容分压系统，可满足电力系统内外部 使用标准冲击电压源作为一次侧电源，将图
过电压监测的需求。低压臂电容 C 3 远大于 CVT 7 所示电路用戴维南等效电路表示，如图 8 所示。
内部电容，改进后的装置在电网中的电气特性与 其中，C 1，C 2，C 3 分别为高压、中压和低压电容；L t1，
原装置基本一致，可以在不改变原设备负载特性 R t1 和 L t2，R t2 分别为中间变压器的绕组漏感和电
的情况下长期挂网，连续监测换流站内的过电压 阻；R m 为铜耗电阻；L m 为非线性励磁电抗；L s，R s
情况。这种互感器具有快速响应、大频率带宽、强 为补偿电抗器电抗；L b，R b 为阻尼装置折算到一次
抗干扰能力、体积小、高绝缘等级、安装便捷等特 侧的值；U 1，U 2，U 3 分别为输入、二次侧和传感器
点，满足过电压在线监测的要求。 信号。
低压臂电容的接入位置如图 7 所示，其中 N
点是 CVT 内部电容分压器的低压端子。
图 8 低压臂电容接入等效电路
加装传感器前，原分压比为
U 1 = C 1 + C 2 + C 3 （3）
E C 1
加装传感器后，由于传感器主电容远大于高
压电容，新等效电容近似等于高压电容，故分压比
图 7 低压臂电容接入位置示意 基本不变，二次侧输出也不会受到影响，但形成的
