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1000kV特高压交流电压互感器研制现状和性能剖析

点击数: 发布时间:2020-11-10 05:17:56

1  特高压工程用的1000kV电压互感器类型和原理1000kV电压互感器的工作内容是把1000kV的一次电压,转化成用在测量的100√3V以及用在保护的100V的二次电压,进而就能实现对特高压电网的监测以及保护工作。实际中所应用的电压互感器使一、二次侧高、低压电路互相隔离。目前在特高压工程中所应用的1000kV电压互感器,可以选择的类型有柱式的电容式电压互感器,罐式的电容式电压互感器,还有罐式的电磁式电压互感器以及电子式电压互感器。

1.1  1000kV的柱式电容式电压互感器电容式的电压互感器主要组成部分有电容分压器,中压变压器,还有补偿电抗器以及阻尼器等部分组成。

在柱式CVT中承受着主绝缘部分是耦合电容的分压器。耦合电容的分压器是由多个电容元件串联而成的,电压在其中的分布是比较均匀的,如果从工程安全的可靠性方面来考虑,敞开式的变电站选择柱式CVT是非常合适的。

1.2  1000kV罐式电容式的电压互感器对1000kV的罐式电容式电压互感器而言,其原理和柱式电容式的电压互感器的结构基本相同,而罐式CVT和柱式CVT之间的最大的区别是电容的分压器的结构不同,就柱式CVT的电容分压器而言,其是由多个电容元件串联所组成的,其所应用的都是绝缘性能不能恢复的有机绝缘材料作绝缘介质,而罐式CVT的分压器选用的是同轴圆柱体结构,主绝缘选用的是绝缘性能可以恢复的SF6气体,详细见图1所示。

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通过上面的图形解析就更容易理解了,它们之间的区别是非常小的,所以只需做非常小的转换,罐式CVT就能够转换成电子式的电压互感器,进而也就能够满足数字化变电站的需求。

2  对特高压电压互感器性能的分析

2.1  1000kV柱式的电容式电压互感器性能分析1000kV的柱式电容式电压互感器现在已经成功的用在特高压工程上了,而且通过长时间的运行和考核,其绝缘的性能以及误差性能分析如下。

2.1.1  绝缘性能

通过选择合适的耦合电容器的值,然后让其拥有更加均匀的电压分布程度,柱式电容式电压互感器的主绝缘完全可以满足特高压工程的要求。目前从对1000kV的电容式电压互感器暂态特性的研究上来看,在充分的考虑了二次合闸相角的情况下,它的二次铁磁谐振过电压的最高幅值可以达到二次额定电压的3.5倍左右,所以就要求中压变压器一定要能承受4倍的中间电压的工频耐受电压。

2.1.2  误差性能

1000kV的柱式电容式电压互感器,操作人员需要考虑它的附加误差问题。附加误差的主要来源包括高压引线,还有其临近物体产生的杂散电容,以及电网频率,还有环境的温度,通过计算得知,杂散电容所能产生的附加误差可以达到0.3%左右,而频率中所引入的附加误差是随着二次负荷的增加而增加的,随着CVT中间的电压减少而增大,并且电网的频率大于额定频率的时候是正值。因为耦合电容器在工程的实际运行中,其温度分布的不均匀问题,所以就直接导致了其温度的影响远比理论中计算的值要大很多。

2.2  对1000kV罐式电压互感器性能分析

2.2.1  绝缘性能比较

和罐式PT相比较,罐式CVT的最大优点就是绝缘水平高,而且其耐受的工频电压能力也非常强,而电磁式电压互感器是线圈设备,理论上它的耐受冲击电压的能力非常差,尤其是GIS中VFTO的耐受能力表现的则就更差了。与此同时,电磁式电压互感器的存在,很容易和断路器断口的电容发生串联铁磁谐振的问题,在特高压电压等级方面而言,其破坏性是非常大的。罐式CVT的耐雷冲击性能和罐式PT相比较是非常优越的,罐式CVI不仅可以降低雷电波的波头陡度,而且对变电所的电气设备还有一定的保护作用,在中压出线处的串联H级电感,能够有效阻尼特高压GIS中的VF10。从系统的角度上看,CVI对于线路并不是感性的,所以也就不存在发生系统串联谐振的危险,但是因为其本身含有电容电感元件,在扰动的情况下,其内部会发生铁磁谐振。它们的特点是:(1)通过铁磁谐振试验表明,通过阻尼装置的安装,CVI铁磁谐振是完全可以控的。

(2)对罐式CVT的额定容量而言,比柱式CVT的容量小很多,其内部的储能元(电容器,补偿电抗器等)储能量,对于抑制内部铁磁的谐振的发生是非常有利的,进而可以提高CVT暂态特性的水平。

对于1000kV的柱式CVT进行暂态特性的研究后发现,其铁磁谐振中的过电压的最高倍数可以达到3.5倍,而1000kV罐式CVT电磁单元的额定工频耐压是4倍的额定电压,所以它的绝缘是非常可靠的。

(3)危害性不大。CVI通常是在其内部发生铁磁谐振,如发生击穿,也不会影响到一次系统的主绝缘性能。(4)其分压器放在SF6气体的罐体之中,是不受高压引线,还有邻近物体,邻近相电源,温度场梯度因素的影响,所以附加的误差影响很小,所以其附加误差较小。但为CVT内部的储能元件多,所以影响误差的因素也多,但电磁式的电压互感器的误差更为稳定。

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