1000kV串联式标准电压互感器的研制

为了满足在1000kV级特高压电网建设中开展工频电压量值溯源及量值传递工作的需要,对一种基于工频电压加法原理的1000kV串联式标准电压互感器(TV)结构进行了设计,并建立了相关的数学模型。考虑到由于高压隔离互感器(HVIT)绝缘距离的存在而引入的大漏感量严重影响了其准确度,特采用了在HVIT一次侧串联电容的方式对漏感抗进行补偿的方法,大大提高HVIT的准确度。针对上、下级结构电容相差太大而导致的分压不均问题,通过在上级并联高压电容器的方法加以解决,并通过有限元分析对电场进行了仿真计算,验证了设计的可行性。与传统的电磁式标准电压互感器相比,该设计在满足相关规程规定的工频耐压与准确度要求的前提下大大降低了单台互感器的体积、质量及绝缘要求,为开展频繁的现场检定工作创造了条件。

一种基于三端口网络的互感器电压串联加法

1954年Zin E和Forger K成功研究出互感器串并联电压加法线路;1988年国家高电压计量站成功研究出互感器双边串联电压加法线路,2006年使用串联型电压互感器进行双边电压加法,2008年试验电压达到1000/√3 kV,电压比不确定度不大于4×10^(-5)(P=95%)。要进一步减小电压比的不确定度,需要最大限度地消除串联型电压互感器的屏蔽误差以及邻近干扰误差。除了设计电磁屏蔽更完善的串联型电压互感器外,还可以使用三端口网络理论实施电压加法,通过三端口网络的响应叠加性,使得在加法过程中的屏蔽误差和邻近干扰误差很大程度上得到补偿。2013年使用广东电网电力科学研究院的500 kV工频电压比例自校系统装置进行了验证试验。与1988年数据相比,110/√3 kV电压下的屏蔽误差从18×10^(-6)减小到1.5×10^(-6),与2006年数据相比,500/√3 kV电压比例不确定度从15×10^(-6)减小到7×10^(-6)(P=95%)。

基于电压串联加法的1000kV国家工频电压计量标准

国家高电压计量站使用了特殊设计的准确度达0．01级的1000kV串联式标准电压互感器成功地进行了1000kV工频电压加法试验，比值差和相位差测量不确定度均小于等于2×10-5和0．06’。所得量值与800kV电容式工频电压比例标准装置测量结果比对，比值差的最大偏差为2．7×10-5，相位差的最大偏差为0．11’。

1000kV串联式标准TV的量值溯源及稳定性

为了研究1000 kV串联式标准电压互感器(SSTV)的误差性能,使其满足特高压电网建设中开展电压量值溯源及传递工作的需要,通过分析1000 kV SSTV的结构特点及误差原理,提出半绝缘互感器电压加法溯源的方法。试验结果表明,采用该方法与传统的电压系数法对同一台1000 kV SSTV进行量值溯源测量的一致性优于3×10-5。并基于数学模型和试验数据,分析了1000 kV SSTV的误差性能受杂散电容的影响。结果表明,杂散电容对误差的影响量<4×10-6。

UHV串联式TV高压隔离部分的有限元分析及优化

用于超高压和特高压的电压互感器可采用多台电压互感器在一次侧和二次侧串联实现,一次绕组的串联结构与传统的串级结构相似,二次侧的串联结构需要使用高压隔离电压互感器,目前这种互感器还没有设计的经验。为此以1 000 kV串联式标准电压互感器为例,用有限元分析软件ANSYS对高压隔离互感器的三维电场分布进行了数值模拟计算和性能优化。结果表明,基于有限元法的数值模拟是分析和设计串联式电压互感器的有效手段,经优化设计后的高压隔离互感器能够同时满足绝缘和精度方面的要求,优化结果为更高电压等级的串联式电压互感器的设计和制造提供了可靠的、科学的数据。

基于变耦电抗法的无功补偿系统理论研究

分析了TCR并联电容后其基波阻抗与晶闸管触发角之间的关系,对其存在的死区问题进行了具体讨论。利用变耦电抗法,即通过晶闸管开关装置控制的多种联结方式,改变二次侧的互感器的匝数,从而改变其磁耦合来调节互感器一次侧的等效电抗。在调节系统无功功率时可有效地避免死区,降低设备容量。

500kV工频电压加法自校准技术研究与应用

工频电压加法是根据工频电压比率的计量学定义发展的一种计量技术,工频电压加法需要使用具有电压可加性的电压互感器来实现。国家高电压计量站研制了基于电压串联加法的500kV串联式标准电压互感器,准确度达到0.005级,并针对其结构原理设计了一种互感器串联加法溯源线路,将500kV工频电压比例量值成功溯源到国家110kV工频电压比例量值,建立500kV工频电压比例自校准系统,测量不确定度优于15×10-6(k=2)。该系统经自校准所得量值与500kV电容式工频电压比例标准装置测量结果比对,比值差的最大偏差为10×10-6,相位差的最大偏差为12.6μrad。均没有超出双方的90%置信概率区间。