周圍物體狀態對500 kV CVT現場校驗影響研究

王毓琦，楊 劍，劉 濤，張仲耀

（國網山東省電力公司電力科學研究院，山東 濟南 250003）

周圍物體狀態對500 kV CVT現場校驗影響研究

王毓琦，楊 劍，劉 濤，張仲耀

（國網山東省電力公司電力科學研究院，山東 濟南 250003）

和出廠試驗不同，電容式電壓互感器（CVT）誤差特性受現場環境因素影響較大。為提高500 kV CVT現場誤差檢驗的準確度，通過大量的單一變量實驗，結合互感器原理，系統分析周圍物體狀態對互感器現場誤差檢驗的影響，并計算出各種狀態對500 kV CVT現場誤差檢驗比值差和相位差的影響量。分析結果對解決500 kV CVT現場誤差檢驗問題具有指導意義。

電容式電壓互感器；周圍物體狀態；現場誤差檢驗

0 引言

目前山東省500 kV變電站內，500 kV進線以及主變高壓側的電壓互感器一般使用電容式電壓互感器（CVT）。隨著特高壓入魯工程的推進，僅與特高壓濟南站和濰坊站配套的500 kV等級的CVT就增加30余組，加上統調電廠500 kV上網關口計量點的CVT首檢或周檢，2016年計量中心500 kV CVT現場檢驗超過40組。500 kV CVT已經成為關口電能計量裝置的重要組成部分，直接關系到電能計量的準確度和電量貿易結算［1］。與傳統電磁式電壓互感器相比，CVT雖具有絕緣強度高、體積小，成本低等優勢，但其誤差特性受外界環境影響較大［2］。變電站內電磁環境復雜，CVT現場校驗誤差容易受到影響［3］。

目前國內缺少關于周圍物體狀態對500 kV CVT現場校驗影響的系統、全面的研究。研究以500 kV CVT為實驗對象，設計大量的單一變量對比實驗，對實驗數據進行系統、全面的分析［4］。旨在將周圍物體狀態分類，并統計出各種狀態對500 kV CVT現場校驗比值誤差和相位誤差的影響程度，以保證現場誤差檢驗的準確，為正確開展500 kV CVT現場誤差檢驗提供指導規范［5］。

1 誤差影響

CVT主要是由電容分壓器和電磁單元組成［6］。CVT電路如圖1所示，電容分壓器由高壓電容器C1和高壓電容器C2組成，利用容抗分壓，分壓后的等值電壓為串聯電容C2上的分壓［6］。

目前，500 kV CVT的現場誤差檢驗采用串聯諧振方法，使用的設備有勵磁變壓器、調壓器、電抗器、標準電壓互感器、負載箱、校驗儀等［7］。通過調整高壓電抗器的感抗值與CVT容抗值相等，使電路呈純阻性，回路產生震蕩，試品上的電壓是勵磁變高壓端輸出電壓的Q倍。其中，Q為品質因數［7］。

圖1 CVT電路圖

電磁單元誤差特性相對穩定，受外界環境影響較小。電容分壓器為軸向結構［8］，周圍物體產生的雜散電容不可避免地對現場誤差檢驗的準確度產生影響［9］。電容分壓器的分壓比由高壓電容器C1和高壓電容器C2的比值決定［9］，周圍物體狀態主要通過雜散電容改變電容分壓器的分壓比，影響現場誤差檢驗的準確度［10］。變電站內500 kV CVT附近的避雷器、接地桿塔、高壓套管等設備均能對CVT的現場誤差檢驗造成影響。尤其是新建變電站和擴建間隔，周圍物體的帶電狀態無法確定。因此，根據周圍物質的帶電狀態，將周圍物體分為懸空周圍物體、等電位周圍物體、接地周圍物體。

2 實驗過程及原理

為了排除外界因素干擾，確定周圍物體對500 kV CVT現場校驗誤差的影響，實驗采用單一變量法。在兩次對比實驗中，只改變單個變量，避免其他因素的影響，確保實驗數據的可靠性，實驗方案如圖2所示。

圖2 實驗方案

將高壓電容器放置在固定位置，模擬周圍物體。通過改變高壓電容器的帶電狀態，測試電容器在不同的帶電狀態下對500 kV CVT現場校驗誤差的影響。為了進一步研究不同狀態的周圍物體在不同距離對現場校驗誤差的影響量，分別就不同帶電狀態進行距離實驗。

實驗數據如表1～3所示。表1、表2、表3分別為周圍物體在距離 500 kV CVT 3.5m、6m、9m條件下，周圍物體懸空、等電位、接地3種情況下的實驗數據。

表1 3.5m凈空距離各帶電狀態實驗數據

表2 6m凈空距離各帶電狀態實驗數據

表3 9m凈空距離各帶電狀態實驗數據

3 數據分析

現場環境復雜，周圍物體不可避免地存在。另外，周圍物體是等電位還是接地，以及懸空時的狀態，均可能造成差異。通過實驗數據的分析對比，可得出以下結論。

CVT周圍物體狀態為懸空與接地的差異：懸空狀態時，CVT的雜散電容串聯物體自身阻抗接地，當物體自身阻抗為零時，懸空與接地狀態相同，準確度變動很小。

CVT周圍物體狀態為懸空與等電位的差異：等電位狀態時，物體與電容器疊柱因相互之間存在不同電位點的原因，均向對方輸送雜散電流，電容器疊柱自上而下的單元電容器，輸出的雜散電流為逐漸減小，電容器疊柱自上而下的單元電容器，輸入的雜散電流為逐漸增大，使懸空狀態時的疊柱上部的電壓分布高的情況，改變為等電位狀態時的疊柱下部的電壓分布高的情況，并且會改變疊柱各單元電容器的電壓分布，導致準確度正偏。

CVT周圍物體狀態為等電位時，分布改變越大，影響程度越大；電容器疊柱高度越高及電壓越高，電壓分布改變越大，影響程度越大。

CVT周圍物體狀態為等電位時，周圍物體距離越近，相互之間雜散電流越大，影響程度越大，但由于疊柱上部單元和下部單元的雜散電流都增大，最終影響差異不大。

4 結語

通過大量的實驗和數據分析，就周圍物體狀態對500 kV CVT現場校驗的比值差和相位差的影響進行了研究，統計出懸空、等電位、接地3種帶電狀態的物體對CVT現場校驗的比值差和相位差影響量，并分析出不同帶電狀態物體與CVT的距離對CVT現場校驗的誤差影響趨勢。實驗結論對有效開展500 kV CVT現場校驗工作具有指導意義。

［1］楊春光，張長青，高敬更，等.750 kV CVT現場檢驗誤差影響因素分析［J］.電子測量技術，2013，36（9）：23-26.

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［3］段曉波，朱明星，胡文平，等.影響電容式電壓互感器諧波傳遞特性的關鍵參數［J］.電網技術，2014，38（11）：3 158－3 164.

［4］鄧澤官，王龍華，姚勝紅，等.電容式電壓互感器低校高誤差測試方法的研究［J］.電測與儀表，2010，47（9）：27-30，67.

［5］徐敏銳，黃奇峰，盧樹峰，等.GIS內電壓互感器現場誤差智能化校驗系統設計與實現［J］.電測與儀表，2014，51（8）：15-18，25.

［6］蔚曉明，趙圓，張志毅，等.直接測量法互感器現場測試裝置的試驗研究［J］.山西電力，2007（6）：48－50.

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［9］徐思恩，汪本進，馮宇，等.主電容量降低對EVT分壓器測量準確度的影響［J］.電力系統及其自動化學報，2015，27（8）：92-96.

［10］張秦，張鋒，岳國義，等.電容式電壓互感器附加誤差分析［J］.河北電力技術，2011，30（5）：13-14，40.

Research on the Influence of Surrounding Objects on 500 kV CVT Field Calibration

W ANG Yuqi，Y ANG Jian，LIU Tao，ZHANG Zhongyao
（State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China）

Different from release testing，the error characteristic of CVT is influenced by environmental factors.In order to improve the accuracy of the error testof 500 kV CVT field calibration，based on a large number of single variable experiments，combined with the principle ofmutual inductor，the effect of the state of the surrounding objects on the field error test of the transformer is analyzed systematically，and the effects of various states on the ratio error and phase difference of 500 kV CVT field error testare calculated.The analysis resultsare ofguiding significance to solve the problem of500 kVCVT field error test.

CVT；state of surrounding objects；field error test

TM930

：A

：1007－9904（2017）08－0032－03

2017－02－02

王毓琦（1990），男，工程師，主要從事電能計量工作。