800kV直流分压器校准分析与应用

作者： 国自电气 时间：2024-05-13 09:30:30 阅读：35

目前中国是世界上拥有直流输电工程数量最多，输送线路最长，输送电压等级最高的国家。并且直流输电系统已经具有800 kV电压等级输送能力。获得直流高电压最普遍的方法是使用直流分压器，它是直流输电系统中不可缺少的主设备，承担着电能计量、电量监测、继保信号传送等的重要作用。其采集数据的准确性对于电网的安全运行作用也至关重要。

随着测量电压的逐步升高，直流分压器分压比随电压的相对变化也越来越凸显，直接影响了测量结果的准确性，这种变化量称为分压比电压系数。国内外研究成果表明，电阻元件特性、泄漏电流、外部环境、电晕电流、操作过电压等都是影响分压比的重要因素，随着电压等级的提高，这些因素的影响效果增强，很难通过理论分析得到全电压范围内的分压比电压系数。要在更高电压等级下得到分压比的量值大小，关键是评定出分压比的电压系数。

当前电力行业中比较有效的方法是在分压器实际工作电压下进行试验测量，通过分析、计算测量结果评定出全电压范围内的分压比电压系数。文中提出了一种基于试验测量的直流分压器校准分析计算模型，采用多层对比分析的思维模式，简化数据处理过程，对分压比电压系数的评定更准确。

1、直流分压器工作原理

直流分压器比例标准采用电阻分压原理，作为重要的高压计量设备，在满足一定准确度的要求下其主要作用是将需要测量的一次侧极线直流高压按照一定比例转换成满足二次侧测量系统要求的低压信号，保证直流输电系统安全、可靠、稳定的运行。

长期运行经验表明，泄漏电流和电晕电流不仅会引起直流分压器分压比量值变化，常常致使直流分压器故障，为了减小电晕泄漏，降低空间电导电流，直流分压器在结构设计上增加了屏蔽电阻层。现场用依800 kV 标准直流分压器，屏蔽层位于绝缘外壳与测量层之间，电阻均匀分布，屏蔽层与测量层采用并联接线方式连接，直流分压器内部分压均匀，形成局部等电位环境，用来增强分压器对外部环境的抗干扰性，同时降低测量层电阻元件表面的电场强度，大大提高了直流分压器运行的稳定性。测量层电阻R 和屏蔽层电阻r均使用电

压系数和温度系数都很小的金属膜电阻，Ig 为沿绝缘外壳的泄漏电流。

2、分压比的不确定性

假设图1 中Rh 和Rl为理想电阻，阻值大小固定不变，且不考虑泄漏电流和电晕电流等因素的影响，分压器的分压比为Rh+R R l l ，是一个定量。但是实际中，理想电阻是根本不存在的，电阻阻值会随着施加在电阻两端电压的变化而发生改变，分压比成为一个变量，这种现象称为分压比的不确定性。其中，电阻的电压系数和温度系数是引起直流电压器分压比变化的主要因素。然而，电阻的这种不稳定性难以彻底规避，在高压直流电压比例标准中使用的测量电阻元件，额定工作电压一般为1000V左右，同时为了减小泄漏电流的影响，额定工作电流一般不小于0.1mA，因此，电阻额定工作功率将大于0.1W，必定导致电阻导电体发热，电阻阻值也会随着自身温度的变化而改变。

结语

在研究分压比不确定性的基础上通过构建一种基于试验测量的直流分压器校准分析计算模型，对依800kV 直流分压器分压比电压系数进行全面的评估计算，试验证明该模型的校准水平高达10-5次方~10-6次方量级。采用该模型评定分压比的电压系数，不仅减少了分压器校准测试工作量，同时，大大提升了直流分压器量值测量的准确度，确保特高压直流输电系统的安全稳定运行。