阻容分压型电子式电压互感器现状及特点分析

作者： 国自电气 时间：2024-05-17 09:19:38 阅读：45

    随着智能电网的发展和GIS 的大面积推广应用，电子式电压互感器和电子式电压/电流组合式互感器的应用范围迅速扩大。然而，新一代智能变电站对电子式互感器等一次设备提出了新的、更高的要求。而目前电子式互感器技术尚不成熟，其中，电压互感器主要表现为温度特性不够稳定，测量精度较差。因此，研究设计高性能的电子式电压互感器是非常必要的。

    在110 kV 及以上智能变电站中，现阶段应用的有源电子式电压互感器主要有两种:GIS 电子式电压互感器，电压采用同轴电容分压器，与气体绝缘全封闭组合电器配套使用；AIS 电子式电压互感器，电压采用高、低压电容器串联电容分压器，用于敞开式变电站。

    鉴于目前对电子式电压互感器的研究主要侧重在测量的精度、运行的稳定性等方面，而环境温度和暂态过程是引起精度和运行稳定性问题的主要因素。所以，重点分析AIS 电容分压型电子式电压互感器的技术现状，针对己经出现的温度特性、暂态滞留电荷等问题进行深入研究。高压传感器的关键元件高压、低压电容采用金属化聚丙烯薄膜结构设计，采用正温度系数的精密电阻，研制了一种阻容并联分压型电子式电压互感器，解决了长期困扰的温度特性和暂态误差等难题。

1 目前电子式电压互感器的现状及特点分析

电容分压型电子式电压互感器成为新一代电压互感器的主导研究方向。然而，由于系统结构设计上的多种问题因素，导致这种电子式电压互感器出现了一些难以克服的缺陷。

1.1 精度不够稳定

1）低压电容并联了阻值较小的电阻R，由二次输出电压和一次输入电压关系可知，电容分压器己经失去分压比［（C1+C2）/C1］的作用，u2 （t）的精度由电阻和电容乘积RC1 的温度特性决定。而电阻R 和电容C1 又不在同一个空间，温度特性很难做到稳定，从而导致测量精度较差。

2）高、低压电容器极板铝箔和介质薄膜之间的间隙随温度发生无规律变化，从而导致电容量呈离散性变化。

1.2 存在暂态滞留电荷隐患

    对于用纯电容分压器作为高电压传感器的电子式电压互感器，最重要的暂态问题是由滞留电荷现象引起的。因为电力线路被切断时，很难正好在电压过零时断开。线路残余电压将使电容产生感应电荷，其感应电荷量取决于切断瞬间的电压相位，如果没有泄放回路，这些电荷将滞留在电容器上很长时间。当线路再接入时，残余电荷按并联负载电阻确定的时间常数作指数衰减，叠加在正弦波信号上，由此造成较大误差。

1.3 被测电压信号需要用积分电路还原，增加了误差环节

1.4 需要相位补偿电路。这是由于低压电容并联了取样电阻，增大了相位误差。