阻容分压型电压互感器的性能分析

作者： 国自电气 时间：2024-11-18 09:36:21 阅读：14

1 电子式电压互感器应用现状

当前， 随着智能电网的快速发展， 在110kV 以上智能变电站的建设及运行过程中，有源电子式电压互感器被越来越广泛的应用，常用的有AIS 电子式电压互感器、GIS 电子式电压互感器两种类型，其中AIS 电子式电压互感器常应用于敞开式变电站当中，其电容分压器主要是运用高压电容器与低压电容器串联的方式；GIS 电子式电压互感器常和气体绝缘全封闭组合电气配套应用，所应用的是同轴电容分压器。目前，很多关于电子式电压互感器的研讨关注点放在运行稳定性与测量精确度上面，对于暂态过程、环境温度等因素对运行稳定性及精度的影响没有予以足够的重视。虽然在新一代的电压互感器研究当中，主流的研究方向为电容分压型电子式电压互感器，但是已有的电容分压电子式互感器中还存在一些有待解决的问题。一是需要应用相位补偿电路，通常情况下在低压电容当中并联了取样电阻，使得整个系统的相位误差进一步增大，为了确保测量精度，就需要增加相位补偿电路。

二是因在被测电压信号中应用到了积分电路还原，使得误差环节得以增加，实际运行过程中为了能够对原始信号进行还原，应将积分环节加入信号处理阶段当中，而无论是积分电阻还是积分电容都容易受到温度的影响，在遇到温度变化较大的情况时，其稳定性会明显受到影响，难以确保积分时间常数温度特性的稳定性，导致实际测量过程中出现较大的误差飘移。

三是暂态滞留电荷风险隐患，若是高电压传感器中所应用的电子式电压互感器是纯电容分压器，那么其滞留电荷现象就容易导致出现暂态问题，这主要是因为一旦电力线路被切断，就难以准确的在电压过零时断开，线路当中会残余一定量的电压，这部分电压会导致电容发生感应电荷，感应电荷量由切断瞬间的电压相位来决定，若是系统中不存在泄放回路，所出现的感应电荷会在电容器上较长时间滞留，直到再次接入线路时，残留电荷会依据并联负载电阻确定的时间常数开展下降，并在正弦波信号上叠加，该过程容易导致出现较大的

误差。

四是精度不稳定，低压电容中并联了电阻比较小的阻值，导致电容分压器分压比作用没有得到充分发挥，再加上电容与电阻没有处于同一个空间当中，很难将温度的特性维持得比较稳定，因此测量精度就难以确保。

2 阻容分压型电子式电压互感器性能分析

无论是电容分压型还是阻容分压型电子式电压互感器，针对分压器都有严格的要求。现阶段，能达到这种产品性能的只有极少数技术水平相当高的企业可以实现。

2.1 阻容分压型电子式电压互感器原理

从上文中的分析可以看出，随着智能变电站的快速发展，电子式电压互感器已经成为变电站中的主要部件，在高压传感器当中可以将电容和电阻并联的方法合理应用，其能够实现电容运行中减低耗损的优势，且在应用并联电阻之后，能够实现暂态电荷的泻放，使得电子式电压互感器暂态过程的测量精度明显提升。阻容分压型电子式电压互感器原理如图1所示。

2.2 精度较高

电压传感器选用阻容并联分压器，在设计时，电阻分流只占电容电流的0.03%，另外控制放电时间常数能够达到放电规定，因此电容对分压比起着决定性作用，即K=（C1+C2）/C1，而C1和C2有同样的温度特点，因此K 在运行里的偏差范畴不大。

电容选用金属化薄膜，其电极蒸镀在介质上可以清除物质与极板之间气体空隙的危害，同时还提升了电容温度的可靠性。为防止金属化高压电容器C1和低电压电容器C2在运行中自愈导致的容积损害，C1的磁场强度应制定为（1/3～1/2）或设计更低的场强薄膜额定电压，以确保运行中自愈的状况出现，并应使用低于0.003A/mm2的低线电流强度的设计，并且要采用一系列抗氧化对策，既可以合理防止电容器耗损，延长使用期限，又能确保分压器的长期性运行精密度。

3 没有暂态滞留电荷隐患

国家标准GB/T20840.7—2007表明，在这种暂态过程中，运用电阻电容混合型分压器传递正确信号是目前最好的处理方式。因为每个电容单元都并联一个放电电阻，因此消除了暂态偏差。