阻容分压型电压互感器动态和传变误差特性

作者： 国自电气 时间：2024-11-20 09:40:05 阅读：37

1 阻容分压型电压互感器动态特性

在电力系统运行过程中，要想提升系统运行稳定性，那么就应该在其故障状态过渡过程中选择暂态特性良好的互感器，以220kV 电压传感器为例，选取主电容C1与分电容C2分别为0.005mF、0.043mF，借助于MATLAB 仿真工具来对特定参数下互感器数学模型进行仿真计算，将相关参数输入之后，能够得到相应的频谱域特性曲线，如图2所示。

其对于测量结果的也不高于0.01%，因此表明铁芯材料所产生磁饱和现象对于输出结果不会造成很大的影响。

2 阻容分压型电压互感器传变误差特性

在实际开展设计的过程中，虽然利用精准的设计参数能够实现标准阻容分压型电路模型的建构，但是在阻容分压互感器制造与应用的过程中，互感器的各个部件参数会受到多种因素的影响，而在这些因素的影响之下，会导致相关参与原有设计值之间存在偏差，导致传感器发生传变误差，因此在分析阻容分压型电压互感器相关性能分析时，关于传变误差的分析是非常必要的，且还需要兼顾电磁兼容等方面的状况。在传变偏差仿真计算过程中，运用函数模型H 当中某一参数在一定范围当中转变，其他参数固定的方式来开展设计，这种其余参数固定，仅有一个参数变化时，通过对变量不同参数值的输出结果进行观察，能够看到其影响程度大小，关于其输出结果的衡量可以从比差与相位两方面开展。

仿真结果表明，当C2、Lm、RL 等参数的变化范围控制在20% 范围内时，对传感器输出的影响是非常小的，对比差影响最大不超过0.001%，所以说，在确定这些参数之后，外界环境或者是温度等变化，对于传感器输出结果的影响较小，甚至可以忽略不计，电力系统暂态过程中，互感器铁芯励磁阻抗的变化会处于宽范围当中。其对于测量结果的也不高于0.01%，因此表明铁芯材料所产生磁饱和现象对于输出结果不会造成很大的影响。

3 阻容分压型电压互感器设计

3.1 阻容并联分压器设计

在阻容并联分压型电压互感器当中，高电压部分基本上是由电容分压器所承担，而电容器介质的耐电压强度会直接影响到测量精度及设备运行的可靠性，因此为了确保测量精度及绝缘可靠性，应不断提升阻容分压器的质量，不断改进相关设计。实际运行过程中，无论是低压电容单元还是高压电容单元，其温度稳定性会直接对互感器的稳定性造成影响，电子式电压互感器的一次侧信号处理单元及高压传感部分都处于变电站户外，其温度受到室外温度的影响比较大，导致其温度变化范围非常大，要想很好地适应这种大区间的温度变化，在开展设计过程中，通常会选用自愈式金属化电容结构。对于高压传感器来说，其主体就是电容，并且具有对串联电阻均压的作用，电阻的主要作用则是将暂态误差予以消除，在开展相关设计的过程中，为了确保温度特性的一致性，降低分布电感的影响，对于高压及低压电阻都选用无感结构，并且所选用的材料相同，以便于其外形直径也保持一致。对于金属化聚丙烯薄膜来说，其电容温度系数为负温度系数，所以在设计过程中通常为低压电阻选择正温度系数，以便于其工作温度范围的阻值满足电阻分流误差要求，并要满足相应的时

间常数要求。

阻容分压型电子式电压互感器的暂态有良好的性能，但是杂散的电容会直接影响测量精度，再加上主容量设计小，抗干扰水平较低，且受到分布参数的影响较大，因此在开展传感器设计的过程中，一个非常关键的参数就是阻容分压器，通常情况下，会选择将电容量控制在0.005mF 左右。在确定电容量之后，应选择合适的电阻值，电阻值的确定应注意下列要点：一是消耗功率小，所导致的内部温升应不高于5℃。二是电阻温度特性较差，在开展设计的过程中，应减少分流作用所导致的误差，避免对电容分压比精度的影响，通常情况所并联的电阻分流应控制在取容性电流的0.03% 以内。

三是时间常数要满足泄放电荷实际要求将断路器额定操作循环通常为O-0.3s-CO-180s-CO，若第一次重合闸时间0.3s 确定放电时间常数，那么所选用的电阻值会非常小，电容分压的优点难以实现，所以通常依据第二次重合闸时间180s 来确定放电时间常数。

3.2 阻容分压型电压互感器误差温度特性

电压互感器的测量是动态的一种测试方式，而在测试过程中不可完全避免掉测量误差，所产生的测量误差也是动态的产生过程，数字变换器的偏差通常比较小，且能够保持的比较稳定，那么在实际开展设计的过程中，可以通过对电路结构进行改善，尽可能的应用高质量的元部件，并通过软件矫正措施来消除误差。阻容分压型电子式电压互感器的电压误差主要为阻容并联分压器的分压比误差，实际运行过程中电压跟随器输入阻抗不处于同一个空间当中，且性质存在明显的差异，一旦温度系数发生变化，时间常数也会发生相应的变化，通常需要温度补偿的方法来进行矫正。

3.3 阻容分压型电压互感器抗干扰设计

电力系统运行过程中所处的电磁环境较为恶劣，且运行过程中面临着非常复杂的影响因素，会影响到互感器的抗干扰能力，那么在开展相关设计的过程中，应尽可能地提升阻容分压型电压互感器的抗干扰能力，以便于提升电力系统运行安全稳定性。

结语

在各种各样有源电子式电压互感器中，选用电容器比较大的阻容并接分压器作为高压传感器是一种较为理想化的方式，不但能消除暂态滞留电荷的危害，并且不用还原积分电路，进而提升了高压传感器的长期运作的稳定性。本文简单分析了基于阻容分压型电压互感器的性能，并对阻容分压型电压互感器在电容量、误差温度特性及抗干扰能力的设计方面提出了一些建议。