高精度阻容分压器的原理与测量影响因素

作者： 国自电气 时间：2024-12-02 09:54:50 阅读：227

1 高精度阻容分压器技术原理

分压器测量主回路包括高压臂、低压臂两部分，分别由若干个电阻与电容元件通过串、并联叠装而成。传统阻容分压器 及高精度阻容分压器的电路原理如图1所示。

测量直流电压时电容支路相当于开路，分压功能由电阻支路实现，阻容分压器可等效为电阻分压器;测量交流电压时 阻容分压器 拓扑可等效为一个电容分压器。

2 阻容分压器 杂散电容附加误差求解方法

高精度阻容分压器的高压臂测量回路由4个阻容单元串联而成，每个阻容单元由若干电容元件及电阻元件串、并联叠装组成。测量回路的外层布置屏蔽回路，同样由4个阻容单元串联而成，测量回路与屏蔽回路之间无任何电气连接。建模时认为屏蔽回路对测量回路起到了良好的屏蔽作用，因此测量回路与外界导体间没有直接的耦合关系，仅屏蔽回路与外部导体间存在杂散电容。以阻容单元为研究对象进行建模，则最终得到的 阻容分压器 杂散电容等效数学模型。

3 测量性能的影响分析

杂散电容对 阻容分压器 ;在Ansys环境下依据本项目研制样机的设计要求，建立500kV 传统阻容分压器与高精度阻容分压器的三维仿真模型，对上节提到的5类杂散电容进行提取并构建部分电容矩阵。在较宽范围内对传统阻容分压器的高压臂测量电容、高精度 阻容分压器 的高压臂测量电容、屏蔽电容赋值，求解出上述2种阻容分压器在交流环境下杂散参数带来的附加误差。

目前国外直流工程明确要求阻容分压器在 0~20kHz频带范围的交流测量误差不超过0.2%，即需要阻容分压器同时具备宽频范围内的高测量精度和优异的暂态响应性能。通过选取较大的额定电容值可以有效减小杂散电容对于电压互感器测量精度的影响，如电容式电压互感器的一次额定电容值通常取值数千pF 以上。但额定电容值的增大将使阻容分压器时间常数增大，进而使其暂态响应性能显著降低，Trench、ABB等公司的交流阻容分压器产品额定电容值均在1000pF左右，直流阻容分压器产品额定电容值则仅有数百皮法。对于直流电网快速保护来说，需要测量装置具备200kHz以上的频带宽度，测量电容值需进一步减小以保证产品优异的暂态性能。

传统阻容分压器的额定电容值需要至少 2000、3000pF才能使杂散电容引起的附加误差达到 0.2%和 0.1%。高精度阻容分压器在测量电容与屏蔽电容均取400pF时附加误差约0.2%，在测量电容与屏蔽电容分别取400、1200pF时，附加误差仅为0.076%。计算结果表明高精度阻容分压器

具有良好的屏蔽效果，可以保证产品在出厂前及到达工程现场后其测量精度不会出现偏移，具备免校验能力。同时高精度阻容分压器测量电容值明显小于传统阻容分压器，保证了产品优异的暂态性能在设计过程中，应尽量降低测量电容值，并配合选取屏蔽电容值。