周围物体状态对500 kV CVT现场校验影响研究

王毓琦，杨 剑，刘 涛，张仲耀

（国网山东省电力公司电力科学研究院，山东 济南 250003）

周围物体状态对500 kV CVT现场校验影响研究

王毓琦，杨 剑，刘 涛，张仲耀

（国网山东省电力公司电力科学研究院，山东 济南 250003）

和出厂试验不同，电容式电压互感器（CVT）误差特性受现场环境因素影响较大。为提高500 kV CVT现场误差检验的准确度，通过大量的单一变量实验，结合互感器原理，系统分析周围物体状态对互感器现场误差检验的影响，并计算出各种状态对500 kV CVT现场误差检验比值差和相位差的影响量。分析结果对解决500 kV CVT现场误差检验问题具有指导意义。

电容式电压互感器；周围物体状态；现场误差检验

0 引言

目前山东省500 kV变电站内，500 kV进线以及主变高压侧的电压互感器一般使用电容式电压互感器（CVT）。随着特高压入鲁工程的推进，仅与特高压济南站和潍坊站配套的500 kV等级的CVT就增加30余组，加上统调电厂500 kV上网关口计量点的CVT首检或周检，2016年计量中心500 kV CVT现场检验超过40组。500 kV CVT已经成为关口电能计量装置的重要组成部分，直接关系到电能计量的准确度和电量贸易结算［1］。与传统电磁式电压互感器相比，CVT虽具有绝缘强度高、体积小，成本低等优势，但其误差特性受外界环境影响较大［2］。变电站内电磁环境复杂，CVT现场校验误差容易受到影响［3］。

目前国内缺少关于周围物体状态对500 kV CVT现场校验影响的系统、全面的研究。研究以500 kV CVT为实验对象，设计大量的单一变量对比实验，对实验数据进行系统、全面的分析［4］。旨在将周围物体状态分类，并统计出各种状态对500 kV CVT现场校验比值误差和相位误差的影响程度，以保证现场误差检验的准确，为正确开展500 kV CVT现场误差检验提供指导规范［5］。

1 误差影响

CVT主要是由电容分压器和电磁单元组成［6］。CVT电路如图1所示，电容分压器由高压电容器C1和高压电容器C2组成，利用容抗分压，分压后的等值电压为串联电容C2上的分压［6］。

目前，500 kV CVT的现场误差检验采用串联谐振方法，使用的设备有励磁变压器、调压器、电抗器、标准电压互感器、负载箱、校验仪等［7］。通过调整高压电抗器的感抗值与CVT容抗值相等，使电路呈纯阻性，回路产生震荡，试品上的电压是励磁变高压端输出电压的Q倍。其中，Q为品质因数［7］。

图1 CVT电路图

电磁单元误差特性相对稳定，受外界环境影响较小。电容分压器为轴向结构［8］，周围物体产生的杂散电容不可避免地对现场误差检验的准确度产生影响［9］。电容分压器的分压比由高压电容器C1和高压电容器C2的比值决定［9］，周围物体状态主要通过杂散电容改变电容分压器的分压比，影响现场误差检验的准确度［10］。变电站内500 kV CVT附近的避雷器、接地杆塔、高压套管等设备均能对CVT的现场误差检验造成影响。尤其是新建变电站和扩建间隔，周围物体的带电状态无法确定。因此，根据周围物质的带电状态，将周围物体分为悬空周围物体、等电位周围物体、接地周围物体。

2 实验过程及原理

为了排除外界因素干扰，确定周围物体对500 kV CVT现场校验误差的影响，实验采用单一变量法。在两次对比实验中，只改变单个变量，避免其他因素的影响，确保实验数据的可靠性，实验方案如图2所示。

图2 实验方案

将高压电容器放置在固定位置，模拟周围物体。通过改变高压电容器的带电状态，测试电容器在不同的带电状态下对500 kV CVT现场校验误差的影响。为了进一步研究不同状态的周围物体在不同距离对现场校验误差的影响量，分别就不同带电状态进行距离实验。

实验数据如表1～3所示。表1、表2、表3分别为周围物体在距离 500 kV CVT 3.5m、6m、9m条件下，周围物体悬空、等电位、接地3种情况下的实验数据。

表1 3.5m净空距离各带电状态实验数据

表2 6m净空距离各带电状态实验数据

表3 9m净空距离各带电状态实验数据

3 数据分析

现场环境复杂，周围物体不可避免地存在。另外，周围物体是等电位还是接地，以及悬空时的状态，均可能造成差异。通过实验数据的分析对比，可得出以下结论。

CVT周围物体状态为悬空与接地的差异：悬空状态时，CVT的杂散电容串联物体自身阻抗接地，当物体自身阻抗为零时，悬空与接地状态相同，准确度变动很小。

CVT周围物体状态为悬空与等电位的差异：等电位状态时，物体与电容器叠柱因相互之间存在不同电位点的原因，均向对方输送杂散电流，电容器叠柱自上而下的单元电容器，输出的杂散电流为逐渐减小，电容器叠柱自上而下的单元电容器，输入的杂散电流为逐渐增大，使悬空状态时的叠柱上部的电压分布高的情况，改变为等电位状态时的叠柱下部的电压分布高的情况，并且会改变叠柱各单元电容器的电压分布，导致准确度正偏。

CVT周围物体状态为等电位时，分布改变越大，影响程度越大；电容器叠柱高度越高及电压越高，电压分布改变越大，影响程度越大。

CVT周围物体状态为等电位时，周围物体距离越近，相互之间杂散电流越大，影响程度越大，但由于叠柱上部单元和下部单元的杂散电流都增大，最终影响差异不大。

4 结语

通过大量的实验和数据分析，就周围物体状态对500 kV CVT现场校验的比值差和相位差的影响进行了研究，统计出悬空、等电位、接地3种带电状态的物体对CVT现场校验的比值差和相位差影响量，并分析出不同带电状态物体与CVT的距离对CVT现场校验的误差影响趋势。实验结论对有效开展500 kV CVT现场校验工作具有指导意义。

［1］杨春光，张长青，高敬更，等.750 kV CVT现场检验误差影响因素分析［J］.电子测量技术，2013，36（9）：23-26.

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［10］张秦，张锋，岳国义，等.电容式电压互感器附加误差分析［J］.河北电力技术，2011，30（5）：13-14，40.

Research on the Influence of Surrounding Objects on 500 kV CVT Field Calibration

W ANG Yuqi，Y ANG Jian，LIU Tao，ZHANG Zhongyao
（State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China）

Different from release testing，the error characteristic of CVT is influenced by environmental factors.In order to improve the accuracy of the error testof 500 kV CVT field calibration，based on a large number of single variable experiments，combined with the principle ofmutual inductor，the effect of the state of the surrounding objects on the field error test of the transformer is analyzed systematically，and the effects of various states on the ratio error and phase difference of 500 kV CVT field error testare calculated.The analysis resultsare ofguiding significance to solve the problem of500 kVCVT field error test.

CVT；state of surrounding objects；field error test

TM930

：A

：1007－9904（2017）08－0032－03

2017－02－02

王毓琦（1990），男，工程师，主要从事电能计量工作。