[发明专利]量值溯源用1000kV电磁式精密电压互感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种量值溯源用1000kV电磁式精密电压互感器，可用于1000kV电压等级工频电压比例标准量值的溯源、传递和量值保存，1000kV电压等级线路电压传感器误差特性检测，1000kV电压等级线路有功损耗测量的电压精密测量校核等，还可用于特高压领域的科学研究，属于工频特高压测试和计量的大型精密装备。

背景技术

我国1000kV交流特高压试验示范工程的实施将我国电网电压等级从750kV提高到1000kV，使得我国电网技术上了一个新台阶。随着电压等级的提高，电力设备的设计、制造与试验难度都急剧增加，许多特高压检测设备世界上也都是空白，包括量值溯源用1000kV电磁式精密电压互感器(亦称电磁式标准电压互感器)。

1000kV电网中，用于电能计量、一次电压监测和系统继电保护的重要设备1000kV电压互感器的一个重要技术参数——误差特性测量，需要用准确度等级更高的标准装置(如精密电压互感器)来校准，而准确度等级更高的标准装置也需要解决量值溯源问题；随着后续的1000kV电网规模建设，用于电能计量、一次电压监测和系统继电保护的重要设备除了1000kV电容式电压互感器(CVT)外，还有可能采用电子式电压互感器及其它类型的电压测量装置，同样需要准确度等级更高的标准装置进行检测。

随着电压等级的提高，对应的国家量值溯源和量值体系，也需要配置1000kV工频电压比例标准，而准确度高、性能稳定、可靠性高的精密电压互感器是能够保存工频电压比例量值的最佳类型工频电压比例标准装置。要建立的1000kV电压等级的国家工频电压比例标准装置，应配置准确度0.01级、测量不确定度优于0.003％的1000kV电磁式精密电压互感器。

工频电压比例标准装置主要有两种结构：电磁式精密电压互感器和电容式工频电压比例标准装置。电磁式精密电压互感器结构、原理清晰，长期稳定性高，具有一定的功率输出能力，便于转换变比，不仅适合常规的电网电压互感器强信号的量值传递，也可用于其它电子式电压互感器(传感器)弱电压量、数字量的校验。而电容式工频电压比例标准主要用于测量电压系数，不便于保存稳定的比例数据，电压比例值需要临时在较低的电压下溯源到电磁式精密电压互感器上。当电容式工频电压比例标准配置电子放大器具有一定功率输出，但是长期稳定性不好，需要临时在低电压下校准方能使用，出现故障不宜被发现，电路比较复杂，可靠性受到影响，使用不方便。即使将电容式工频电压比例标准配置用于电力互感器现场检测(量值传递)，因其操控程序复杂，也仅适用技术水平很高的专业人员使用。

随着电压等级的提高，电磁式精密电压互感器绝缘水平要求提高，设备的体积要增大、质量增重，研制难度很大，需要研制人员具备的专业知识非常广，其专业涉及精密电气测量、高电压技术、绝缘理论、压力容器设计与制造、互感器设计、材料、机械加工等多方面的专业知识，还要具备高压电器制造经验。

2005年，中国国家高电压计量站(设置在国网武汉高压研究院)和山东泰开电气集团共同研制出765kV电磁式精密电压互感器，二次绕组输出0VA～1VA容量范围内的准确度等级达到0.01级，测量不确定度优于3×10^-5(实测测量不确定度小于2.6×10^-5，k₉₅＝2.03)，上限测量范围可达额定电压的150％(可满足变比电力电压互感器保护级绕组误差测量)，使得我国工频电压比例标准装置的技术水平超过了加拿大、德国等世界上工频电压比例标准技术最先进的国家。765kV电磁式精密电压互感器的研制成功，奠定了我国开展1000kV电磁式精密电压互感器研制的基础。

但是，随着电压等级的提高，特别是达到1000kV(特高压)等级，测试设备的结构设计与特高压电气设备一样，其绝缘特性呈饱和状态，并不能在结构上采用几何放大的指导思想进行大型精密测试设备的设计和制造，需要在许多结构设计细节上要作较大的变更，首先，1000kV电磁式精密电压互感器绝缘要求是保证短时工频耐受电压的水平，高压出线套管的高度达8m，套管内径达到800mm，导致内部的均压屏蔽尺寸增大、内部结构支撑就与765kV标准电压互感器差异很大；大尺寸材料的蠕度、热胀冷缩等机械特性导致一次导电管的连接及安装方式也和765kV标准电压互感器之间发生较大差异；箱体内部的器身，包括屏蔽尺寸及边缘曲率、高压绕组的设计及绕制工艺等，都因内部绝缘尺寸的增大而发生变化，需要在765kV标准电压互感器的设计、制造基础上进行改动。

发明内容