[发明专利]一种电容式电压互感器

说明书

一种电容式电压互感器，包括同轴串联的电容分压器和电磁单元，所述电容分压器由顶部均压罩与串联的三层同轴电容器串联构成，所述电磁单元包括补偿电抗器、中间变压器以及速饱和阻尼电抗器，所述三层同轴电容器由内到外依次设有：主电容(1)、内层屏蔽用辅助电容(5)、内层环形屏蔽电极(4)、外层屏蔽用辅助电容(3)、复合绝缘套筒(7)和外层环形屏蔽电极(2)；所述电压互感器的电压测量精度、响应快，可以满足从超高压至特高压等级电网工频交流电压准确测量的要求；测量用分压器处于良好的屏蔽状态，不受杂散参数的影响，分压比稳定，测量精度高，可作为标准互感器使用。

技术领域

本发明涉及电力系统互感器装置，具体涉及一种双层等电位屏蔽结构的电容式电压互感器。

背景技术

随着1000kV及以上特高压输电技术在输电工程上的应用，提出了准确测量特高压电网电压的的要求。现有的电力系统广泛应用的工频高电压测量装置主要有电磁式电压互感器和电容式电压互感器两种，两者均属于无源电压测量系统，这些互感器基本上能够满足500kV及以下电压等级电压计量和继电保护的要求。属于有源电压测量系统的光电式电压互感器、电子式电压互感器目前还处在研发和试运行过程中，尚有诸如电压测量精度、激光器寿命、系统可靠性等问题需进一步研究解决，以满足规模应用。

由于绝缘困难，超/特高压等级已很少采用电磁式电压互感器。由于结构简单、可靠性高、造价较低，电容式电压互感器(CVT)仍是超/特高压等级电网电压测量中应用的主要设备。但是，现有CVT的设计应用于特高压电网，遇到了如下的技术困难：

1)杂散电容电流影响测量准确度

由于电容分压器高压臂与周围的接地体或带电体之间存在杂散电容，传统的电容式电压互感器(CVT)，在高电压作用下，杂散电容电流流出或流入高压臂，导致电压测量误差。这种误差随着电压等级的增高而加大。检测结果表明750kV电网电容式电压互感器实的杂散电流(包括电容电流和绝缘套表面泄漏电流)引起的测量误差可高达0.2％以上。电场仿真表明，1000kV的CVT，从分压器高压臂流入大地的电容电流可达20mA，这造成了显著的测量误差。通常采用加大分压器主电容量的措施来减少杂散电流的影响，但即使电容量增大到10000pF，特高压CVT的准确级也难达到0.1级的标准。

2)现场效验困难

现有CVT测量误差受杂散电容影响因而与安装位置有关。现场安装后，超/特高压电压等级的CVT，需要进行现场效验，以修正出厂比差和角差。在特高压变电站进行互感器的现场效验绝非易事。除了特高压标准电容器制造难度外，特高压变电站现场的电磁干扰也是进行现场准确效验比对的重要制约因素。

综上所述，特高压输电的发展对提高现有CVT的测量准确度、改善响应特性、免除现场效验提出了迫切需求。

200710050439.5号中国专利申请公开了一种全屏蔽电容式电压互感器，其包括置于密封的充满绝缘介质壳体中的电容分压部分和电磁装置，电容分压器的中、高压电极与壳体三者为同轴结构，在电压作用下，它们之间产生的电场力均匀分布于圆周上且相互抵消，电极之间的相对位置不会发生偏移，电极之间的电容极为稳定，提高了互感器的精度。该专利采用了全屏蔽的结构，因而具有优良的屏蔽效果，但也正是由于采用了全屏蔽措施，导致其体积会随被测信号电压等级的升高而迅速增大，受自身结构的限制，不适合在电力工程现场使用，更不能用于百万伏特高压的测量使用，这种全屏蔽结构的电压互感器比较适合用于高压实验室替代标准电容器使用。

ZL201010163455.7号中国专利申请公开了一种等电位屏蔽电容式电压互感器，其包括具有等电位屏蔽的双层同轴电容器组件的电容分压器和具有无储能元件铁磁谐振抑制器与中间变压器的电磁单元，可以满足从超高压直至特高压等级电网工频交流电压准确测量和继电保护快速可靠动作的要求。由于测量主电容处于良好的屏蔽状态，电容量可以大幅度降低，因而，分压器的重量可大幅度降低，细高形的分压器的抗震特性也随之改善。