電容式電壓互感器應(yīng)用CVT進(jìn)行諧波測量方法討論

通過CVT進(jìn)行諧波測量，測量結(jié)果的幅值和相位均存在很大的誤差，在某些頻率下，幅值最大可能達(dá)到實(shí)際值的2倍以上，最小可能僅為實(shí)際值的10%左右;相位也存在將近1200突變的問題。

各廠家CVT實(shí)測頻率特性曲線均在一定的頻率范圍內(nèi)出現(xiàn)峰谷現(xiàn)象，且相位在其峰值和谷值頻率處出現(xiàn)突變。不同廠家之問CVT諧波測量出現(xiàn)峰值和谷值的頻率有所差別，在峰值和谷值處對真實(shí)幅值和相位的測量誤差大小也不相同。而相同廠家同一型號的CVT諧波測量誤差結(jié)果基本一致。

因此電力系統(tǒng)中通過CVT測量得到的諧波數(shù)據(jù)已經(jīng)是如上述頻率特性曲線畸變后的結(jié)果，不能真實(shí)地反映一次側(cè)系統(tǒng)諧波情況。在110 kV及以上電網(wǎng)現(xiàn)場大量使用CVT的情況下，諧波電壓的測量準(zhǔn)確性問題函待解決，針對此問題 以下兒點(diǎn)改進(jìn)方法建議以供參考。

1)現(xiàn)場條件允許時，應(yīng)采用電容式分壓器測量諧波電壓。對已裝設(shè)電容分壓器的現(xiàn)場應(yīng)使用電容分壓器測量，如沒有裝設(shè)且需對諧波電壓情況詳細(xì)了解的測試點(diǎn)應(yīng)臨時裝設(shè)電容分壓器再進(jìn)行測量。

2)在CVT的高低壓電容接地回路接入兩個電流傳感器，可測得CVT高低壓側(cè)電容回路的電流，分別計(jì)算兩個電容器的壓降，向量迭加后可得CVT對應(yīng)頻率下一次側(cè)電壓值。現(xiàn)有基于該原理的裝置有ABB公司的PQ Sensor等，使用該裝置在150 kV某CVT上模擬試驗(yàn)，與并聯(lián)的電磁式電壓互感器比較，結(jié)果具有較好的一致性，此設(shè)備可安裝在已投運(yùn)的CVT上，不影響CVT原有性能。

3)新建或改造變電站，如對諧波測量功能更為重視，可使用具有諧波測量功能的特種CVT。帶諧波測量功能的特種CVT具有常規(guī)CVT的電壓計(jì)量、繼電保護(hù)等功能，也可應(yīng)用于中高壓電網(wǎng)諧波的測量。但由于110 kV及以上電壓等級現(xiàn)場對諧波測量的需求仍處于較低階段，且部分學(xué)者認(rèn)為該類型CVT可能存在一定的安全隱患，因此該類型CVT在現(xiàn)場兒乎沒有應(yīng)用。

4)針對已建設(shè)電能質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)的地區(qū)，大量的電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置源源不斷地傳回現(xiàn)場電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，其中諧波數(shù)據(jù)為CVT測量畸變后的結(jié)果，采用以上方法均不易實(shí)現(xiàn)。但如果廠家在CVT出廠時提供CVT頻率特性曲線，則可以根據(jù)曲線進(jìn)行諧波測量結(jié)果的修正，修正后的結(jié)果將具有更大的實(shí)際參考價值 。

在穩(wěn)態(tài)條件下，整個CVT等效電路可看成線性系統(tǒng)，補(bǔ)償電抗器雜散電容C。和中間變壓器一次側(cè)雜散電容C:在高頻下的影響不可忽視。

CVT中間變壓器鐵芯可視為工作在磁化曲線的線性段，忽略鐵芯的激磁感抗，中間變壓器的一二次側(cè)漏抗歸算至補(bǔ)償電抗器。

（1）二次電壓波動。二次連接松動，分壓器低壓端子未接地或未接載波線圈；如果阻尼器是速飽和電抗器，則有可能是參數(shù)配合不當(dāng)。

（2）二次電壓低。二次連接不良，電磁單元故障或電容單元C2損壞。

（3）二次電壓高。電容單元C1損壞，分壓電容接地端未接地。

（4）電磁單元油位過高。下節(jié)電容單元漏油或電磁單元進(jìn)水。

（5）投運(yùn)時有異音。電磁單元中電抗器或中壓變阻器螺栓松動 。

電容式電壓互感器主要由電容分壓器和中壓變壓器組成。電容分壓器由瓷套和裝在其中的若干串聯(lián)電容器組成，瓷套內(nèi)充滿保持0.1MPa正壓的絕緣油，并用鋼制波紋管平衡不同環(huán)境以保持油壓，電容分壓器可用作耦合電容器連接載波裝置。中壓變壓器由裝在密封油箱內(nèi)的變壓器、補(bǔ)償電抗器、避雷器和阻尼裝置組成，油箱頂部的空間充氮。一次繞組分為主繞組和微調(diào)繞組，一次側(cè)和一次繞組間串聯(lián)一個低損耗電抗器。由于電容式電壓互感器的非線性阻抗和固有的電容有時會在電容式電壓互感器內(nèi)引起鐵磁諧振，因而用阻尼裝置抑制諧振，阻尼裝置由電阻和電抗器組成，跨接在二次繞組上，正常情況下阻尼裝置有很高的阻抗，當(dāng)鐵磁諧振引起過電壓，在中壓變壓器受到影響前，電抗器已經(jīng)飽和了只剩電阻負(fù)載，使振蕩能量很快被降低。

電力系統(tǒng)中除電弧爐、變頻器等傳統(tǒng)諧波源外，新能源接入、充電樁等非線性負(fù)荷都可能產(chǎn)生大量的諧波。為防止諧波對電網(wǎng)造成進(jìn)一步的影響，對電網(wǎng)中諧波水平進(jìn)行準(zhǔn)確地監(jiān)測和及時的治理是必要的環(huán)節(jié)，而正確地測量電網(wǎng)中諧波含量是監(jiān)測和治理的基礎(chǔ) 。

1）論證了諧波條件下CVT可等效為一線性電路，并 級聯(lián)分級分析方法用以分析CVT各組成部分及整體的諧波傳變特性，得到了CVT電路參數(shù)變化對其諧波傳變特性的定量影響規(guī)律，明確了利用CVT測量諧波電壓的影響因素。

2)幅頻特性在50-1000 Hz的頻段內(nèi)呈“帶通”特性，符合對CVT諧波傳變特性的傳統(tǒng)認(rèn)識，阻尼器參數(shù)將影響此“帶通”特性的變化率并起到“平抑”幅頻峰值的作用，因此在CVT產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，需要考慮等效雜散電容與阻尼器參數(shù)的配合問題。

3)由于各電壓等級CVT參數(shù)的不同，不影響CVT諧波傳變特性的中間變壓器勵磁參數(shù)變化范圍等參量可能會有所不同，因此有必要掌握各電壓等級CVT的典型參數(shù)以明確上述參量的具體范圍，用以指導(dǎo)CVT產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及通過CVT實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)諧波電壓的測量 。2100433B

2018年7月13日，《1000kV交流系統(tǒng)用電容式電壓互感器技術(shù)規(guī)范》發(fā)布。

2019年2月1日，《1000kV交流系統(tǒng)用電容式電壓互感器技術(shù)規(guī)范》實(shí)施。