小电容量电子式电压互感器的设计优化研究

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1、分类号学号M201271276学校代号10487密级硕士学位论文小电容量电子式电压互感器的设计优化研究学位申请人：梁建奕学科专业：电气工程指导教师：李红斌教授答辩日期：2015年5月20日22008AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchofDesigingandOptimizingSmallCapacitanceCapacitorDividerElectronicVoltageTra

2、nsformerCandidate：LiangJianyiMajor：ElectricalEngineeringSupervisor：Prof.LiHongbinHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在

3、文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日

4、日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要随着智能变电站的发展，传统电压互感器正逐渐被电子式电压互感器所取代。国内高电压等级的电子式电压互感器多采用电容分压，其技术主要借鉴传统电容型电压互感器，尤其是直接采用其电容分压器，导致电子式电压互感器的主电容量大，其低压侧电容也比较大，而低压侧内存在各类电子元件，这些电子元件与低压侧电容间存在着静电和电磁的联系。当电网中出现暂态冲击时，耦合到低压侧的过电压幅值比较大，易使二次系统发生故障。解决这个问题的方法大致有两种，一是提高二次系统元件的抗干扰能力；二是降低电容分压器的主电容

5、量，降低干扰的强度。本文基于降低电容分压器主电容量的思路,对小电容量电子式电压互感器进行研究。本文利用仿真研究与样机测试相结合的方法来对小电容量的电子式电压互感器进行研究。文中首先分析了影响电容分压型电子式电压互感器测量准确度的因素，解决这些影响因素的方法，为有效地减少电容分压器的主电容量提供理论依据。然后利用AnsoftMaxwell软件建立电容分压器的仿真模型，研究外屏蔽对电容分压器测量准确度的影响，对其进行优化设计。在优化了结构参数的基础上建立了4组不同主电容值的电容分压器的仿真模型，分别求解出杂散电容矩阵，根

6、据IEC6044-7标准对稳态误差的规定，确定主电容量的最优值。最后，研究周围电场变化对小电容量电容分压器测量准确度的影响。仿真结果表明：合理地设计屏蔽结构可有效减小杂散电容对电容分压器的影响；外屏蔽的半径和安装高度为主要结构参数；通过优化结构参数，主电容量为500pF的电容分压器的测量误差小于0.1%；周围电场的变化对电容分压器测量准确度的影响在允许范围之内。根据仿真结果，本文进行了样机的研制并试验，包括在有和无屏蔽环、优化屏蔽环、改变引线角度及改变额定电压百分比等情况下进行试验，试验结果表明：通过合理设计外屏蔽的

7、结构，电压互感器的比差约为；改变引线角度模拟周围电场变化时，样机的平均比差为；改变额定电压百分比时，样机的比差和角差在允许范围内，研制的小电容量电子式电压互感器满足级测量准确度的设计要求。关键词：电子式电压互感器电容分压器主电容量屏蔽杂散电容I华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofsmartsubstation,traditionalvoltagetransformerisgraduallyreplacedbyelectronicvoltagetr

8、ansformers.Inourcountry,electronicvoltagetransformersusedinthehighvoltagegradearebesedoncapacitivevoltagedivider,thetechnologyismainlyreferencedfromthetraditionalcapacitorvo