一次试验接线分布电容对CVT误差特性影响研究

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2019年中国电机工程学会年会论文集一次试验接线分布电容对CVT误差特性影响研究12莫芳华,李金瑾(1.广西电网南宁供电局,广西南宁,530024；2.广西电网计量中心,广西南宁530024)StudyontheInfluenceofDistributedConductiveCapacitanceonCVTErrorCharacteristicsinOneTestConnectionFanghuaMo1,JinjinLi2(1.NanningPowerSupplyBureauofGuangxiPowerGrid,Nanning,Guangxi,530024;2.GuangxiPowerGridMeasurementCenter,Nanning530024)摘要：CVT通过分压电容按比例将一次电压降低，当有分布电容存在时，会导致分压比例发生变化，从而影响准确性。在进行CVT现场误差试验时，需要在CVT上挂接一次试验接线，挂接的一次试验接线与CVT外壳距离不够时将会引入分布电容，分布电容叠加到CVT自身电容上，造成CVT分压比偏离正常值。本文定量分析计算一次试验接线随挂接角度变化给被试CVT引入的分布电容，得出其对误差数据的的定量影响，根据影响程度给出误差试验时一次试验接线的建议角度，对指导CVT现场误差试验，保证试验数据准确具有较大意义。关键词：CVT误差试验高压引线分布电容ABSTRACT:TheCVTreducestheprimaryvoltageproportionallybythevoltagedividingcapacitor.Whenthereisadistributedcapacitance,thevoltagedivisionratiochanges,whichaffectstheaccuracy.WhenperformingCVTfielderrortest,itisnecessarytoattachatestwiringtotheCVT.WhenthedistancebetweentheconnectedtestwiringandtheCVTcasingisinsufficient,thedistributedcapacitancewillbeintroduced.ThedistributedcapacitanceissuperimposedontheCVT'sowncapacitance,resultingintheCVTpartialpressureratio.Deviatefromthenormalvalue.ThispaperquantitativelyanalyzesthedistributedcapacitanceintroducedbythetestwiringwiththechangeofthemountingangletothetestedCVT,andobtainsitsquantitativeinfluenceontheerrordata.Accordingtothedegreeofinfluence,therecommendedangleofthetestwiringisgivenaccordingtothedegreeofinfluence.Theon-siteerrortestensuresthatthetestdataisaccurateandhasgreatsignificance.KEYWORD:CVTsamplingfrequencyenergymeteringerror0引言是已知和固定的，通过调节中间变压器和补偿，使得CVT的计量误差符合检定规程要求。如果C1和电力系统中电容式电压互感器（以下简称C2的电容值发生变化，则会改变变换到二次的电压CVT）是一种重要的高压输变电设备，主要用作电值，从而影响CVT的测量准确性。能计量、电压测量和继电保护的信号取样装置，具有绝缘可靠性高、成本低、体积小、不易产生系统L谐振等优点，广泛应用在220kV以上电力系统中。C1T它主要由电容分压器、中压电磁式变压器、补偿电抗器和阻尼器等四部分组成，其典型电路如图1所C2示。其中：C1、C2为电容分压器的高压和中压电容；ZLT为中压电磁式变压器；L为补偿电抗器；Zx为阻N尼器；Zl为二次负载[1]。接载波ZxCVT通过电容分压器C1、C2分压，使一次电装置压变至中间电压，再由中间电磁式变压器T将中间X电压变至二次电压。C1、C2的电容比值决定了变换E至中间电压的大小。CVT在出厂时C1和C2的电容图1CVT工作原理图

12019年中国电机工程学会年会论文集Figure1CVTworkingprinciplediagram所示。1CVT现场误差试验2πεC=（4）02CVT作为贸易结算用的关口计量装置，必须保dRR222−−dRR−−2212212ln[+−1]持计量准确性，按照计量检定规程要求，每四年进22RRRR1212行一次现场误差试验。在CVT的现场试验中，通过给被试CVT和标准互感器施加同一额定电压，然后其中ε为空气电介质常数8.85×10-12F/m，R1、R2对被试CVT和标准互感器二次侧的电压值进行比为两个平行导线的半径，d为两平行导线之间的距较，从而得到被试CVT相对于标准互感器的误差值[2]离。。当距离d远大于两导线半径时，则单位长度的在进行现场误差试验时，需要将标准和被试分布电容为CVT之间用一次试验接线连接起来，如图2所示。当一次试验接线和CVT本体之间的夹角较小时，两2πεπεC==（5）02者之间形成的分布电容则将叠加到CVT本体的电ddlnln容上，造成C1和C2的电容值发生改变，从而影响RRRR1212被试CVT试验数据的准确性[3-4]。转换为微分形式：被试CVTθπεdC=Cdx=dx（6）一次引线0dlnRR12标准互电抗器组2.2CVT与一次试验接线分布电容模型感器CVT本体与一次试验接线之间的分布电容如图3所示中，其中R1为CVT本体半径，R2为一次图2CVT现场误差试验示意图引接线半径，θ为CVT本体和一次试验接线之间的Figure2SchematicdiagramofCVTfielderrortest夹角，x为CVT在一次试验接线上的投影长度，d未叠加分布电容前的CVT的分压比为：为CVT本体与一次试验接线之间的垂直距离，可知K=C1（1）d=xtanθCC+12Ɵx叠加分布电容后的电容值分别为C′和C′，12则此时的分压比为：C′K′=1（2）CC12′′+则由于一次试验接线夹角产生的分布电容引图3CVT与一次试验接线间分布电容示意图入的误差为：Figure3SchematicdiagramofdistributedKK′−CC′′−CCcapacitancebetweenCVTandonetestwiringη==1212（3）KCCC11()′′+2将d=xtanθ代入式（6），则单点的微分电容为：2CVT分布电容计算πεdC=dx（7）2.1两平行导线间的电容计算xtanθln根据C=Q/U，假设导线上存在电荷Q，通过高RR12斯定律和微积分求出两导线直接的电势差U，可求CVT本体与一次试验接线之间的分布电容等得单位长度的两平行导线之间的电容[5]，如式（4）于各个微分点的电容并联相加，则有：

22019年中国电机工程学会年会论文集πε∆=CCa(cos,)θθ−Ca(cos,)θθ（15）C=∫∫dC=dx（8）21xtanθln其中a1为C1的长度，h为小电容的长度，a为RR12CVT的长度，θ为CVT与一次试验接线的夹角。对式（8）进行化简，令tanθ并代入式（8）以220kVCVT为例，CVT本体长度为3m，小=kRR12电容长度为0.01m，C1和C2长度为1.5m，CVT本1体半径为0.15m，一次试验接线的半径为0.002m。C=πε∫dx（9）lnkx将以上参数代入式（14）、式（15）得到分布由于式（9）的原函数为非初等函数，没有解电容ΔC1、ΔC2与角度θ之间的关系如表1所析式，可采用级数的形式进行表示。示。t令lnkx=t，则有dx=e/kdt，代入式（9），得表1分布电容与角度θ之间的关系tTable1RelationshipbetweendistributedeC=πε∫dt（10）capacitanceandanglektθ90̊80̊70̊60̊50̊40̊30̊20̊10̊te可按泰勒级数展开：ΔC1（pF）02.34.66.99.211.514.117.222.4ΔC2（pF）01.534.45.97.38.710.413.3∞ntte=∑（11）n=0n!由表1可知，一次试验接线与CVT的夹角越将式（11）代入式（10）并进行不定积分，可大，分布电容越小，当夹角为90度时，分布电容为得0。3分布电容对CVT误差准确性影响分析∞∞nn−11ttπεC=πε∫∑∑dt=(lnt+)（12）3.1分布电容对误差的影响分析knn=01n!!k=nnC1和C2与一次试验接线的分布电容与其本身将t=lnkx代回式（12），得的电容值进行叠加，导致CVT的分压比发生变化，πε∞(lnkx)n从而引入测量误差。Cx(,)θ=(lnlnkx+∑)（13）kn=1nn!以某220kVCVT为例，其电容C1为10855pF，C2为127017pF，代入式（1）得其正常运行时的分式（13）表示在一次试验接线与CVT本体角度压比为为θ时，在一次试验接线上投影长度为x的CVT部K=0.078732分与一次试验接线之间的分布电容。假设现场误差试验时一次试验接线与CVT的2.3CVT与一次试验接线分布电容计算夹角为60度，根据表1，得C1引入的分布电容为将C1和C2的长度在一次试验接线上的投影代6.9pF，C2引入的分布电容为4.4pF，则C1叠加分布入式（13）可分布得到C1和C2与一次试验接线之电容后为C′=10861.9pF，C2叠加分布电容后为1间的分布电容。CVT的电容分压由C1和C2组成，而C1和C2又由更多的小电容串联而成[6]。由于C1C′=127021.4pF，代入式（2）得2和一次试验接线相连，因此C1中与一次试验接线相连的第一个小电容与一次试验接线无分布电容，C1K′=0.078776与一次试验接线的分布电容从第二个小电容开始。则一次试验接线与CVT角度为60度时引入的所以C1和C2与一次试验接线的分布电容如式（14）、误差为式（15）所示。KK′−η=×=100%0.06%K∆=CCa(cos,)θθ−Ch(cos,)θθ（14）11一次试验接线与CVT夹角与所引入的误差关系如表2所示。

32019年中国电机工程学会年会论文集表2角度与引入的误差之间的关系给出了不同夹角与所引入的测量误差之间的关系，Table2Relationshipbetweenangleandintroduced并用现场实际测试数据进行了验证，计算模型与现error场实际测试情况相符。220kVCVT的计量误差限为±0.2%，即在试验θ90̊80̊70̊60̊50̊45̊40̊30̊20̊10̊中测量误差不超过±0.2%的CVT才能判定合格。为η(%)00.020.040.060.070.080.090.110.140.18减小分布电容对测试数据准确性的影响，一次试验接线与CVT的夹角应不小于60度。如若在测试过程中发现误差数据接近或超出误差限时，可增大一由表2可知，一次试验接线与CVT夹角越小，引入的测量误差越大；夹角越大，所引入的测量误次试验接线与CVT的夹角，降低分布电容对测试误差越小。差数据的影响。3.2现场数据验证参考文献某220kV变电站开展了220kV母线CVT的现[1]卢树峰.CVT误差测试升压原理及补偿电抗值的计算[J].电测与场试验。在其他条件不变，当一次试验接线夹角为仪表,2005,42(469):32-34.[2]李金瑾,龙伟杰.CVT误差试验升压电抗值选取方法探讨[J].广西45度时，测试所得误差为+0.10%，当一次试验接线电力,2016,39(3):27-29夹角为60度时，测试误差为+0.08%，角度改变引[3]周凯.外电场对电容式电压互感器误差特性影响研究[D].重庆,重入的误差改变量为0.02%。庆大学,2016.[4]李永森.电容式电压互感器误差特性影响因素研究[D].重庆,重庆表2中，角度为45度时引入的误差为+0.08%，大学,2016.角度为60度时引入的误差为+0.06%，角度改变引[5]张清.两无限长平直导线间电容的精确解[J].安徽工业大学学报,2003,20(1):84-86.入的误差改变量为0.02%，与现场实际测试相同角[6]杜宇,李航,张鑫.电容式电压互感器误差及现场测试影响因素分度改变引起的误差改变量相符。析[J].2010,A6:38-40.4结论作者简介：在CVT现场试验中，一次试验接线与CVT本莫芳华（1987），女，壮族，广西南宁，工程师，硕士研究生，从事电体的夹角较小时，两者之间形成的分布电容会导致能计量研究，13877110371，464447626@qq.comCVT的C1和C2电容值发生轻微变化，导致分压比李金瑾（1987），男，汉族，广西玉林，高级工程师，硕士研究生，从事电能计量研究，15877153728，kingspakg@qq.com偏离正常值，从而影响误差试验数据的准确性。本文建立了CVT试验过程中一次试验接线与CVT之间的分布电容计算模型，以220kVCVT为例，定量