摘 要

近年来我国电力事业发展迅速，输电容量和输电距离飞速增加，电压等级也逐步提高。超高压输电系统的发展将增加电力系统对高压电力互感器的需求，因此电压互感器在电网中的应用十分广泛。

本文以围绕对电容式电压互感器的研究来展开，介绍了电容式电压互感器的基本结构及工作原理。据此研究电容式电压互感器现场校验的方法，并分析各种方法的特点。根据校验的工作原理，分析电容式电压互感器校验过程中悬浮电位产生的原因，建立数学模型，通过计算，求解悬浮电位。为了验证计算结果的准确性、可靠性，本文还应用MATLAB软件中的SIMULINK仿真工具，建立了电容式电压互感器计算仿真模型，实现了对CVT校验过程中的悬浮电位的研究。最后通过与搭建的数学模型的计算结果比较，进一步验证了基于MATLAB/SIMULINK所建立的电容式电压互感器校验计算仿真模型的准确度。

关键词：电容式电压互感器；现场校验；悬浮电位；MATLAB

ABSTRACT

In recent years, China’s power industry is developing rapidly, transmission capacity and transmission distance rapidly increase, voltage levels also improved. Development of ultra-high voltage transmission systems will make the demand for HV power transformers increase.so application of voltage transformer in power grid is very extensive.

This article is based on the study of capacitor voltage transformer, introduces the basic structure and working principle of capacitor voltage transformer. According to this knowledge, this article works on the field calibration method for capacitor voltage transformer and analyzing features of these methods. According to the works of the validation, this article analyzes the cause of floating potential when capacitor voltage sensor is checking and establishing mathematical model, so we can solve suspension potential by calculation. To prove the accuracy of the outcome, this article also uses the SIMULINK which is the Simulation tool of the MATLAB to establish the simulation model of the capacitor voltage sensor and completing the calculation of the suspension potential when capacitor voltage sensor is checked. In the end, by comparing the outcome, we prove the reliability of the CVT model based on the MATLAB/SIMULINK.

Key Words：Capacitor Voltage Transformer (CVT)；Field calibration；Floating potential；MATLAB

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究的目的及意义 1

1.2相关研究方法及现状 1

1.3本文章节安排 2

第2章 电容式电压互感器 4

2.1电容式电压互感器的结构 4

2.2电容式电压互感器的原理 5

2.3本章小结 6

第3章 电容式电压互感器的校验方法 7

3.1升压装置及其工作原理 7

3.2标准电压互感器比较法 10

3.2.1标准电压互感器的工作原理 10

3.2.2比较法基本原理 11

3.2.3标准电压互感器比较法的特点 11

3.3电容分压器替代法 12

3.3.1替代法基本原理 12

3.3.2电容分压器替代法的优点 12

3.4改进方案 13

3.5现场校验的注意事项 13

3.6本章小结 14

第4章 CVT校验过程中的悬浮电位 15

4.1悬浮电位的分析 15

4.2数学模型的建立 16

4.3悬浮电位的求解 17

4.3.1第一种工作方式下的悬浮电位求解 17

4.3.2第二种工作方式下的悬浮电位求解 19

4.3本章小结 20

第5章 悬浮电位的计算 21

5.1MATLAB工具介绍 21

5.2基于MATLAB/SIMULINK的悬浮电位的计算 21

5.3仿真结果及分析 23

5.3.1第一种工作方式 23

5.3.2第二种工作方式 26

5.4引入电弧模型的计算 27

5.4.1第一种工作方式下的悬浮电位计算 28

5.4.2第二种工作方式下的悬浮电位计算 31

5.5本章小结 32

第6章 总结和展望 33

6.1结论 33

6.2展望 34

参考文献 35

致谢 36

第1章 绪论

1.1研究的目的及意义

电磁式电压互感器和电容式电压互感器是目前我电力系统中主要使用的电压互感器。在国外，电容式电压互感器已经有四十多年的发展历史，普遍应用在72.5~800kV电力系统。在国内，电容式电压互感器电压覆盖范围为35~500kV，在110~220kV电容式电压互感器用量占很大部分；330~500kV等级电压无一例外的选择了电容式电压互感器；35~60kV电压等级内，虽然电容式电压互感器的价格并不占优势，但是考虑到从根本上消除电磁式电压互感器与系统产生的铁磁谐振，有的电站也选用了电容式电压互感器^[1]。

近几年我国的电容式电压互感器已进入成熟期，电容式电压互感器的准确度及输出容量大大提高。我国CVT采用速饱和电抗性阻尼器，显著改善了铁磁谐振阻尼特性和瞬变响应特性，运行可靠性也明显提高。电容式电压互感器(Capacitor Voltage Transformer,简称CVT)与传统的电磁式电压互感器(Potential Transformer,简称PT)相比，具有显著的优点：电磁式电压互感器具有的功能，CVT也同时能够做到；CVT可以被用作为耦合电容器来支持载波通信；在理论上，CVT的耐雷电击性能相较于电磁式电压互感器更具有优越，值得一提的是CVT可以将雷电波的波头陡度降低，同时还具有一定的保护作用对于变电所电气设备；串联铁磁谐振问题存在于电磁式电压互感器与断路器断口电容之间，儿CVT没有；电压等级越高越有优势CVT在价格方面越有优势；运行维护较为便捷，可以做到带电监测^[2]。CVT的不足之处为：误差特性和暂态比电磁式电容互感器差，输出容量较小。

由此可以看出电容式电压互感器的应用范围渐渐超越了传统电磁式电压互感器，在电力系统中占有越来越重要的地位，尤其是电能计量和继电保护等方面。CVT作为计量器具必须定期由计量技术部门进行强制校验，CVT的性能优良将直接影响电力系统的测量、计量的准确性以及电力保护装置动作的可靠性^[3]。因此对于CVT的校验的研究有十分的重要意义。

1.2相关研究方法及现状

根据文献[4]，国家检定规程，500kV及以下电压等级的电压互感器可以采取两种方法进行校验：标准电压互感器比较法、电容分压器替代法。采用比较法测试误差，采用比较法测试误差，就是使用被检测电压互感器与标准电压互感器进行对比，校验过程中的相位误差和比相误差由HE2O互感器校验仪测出。具体的操作方法为将标准电压互感器YH₀和CVT一次并联，二次负荷接在YH₀的二次绕组上。将被CVT的二次侧的低压端对接，二次绕组高压端接入互感器校验仪，当校验仪达到平衡时可以正确显示测量误差。