仿真测量高压电压互感器误差的方法与应用
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山东 电力技 术 S I 1 AND ON G DI A NI J l J I S HU 2 0 0 6 第 2 期(总第1 4 8 j j)仿真测量高压电压互感器误差的方法与应用 M e t h o d a n d Ap p l i c a t i o n o f Er r o r Ch a r a c t e r i s t i c s S i mu l a t i o n o n Hi g h Vo l t a g e Tr a n s f o r me r s 徐 家恒,李 东。,郑磊,曲效武,祝福(1 山尔电力研究院,山尔济南 2 5 0 0 0 2;2 I _【J 东济宁供【U 公 司,山东 济宁 2 7 2 1 2 3)摘要:介绍丁用 低压仿真测量 高压 电压 感 差的力 法,并川一文例验 厂废 浊的 I f 性。叫时通过对获得 的数据进行 的分析,针对现场0 2 级 高 电 感器的误差洲试,提 m 厂 奉 的技术要求 关键词:仿真;电眶 感器;昃差;方法 Ab s t r a c t:T h e me t h o d t b r s i mu l a t i n g e lT o r c h a r a c t e r i s t i c s o n h i g h v o l t a g e t r a n s fi)r me r s i s i n t r o d u c e d a n d t h e f e a s i b i l i t y o f i t i s v e r i fi e d b y t h e c o n c r e t e i n s t a n c e s I 1h e fl md a me n l a l t e c h n i c a l r e q u i r e me n t i s p u t f o,w md l l J e IF O F L e s L )n(:l a s s 0-2 h i g h v o l t a g e t r a n s fi)r me r s b y a n a l y z i n g t h e d a t a o b t a i n e d Ke y wo r d s:S i mu l a t i o n;Hi g b Vo l t a g e l r a n s f o t ti l e r;E 1 1 O 1 ;Me t h o d 中图分类号:I 1 M 9 3 文献标识码:B 文章 编号:l 0 0 7 9 9 0 4(2 0 0 6)0 2 0 0 2 6 0 4 0 引言 电压瓦感器 的传统测量方法是将一 个变 比与 被试 品相同的一个标准 电压互感器与被 试品的一 次相并联,通过互感器校验仪在二次取差_米获得。随着电压等级的提高,以及现场校验高玉电J玉瓦感 器洪差工作的开展,使得标准电压互感器的电压等 级越来越高,相应的升压器的电 等级也 同等级的 提高,这不仪给高等级的高压标准电压互感器的设 计和生产提出新的要求,同时也给用,造成新的经 济负担,而且这些高 设备一般体积大、重量i)C,给 现场的运输和使用都带来了很大的不便。由于现场 试验条件的复杂,有些情况 I-(t l G I S 中的电磁式 电 压互感器),用传统的试验方法很难将一 次电 升 到额定值。为此,用低校高法来测量高压电压互感 器的技术得到了越来越快的发展。本文所介绍的采 用低 仿真测量高压电 互感器的方法,升 和标 准器的电压等级 比被试晶低一到两个电压等级,辅 助设备只需一个低值的标准 电阻,凶 n 大大减少 了 试验设备的体积和重量,较好的解决 ,现场校验高 压电磁式电压互感器的误差试验 问题。1 高压电压互感器的误差分析 由电压互感器误差埋论可知:(见图1 电压瓦感 i n Z I (z I+z 2 1 l ,一 一 争+(l+)l o o 厶m 式中筇一项 为空载电流压降造成的误,叫做 空载误差,第 项 为二次负荷造成的误差,13 t 做 负裁误 n 上式巾,Z 、为一次绕组内阻抗 的折算 值,Z 为二 次绕组 内 抗,Y为二 次负倚 导纳,7 为 激磁 阻抗。但足,在高 电 互感 器巾,次线圈 问、段 问、层、以及 一 次线 圈对二次线圈和地都自 分布 电锌,由于分l布电容的存在,则必然会产:i i-泄漏电 流,这就使得高压l U 压互感器的-载误差就 仅仅 由一次绕组内阻抗 和激磁阻抗术决定,通过对 I岛 绕组 中电容电流的作用和等效 式进行分析,可得 出 考虑到分布电容后 的高压电压瓦感器的等值 电 路,见图2。维普资讯 http:/ 山东电力技术 S HANDONG DI ANL I J I S HU 2 0 0 6 f 第 2 J(总第 1 4 8 J)一(,()+,)一,2 f+z 2)一,=一【“,c +y(z +)】1 0 0 (1)已 m 由上式 可知,高压电J玉互感器的 空载误差为:一 (c D)(2)L m 在(1)式 中,一、二次线圈的阻抗、(包 括等 值阻抗),负载导纳l,以及分 j 电容C。都足常数,由 于互感器铁心的磁导率不足常数,故 不是常数,电即空载误差 随着铁心磁导率 的变化而变化。由此可见,如果能测算出不同电压下的空载误差,那么就可 以利用低压电压互感器先测 出高压 电 i 勺 感器在低压下的误差,并由不同电压下的卒载误 差之差 推算 出在高压下的误差。2 仿真测量 高压 电压互感器 的方 法 由(2)式可知,在 高压 电压互感器不同一 次电 压、下的空载误差 之差为 =“一 =一 (一一 一)(3)厶 厶 H 欲测 出不 同一次 电压、下 的空载误 差之 差,必须先测出一次绕组内阻抗及在、下的激 磁导纳,这就意味着必须用能升到额定一次电J玉的 升压器来测 出此参数,对于1 1 0 k V、2 2 0 k V电压等级 的升压器,尤其2 2 0 k V的升压器,其体积大、重 阜=沉,如用于现场高压电压互感器的误差试验,不仅 运输困难,而 且很不方便。研究图2 可知,如果将高压电压互感器由一次 向二次折算,则高压 电压互感器在不 同一次 电压、下的导纳,也可从二次测量获得,假设在一次 电压、下对应 的二次电压为M 、M ,通过二次反 升压,理论 卜 可以分别在u 、u 点测出此两点的导纳 l,Y 础,则导纳之差l,为:3Y =y 一 y 一一 (一 c D+,c )己f 幽 一(+j wC H 一 )(4)m 但是,从电压互感器校验仪的原 理可知,其测 量 导纳的原理是通过测量流入K、D端的小电流 I 与被测导纳两端的电压u 的比值A I U 获得的。这里 要求 I 较小,具体数值视校验仪 的原理而定,一般 校验仪给山的都是所能测 量的导纳范 围,该范 围通 常小于 1 0 量级,如从二次反升压,于折算钊二 次的导纳很大,J J lJ 激磁电流 也将很火,1 1 0 k V 的电 压互感器 在额 定 电压 时 的激 磁 电流通 常有5 A左 右,2 2 0 k V电压互感器的激磁 电流将 更大,所测f f 1 的导纳值也将远大于1 0 量级,所以用 感器校验 仪从瓦感器的二次直接测量一次导纳是不现实的。为此,町以选用一个标准低值 电阻R 将大 的 激磁电流转换成小的微差压U,同时将原先直接 测量导纳改为先测节A U U,再转换成A I U,这样便 可以解决导纳的测量问题。具体 的低压励磁仿真等 效电路见图3。z 图 3 电 压 瓦感 器 低 励 磁 仿 真哥 效 电路 _矧 图3 是高压电压互感器存将一次参数折算到二 次且在二次串入取样低值电阻后的等俏 电路,图中 Z ,是一次回路 电阻和漏抗Z。折 算到二次的阻抗,折算关系为:z ,=z,W2 ,。c ,是 一 次同路对地电 容C 折算到二次侧的电容,折算关系为:C ,=c,。C 。足一次回路等效励磁 电容C 折算到二 二 次侧 的电容,折算关系为C f F c o W2 ,。z 是二次凹路 励磁阻抗,根据耦合系数等于1 的假设,Z Z W。,是二次同路 电阻和漏抗。对应于图3 的低压励磁仿真等效电路,电压 互感器低 励磁仿真测量线路(见图4)。图4 中,设在二 次电压为 时(对心于 一 次电 u)测得校验仪 的读数,为 时(对应于一次电 图 4 电压互感低压励磁仿真测 线路)测得校验仪的读数为卢 ,为 时(埘应于一次电 压)测得校验仪的读数为。同时认为任图3 中,2 7 维普资讯 http:/ 山东 电力技 术 S HANDONG DI A NL I J I S HU 2 0 0 6年第 2期(总第 1 4 8期)和兄相对于Z 可 以忽略,Z ,相对于c 可以忽略,则。=(班 c c (c 枘c )=一 =一 (一 由(3)式得=。=(一 1)=(古一 1)南(5)式和(6)式可得 表 1 1 1 O V k V电压互感器测量结果比对 u (6)空载误差仿真值,表示空载误差测量值,表示 满载误差仿真值,表,0 t 载误差测量值。=Z p (7)丽一 l_一 即=z J J Ln(8)由(7)式表明,高压电压互感器 的一 次绕组 内 阻抗Z 可以通过不同一次电压、下的空载误差,相应二次 电压。、U 下的仿真测量数据。以及标准低值取样 电阻R 得到。由(8)式也可判断 出在一次电压 下(相应二次 电压u )的空载误差,可以通过一次电压 下 的空载误差 h、相应二次 电压。、M 下的仿真测量数据、标准低值取样 电 阻R 、一次绕组 内阻抗Z 等计算得到。3 实例 通过测试G I S 中的一 台1 1 0 k V 、v 3 1 0 0 V x 3 的数据,来验证仿真的结果。该被试品的型号为 J S Q X s-1 1 0 Z HA,准确度0 2 级,二次负荷为7 5 VA,使 用 的取样电阻R =0 1 n,标准电压互感器的型号为 H J B-1 1 G1,准确度 为0 0 1 级,仿真选定2 0 U N 为参 考点,用2 0 和3 0 U N 两点作为计算互感器一 次 绕组内阻抗的参考点,所测数据见表 l。表1 中,卢 值为在各二次 电压M(对应一次电压 u)下的仿真测量 结果(例如 当U U N=2 0 时,则r=2 0),表示 加,k r 表示 k r-。表示 2 8 的数值 是依据 式(7)计 算算得 的,同时 认 为在2 0 、3 0 时的仿真值、就等于、,仿 真测量 结 果 是依据 式(8)计算 算 得,式(7)、(8)中的z 是依据式(7)在 已知 、13 13 训 情况下算得。具体为:z :娶:。p 3 0 一 p如 0 2 3 2 一 i 2 1 3 4 3 8)一 f 0 2 2 9 一 i 2 1 3 4 3 8 0 0 0 6 一 j o 8 3 4 3 8 =0 0 3 1 2+j 0 1 2 0 9 以1 0 0 U N 为例说明计算方法 p 1 o。-13 1 o。一 p 。=(一 0 2 2 8-j 3 0 4 )一 (一 0 2 5 1-j 2 9 5 )=0 0 2 3-0 9 k,=a lg 0 0 x Z =(0 0 2 3 一 j o 9 3 4 3 8)(0 0 3 1 2+j 0 1 2 0 9)=0 0 0 3 9+j 0 0 6 7 5 k 1 o o=k 2 o+p 1 0 0 x Z。40 2 2 9-j 2 1 3 4 3 8)+(0 0 2 3-j 0 9 3 4 3 8)x (0 0 3 1 2+j 0 1 2 0 9)=0 2 3 4-j 2 0 l 0 0=2 0 一 k 2 0+k 1 l H J=(0 0 2-j 1 2 )-(o 2 2 9 一 j 2 1 )+(0 2 3 4-j 2 0 )=0 0 2 5-1 1 表1 中,与 以及 与 的最大偏差 出现均 在l O 0 U N 点,分别为0 0 1 2+j 0 _ 3 和0 0 0 6+j 0 3 。对于0 2 级的电压瓦感器在1 0 0 N 误差 限0 2 1 0 维普资讯 http:/ 山东电力技 术 S HANDONG DI ANL I J I S HU 2 0 0 6年第 2期(总第 1 4 8期)来说,这点偏差是完全可以接受的。因为它 已经小 于被测 电压互感器允许误差的1 1 0 了。可以说,仿 真测量达到了很好的效果。要保证仿真测量的误差偏量的大小,除了电压 互感器校验仪的分辨率能达到条件外,另外 的一个 主要影响因素就是标准 电压互感器的在测算一次 绕组 内阻抗时 的两个一次电压参考点间的空载误 差偏量,理沧上说,希望此偏量为零,但这一点比较 难以达到,因为低压电压互感器的空载误差 曲线本 身就不是一条直线,且要使低压 电压互感器的变比 和高压 电压互感器的变比相同,往往要在其二次级 联感应分压器,级联后 的电压互感器 的误差两个一 次电压参考点的偏差将更大,解决的方法:1)如有条 件的话可以用标准高压 电压互感器事先标定级联 后的低压互感器的误差值,其数据用作修正仿真值 用。2)选用准确度等级较高的低压电压互感器标准(如测量O 2 级的试品,标准选用O O 1 级),因为级联后 的低压 电压互感器在仿真测量 中,往往运行在其额 定电压的8 0 U l O O U 区间,而此区间的空载误 差曲线相对较为平整,可以近似认为误差偏量为零。4 结束语 本文阐述的方法,较好的解决 了现场高压 电压 互感器误差测量 问题,对于准确度等级高于0 2 级 的高压 电压互感器也 同样可行,只是需要注意电压 互感器校验仪 的分辨率和低压 电压互感器的空载 误差对被试品的影响,此两点是仿真测量过程 巾误 差控制 的关键。另外此方法不仅解决了对现场高压 电压互感器试验时的高压标准问题,同时也解决了 具体试验时的升压问题,相应 的也减少了现场试验 时需要大的空间问题,由于G I S 站中电磁式 电压互 感器存在的大的分布 电容及场地较小,所以特别适 合现场 测量GI S 中的电磁式 电压互感器 的误差试 验。口 参考文献:1 王乐仁 杜汉玉 电压互感 器“低较高”法 的发展 与应 用 J 高电压技术 武汉高压研究所,2 0 0 2(8)2 赵修民 利用低压电压互感器测定高压电压瓦感器 误差的方法 J 电测与仪表,1 9 8 5(1)3 赵修民l 钡 0 量用互感器 M 机械工业出版社 1 9 8 7 (收稿 日期:2 0 0 5 1 2 2 7)作 者简介:徐 家恒(1 9 6 9 一)1 9 9 3 年 毕业于西 安交 通大学 电磁测 量与仪表专业,主要从事互 感器实验室和现场 的检定 和测 试工作。(上接 第 2 1页)给定,分别对 四个高调 门的不 同开 度时的D E H$系统情况进行测试对比。结果见表3。表3 四个高调门的不同开度时数据测试 由这次试验数据可以看出,更换后的G V 2 伺服 阀,在该调门处于某一开度或全关状态下,D E H油系 统的系统油压和输出流量基本不变,都维持在一个 正常的工作范围内,而G VI、G V 3、G V 4 伺服阀在所处 调门某一开启位置或全关状态下,D E H油系统的系 统油压虽然保持稳定,但系统流量均相差很大。这是 由于调 门在某一 中间开度位置时,该伺服阀处于动 态零位,根据伺服阀的内泄漏特性,此时内泄漏量最 大;在调 门全开或全关状态,由于机械零偏或指令电 流作用下,伺服阀不在零位位置时,泄漏量相对偏 小。很显然这三个伺服阀在零位位置时的内泄漏量 均已严重超出正常工作范围,而更换前的G V 2 伺服阀 无论在动态零位位置还是非零位位置,其 内泄漏量 都已严重超标。更换G V 1、G V3、G V 4 伺服阀后,该机 组单阀运行,D E H 油系统油压调整到1 3 5 MP a,系统 流量恢复到正常的4 0 I J mi n 左右。4 结论 对于投产试运行不足一个月的机组,四个高调 门伺服阀同时出现了严重 的内泄漏故障,对油质的 化验结果显示,抗燃油酸值、电导率指标不合格,经 检查发现D E H 供油系统的抗燃油再生装置出现故 障,该装置功能投入后系统恢 复正常。口(收稿 日期:2 0 0 5 0 9 2 7)2 9 维普资讯 http:/
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