CN101424728A

CN101424728A - 一种高压电流互感器现场准确度检测试验线路

Info

Publication number: CN101424728A
Application number: CNA2008102322080A
Authority: CN
Inventors: 孙强; 吴经锋; 黄宗君; 毛琛琳; 丁彬; 李润秋; 刘毅
Original assignee: Northwest China Grid Co Ltd
Current assignee: Northwest China Grid Co Ltd
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2009-05-06
Anticipated expiration: 2028-11-10
Also published as: CN101424728B

Abstract

本发明涉及高压输变电的电流检测技术，公开了一种高压电流互感器现场准确度检测试验线路，适用于超高压(750kV)电流互感器现场准确度检测。它包括调压器，升流器，补偿电容器，主回路，与调压器一次侧电连接的试验电源，设置在主回路上的标准电流互感器和现场电流互感器，与标准电流互感器和现场电流互感器电连接的互感器检验仪，所述调压器二次侧与升流器一次侧电连接，升流器二次侧与主回路电连接，其特征在于，所述补偿电容器串接在主回路中。

Description

一种高压电流互感器现场准确度检测试验线路

技术领域

本发明涉及高压输变电的电流检测技术，特别涉及一种高压电流互感器现场准确度检测试验线路，适用于超高压(750kV)电流互感器现场准确度检测。

背景技术

电流互感器是变电站电能计量装置的主要组成部分，其准确度对于电量计量十分重要。电力系统在以往的互感器现场检测工作发现，有的关口计量表计偏差很大，如：2000年某电厂500kV出线计量综合误差超过5％，某330kV变电站现场检测发现所有电容式电压互感器超差，这些问题都将对系统计量造成较大影响。对于目前国内最高电压等级750kV的输变电系统，其线路电量交换容量很大，计量装置1％的综合误差一年即可能产生上千万的电能贸易结算误差，因此，现场检测关口计量用电流互感器的准确度决定着电量计量的准确性和可靠性。

电流互感器准确度校验的具体试验方式，主要是通过高精度等级电流互感器对相对较低精度电流互感器进行校验。如目前750kV输变电示范工程中电流互感器准确度等级为0.2S级，即在该电流互感器额定电流1％至120％范围内，其测量误差应不超过0.2％；校验该电流互感器则应采用比之精度更高一级的电流互感器，目前通常采用准确度为0.01级标准电流互感器，该标准电流互感器在相应电流下误差不超过0.01％。一般校验方式为：在主回路(指直接安装被校验电流互感器与标准互感器的线路)中按校验规程通大电流，被校验电流互感器与标准互感器同时对该电流进行检测，并以标准电流互感器所测得数为基准，被校验电流互感器测得数据与之相比对，从而得出互感器误差。

目前，高精度等级电流互感器已有成熟产品，而按校验规程，电流互感器校验过程中最大电流应升到电流互感器额定电流的120％，如750kV GIS中电流互感器一次额定电流为4000A，则试验电流应升至4800A。因此，校验试验具有较大难度的问题在于如何为主回路加入校验规程所要求的大电流。

在大电流情况下，主回路可等效为一个电感与一个电阻串联，主回路电感及电阻可通过经验公式估算、等效电路估算以及现场实测得出。在兰州某变电站750kV GIS中电流互感器校验试验中的估算及实测值，主回路中感抗约为46mΩ，电阻性分量约为20mΩ左右。如果不采取补偿，则主回路中感抗将消耗电源功率达46×4800²×10^-3＝1060kVar。实际试验中不可能提供如此大的试验电源，因此必须对主回路进行补偿，即采用电容补偿主回路电感电流，以让电源仅提供主回路电阻性损耗。

现有电流互感器准确度检测试验线路，通常采用并联谐振补偿方式，即在调压器一次侧、升流器二次出口电压处采用并联电容器进行补偿，则由于调压器一次侧电压为380V，升流器二次侧电压约100V左右，因此，并联补偿电容器额定电压一般为400V(即电源电压)。并联补偿电容器与调压器一次侧连接，其容抗通过调压器变比变化后对主回路进行补偿，由于调压器实则为降压变压器，其变比小于1，故容抗变化到二次侧后实际补偿能力减小；另一方面，由于补偿电容器并接于调压器一次侧，则补偿电容器无功电流仍需通过调压器，从而使调压器既需为主回路提供有功(电阻性)分量，又需通过无功补偿电流，因此调压器所需容量非常大，这对于配置调压器所需费用、制造技术难度等均是相当不利的。

另外，利用上述现有技术，从现场实测过程中也反映，由于调压器二次负荷非常大，故试验过程中其一次电压将可能有较大降落，某电科院采用现有试验方式进行现场试验过程中，调压器一次侧电压刚开始为400V左右，在通流至2000A左右时，该一次侧电压已降至310V左右，电容器难以保证其补偿能力，致使最终试验失败。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压电流互感器现场准确度检测试验线路，它能够有效补偿主回路中的无功功率，减小试验电源容量。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种高压电流互感器现场准确度检测试验回路，包括调压器，升流器，补偿电容器，主回路，与调压器一次侧电连接的试验电源，设置在主回路上的标准电流互感器和现场电流互感器，与标准电流互感器和现场电流互感器电连接的互感器检验仪，所述调压器二次侧与升流器一次侧电连接，升流器二次侧与主回路电连接，其特征在于，所述补偿电容器串接在主回路中。

本发明进一步改进在于：所述升流器为多个，多个升流器的二次侧相互串联。

本发明更进一步改进在于：所述调压器为多个，多个调压器的一次侧分别并联，每个调压器的二次侧至少与一个升流器的一次侧电连接。

由于本发明对主回路采用串联补偿方式，补偿用电容器串联于升流器二次侧的主回路中，因此调压器仅需为主回路提供电阻性损耗(有功分量)，调压器、试验电源容量均大大减小；相对于并联补偿方式，调压器造价降低。同时，采用串联补偿方式，电容器的额定电压降低，电容器元件的数量减少，电容器的制造费用也大为降低。

附图说明

图1为本发明的电路原理图；

图2为某变电站750KV GIS中电流互感器安装示意图，其中CB为断路器；DS为隔离开关/刀闸；

图3为主回路参数测量电路图；

图4为主回路串联补偿等效电路图；

图5为补偿用电容器箱的连接图，其中1为固定电容器箱，2为可调电容器箱；

图6为750KV GIS中电流互感器准确度检测试验线路图。

具体实施方式

参照图1，高压电流互感器现场准确度检测试验线路中，包括调压器T1，升流器T2，补偿电容器C，与调压器T1一次侧电连接的试验电源AC，主回路的电感L、电阻R，补偿电容器C串接在主回路中用于串联补偿；试验电源电压AC经调压器T1后电压降低，然后与升流器T2一次侧电连接，升流器T2二次侧与主回路电连接，用以产生设置在主回路上的标准电流互感器和现场电流互感器因校验所需要的大电流。调整调压器T1的二次侧电压，可以调整通入主回路电流大小，通过与标准电流互感器和现场电流互感器电连接的互感器检验仪，从而实现校验的目的。

参照图2，某变电站750kV GIS中电流互感器装设于GIS断路器两端，其电流互感器基本参数：额定电流比4000/1、2000/1(抽头)；准确度等级0.2S级/0.5级；额定负荷20VA/30VA。

安装位置及编号分别为：

A3：1730569、A5：1730571(0.2S级) A6：1732025(0.5级)

B3：1730573、B5：1730580(0.2S级) B6：1732023(0.5级)

C3：1730572、C5：1730575(0.2S级) C6：1732024(0.5级)

从以上参数可见，该电流互感器测量绕组为两组，其中一组变比为2000：1；另一组为4000∶1。按校验规程，应在该互感器额定电流1％、5％、20％、100％、120％等几个点下进行校验，因此，一次侧最大电流应加到4800A。

下面结合上述变电站现场750kV GIS中电流互感器，详细说明该电流互感器现场准确度检测试验线路搭建及其参数选择。

(1)实测主回路参数：

GIS中电流互感器准确度试验中，主回路电感、电阻参数在工频电流下进行了现场测量，测量线路参照图3。图3中，YT：调压器(30kVA)；ST：升流器(40/5，8V/匝、50kVA)；CT：标准电流互感器(用1000/1变比)；R：标准电阻(1Ω)；Z：被测回路阻抗；U0：调压器输出电压；φ：相位仪；V1：有效值电压表(四位半)；V2：有效值电压表(四位半)。被测主回路中电阻和感抗可分别按下式：

得出。

通过实地测量得出该750kV变电站GIS主回路两相串接时，主回路感抗Z_L为46mΩ左右，电阻Z_R为10mΩ左右，考虑到外部连接导线及GIS管道涡流损耗等因素影响，当试验电流达到4000A/4800A时，主回路中纯电阻部分(有功损耗等效电阻)，即Z_R可达20mΩ以上。

(2)确定电源侧容量：

按回路参数实测情况，电源容量约需500kVA左右。由于试验时施加的是两相电源，而一般变电站站用变压器为三相变压器，故应保证该三相变压器两相容量应满足试验要求，即站用变容量应不小于500÷(2/3)，即800kVA左右，最终确定现场试验中电源变压器容量为1000kVA。

(3)补偿电容器及补偿容量的确定：

试验采用串联谐振方式，利用串联在主回路中的补偿电容器的容性电压来补偿电感压降(无功补偿)，其等效电路如图4所示。升流器前端接线均不考虑，仅考虑升流器二次升流侧作为电源，Zc为补偿电容，用以补偿主回路电感分量Z_L，Z_R为主回路阻性分量。

参照图4，取被测主回路中补偿电容器两端电压为U_C、电感压降为U_L、电阻压降为U_R，则升流器输出端电压U＝U_R+U_L-U_C，当U_L＝U_C时，U＝U_R，此时所需补偿电容器的电容量C＝1/ω²L＝1/ωZ_L。当Z_L＝46mΩ时，C≈69000μF。

按以上电容量选用补偿电容器，本实施例采用电容器箱来实现。取其单个电容器参数为860V、500μF共140只并联，总电容量70000μF；按最大电流6000A计算，每只电容器的最大电流为50A左右。

由于现场试验时，主回路参数可能发生变化，主回路谐振条件可能改变，而试验要求电源必须为工频，故实际试验时应保证电容量可以调整，以保证主回路尽可能处于完全谐振状态。最终确定，选用140只电容器(860V、500μF)，总电容量140×503μF＝70420μF，分组并联；每20只一组，构成一个电容箱。其中6组为固定电容箱，20只电容器并联；最后1组20只电容器按1、2、4、8分组连接，选择不同的抽头，可使电容量在1/140～20/140的调节内范围。即电容量的范围：70420μF～60360μF，具体连接方式见图5。

(4)调压器参数确定：

实际试验时，调压器一次侧电压即电源电压380V左右，故取其一次侧额定电压400V，二次可调，电压为0--420V。完全谐振下调压器仅需提供有功功率，故确定调压器容量为500kVA。

(5)升流器参数确定：

考虑当补偿达到最佳状态时(此时需在试验线路中接入相位测量仪进行监测)，调压器与升流器输出容量仅考虑被测主回路纯电阻部分即可。当ZR取20mΩ，试验电流达到4000A/4800A时，则升流器输出应达到80V/96V，调压器与升流器容量均应达到320kVA/460kVA。根据以上分析结果，试验中选用9台容量为60kVA，电压比为380V/10V的升流器。该升流器一次侧并接于调压器二次输出端，二次侧则串联使用。

(6)搭建电流互感器准确度校验线路：

电流互感器准确度校验线路采用校验规程推荐的比较法进行，具体接线如图6所示。其中K：800A+400A断路器；YT1-YTn：柱式调压器，输入电压380V，输出电压0-420V，容量300kVA+2*150kVA；ST1-STn：升流器，电压比380V/10V*10，容量10*60kVA(试验时串联运行)；T0：标准电流互感器，(200-5000)A/1A，0.02S级；TX：现场电流互感器，(2000、4000)A/1A，0.2S级，额定二次负荷20VA；C：电容器，额定电压2*430V，单只电容量1000μF/2—2*1000μF(共80只)；CT1-CTn：一般测量用及保护用电流互感器，试验时二次绕组应短接；HE：互感器校验仪，额定工作电流5A、1A，准确度2级；Zb：电流互感器负荷箱，3级。

GIS线路侧侧三相出线套管短接，GIS主变侧出线套管引下电流线进入试验回路。以下示意图中将该主回路等效为电感与电阻串联回路，即试验需施加电流回路，如示意图1所示。具体校验方法采用比较法进行，其等效电路如图5所示。

以上详细列出了750kV GIS中电流互感器准确度校验现场试验中所需各种设备具体参数的确定情况，从上述数据可以看出，所有设备参数都在现场实测的基础上仍保证了一定的裕度，可保证现场试验的可行性。经过对750kVGIS中电流互感器进行了准确度校验试验，结果证明：采用本发明思想设计的这套设备完全可满足现场试验需要，且还有相当大的裕度。经专家研究认为，该套设备还可用至1000kV变电站进行1000kV电流互感器的准确度校验试验，其电流甚至可以升至6000A。

Claims

1、一种高压电流互感器现场准确度检测试验线路，包括调压器，升流器，补偿电容器，主回路，与调压器一次侧电连接的试验电源，设置在主回路上的标准电流互感器和现场电流互感器，与标准电流互感器和现场电流互感器电连接的互感器检验仪，所述调压器二次侧与升流器一次侧电连接，升流器二次侧与主回路电连接，其特征在于，所述补偿电容器串接在主回路中。

2、根据权利要求1所述的一种高压电流互感器现场准确度检测试验线路，其特征在于，所述升流器为多个，多个升流器的二次侧相互串联。

3、根据权利要求2所述的一种高压电流互感器现场准确度检测试验线路，其特征在于，本发明更进一步改进在于：所述调压器为多个，多个调压器的一次侧分别并联，每个调压器的二次侧至少与一个升流器的一次侧电连接。