500kV无分压电容器OMU电场信号邻相补偿研究

摘　要　通过对500 kV无分压电容器光学电流电压传感器(OMU)三相系统电场信号的模拟计算，讨论相邻两相对传感头电场信号的影响。计算表明：无均压环系统邻相影响在0.1%以下，当绝缘需要设置均压环时误差较大，需要采取补偿措施。对峰值、基值及波形补偿也作了计算。
关键词　500 kV OMU　信号　邻相补偿
分类号　TM8　　　文献标识码　A

0　前　言
　　组合式电场型光学电流电压传感器(OMU)是较有前途的高压测试装置［1］。前期研究结果［2］表明：均压环的设置对提高绝缘性能有好的作用，但降低了传感点电场信号的灵敏度，不利于克服环境电场变化引起的测试误差。为了克服绝缘筒热胀冷缩的影响，电压传感器固定在上极板(上极板再固定在绝缘筒上)比传感器直接固定在绝缘筒或下极底座上好，且越靠近上极板灵敏度越高。本文研究三相系统的电场信号问题(靠近上极板处)，讨论相邻两相对电压传感头电场信号的影响及其补偿措施。
1　三相系统的影响
　　图1为现场布置图。上极板为一半径r１＝0.2 m，高度d２＝0.4 m的圆筒(内置电流传感器)，电位为500 kV；绝缘筒(内置电压传感器)的高度d１＝4 m，支架底座为高度d３＝4 m的接地圆筒，电位为0 V；均压环半径r４＝0.4 m,r３＝0.04 m，设置水平时d４＝0，下移时d=0.2 m。计算方法为模拟电荷法。我们选择了点电荷和环型线电荷作为模拟电荷，模型均不考虑绝缘介质(即绝缘筒介质)的影响，这虽然会影响计算结果，但不会影响其规律，而且给计算带来方便。计算误差以边界上校核点电位的相对误差为标准，均控制在0.3%以下。单相轴线电场(有效值)分布(见图2)的结果表明无均压环时场的分布最不均匀。


图1　现场布置图


图2　电场强度(有效值)分布
　　图3为三相系统(相距7.5 m)，A相初相位为0°，B相为120°，C相为-120°。传感头可安装在任何一相上或三相都安装，这里设定三相结构完全一样。在一级近似条件下(即三相系统的影响是单相情况的迭加)认为传感头对不同方向电场矢量的感应是以模的大小为标准，计算了均压环下移时相邻两相对传感头所在相的瞬时电场信号(一个周期内)的影响，绝对误差设为单相系统的瞬时电场强度的模减去三相系统形成的瞬时电场强度矢量合成后的模，结果见图4(传感头在边上)、图5(传感头在中间)。图中表明：传感头设置在中间误差比设置在边上要大，但设置在中间波形完全对称，在边上波形不对称。


图3　三相系统的设置情况


图4　均压环下移d４＝0.2 m，H=3.98 m
边相瞬时电场强度(模)的绝对误差
2　三相系统均压环不同设置方式的误差比较
　　由于500 kV系统绝缘的需要，均压环有不同的设置方式，传感头有不同的设置位置。为了比较其误差情况和提出补偿依据，我们分别计算不同情况下的峰值(90°、270°处的模)相对误差分布(E单-E三)/E单、基值的(0°，180°，360°处的模)绝对误差分布E单-E三，见图6、7、8、9(每种情况三相的均压环设置方式一样)。


图5　均压环下移d４＝0.2 m,H＝3.98 m
中间相瞬时电场强度(模)的绝对误差
　　显然传感头无论设置在边上或中间，无均压环时，其误差最小(0.1%以下)，满足工程上的需要，无需采取补偿措施。这是由于无均压环时，电场分布较集中，以至其在远处的场强较小，对相邻相地干扰也就较小。而设置均压环时，电场分布相对较均匀，其在远处的场强较大，干扰也就较强；和图2比较，可看出在轴线上场强较小的地方干扰较大(峰值相对误差较大，基值绝对误差也较大)，因而需采取补偿措施。补偿方法取决于数据处理部分，可分别采用峰值、基值补偿。根据工程要求也可采用波形补偿。


图6　边相峰值(模)相对误差分布

图7　边相基值(模)绝对误差分布


图8　中间相峰值(模)相对误差分布

图9　中间相基值(模)绝对误差分布
　　图10为一种典型的传感头布置方式，无均压环但上极底板凹进去，传感头设置在里面。计算表明：传感头设置在边相时，单相峰值电场强度350.557 kV/m，三相合成峰值(模)电场强度350.047 kV/m，相对误差为0.14%，单相基值电场强度0 kV/m，三相合成基值(模)电场强度2.363 kV/m；传感头设置在中间相时，单相峰值电场强度350.557 kV/m，三相合成峰值(模)电场强度349.853 kV/m，相对误差为0.2%，单相基值电场强度0 kV/m，三相合成基值(模)电场强度5.738 kV/m。

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