一种获取gis电压互感器误差试验线路的分布电容方法
【专利摘要】本发明公开了涉及一种获取GIS电压互感器误差试验线路的分布电容方法，其中GIS母线等效分布电容的方法包括以下步骤：测量GIS设备绝缘外壳半径R、母线导体半径r，母线导体长度l；根据GIS设备中SF6气体的介电常数ε，得到母线的等效分布电容Cm；通过对断路器、接地开关等一次设备进行耐压试验，测得所加试验电压u与电流i，得到断路器等效电容Cd；同理可求出误差试验回路中接地开关、避雷器和高压套管等一次设备的等效分布电容值Cj、Cb和Ct；最终得到GIS电压互感器误差试验线路总的分布电容C0。本发明可完成谐振升压试验，通过现场数据验证，计算结果基本满足工程需求，可节约大量试验运输费用、人力资源和时间。
【专利说明】-种获取GIS电压互感器误差试验线路的分布电容方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及GIS互感器试验线路测量，具体设及一种获取GIS电压互感器误差试 验线路的分布电容方法。
【背景技术】
[0002] 随着电力系统向大容量、特高压方向发展，小型化、高可靠性的气体绝缘全封闭式 组合电器（W下简称GI巧越来越广泛地应用在发电厂、变电站中。与常规敞开式变电站相 比，GIS装置占地面积小，安全可靠，特别是±地资源有限的大中等城市更是迫切需求。GIS 装置将断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等设备或部 件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体。
[0003] 目前，GIS电压互感器误差测试在停电状态下进行，采用比较法对被试电压互感器 进行现场误差测试。将标准电压互感器和被试电压互感器并联，对两个二次输出电压进行 比较测差。在进行互感器误差试验时，由于GIS独特的结构，无法将单只电压互感器进行升 压，造成GIS互感器的误差试验一次信号加载较为困难。通过GIS出线口进行升压时，一次 设备的导体与外壳之间存在着较大的分布电容，试验线路中连接的高压套管也存在着较大 的分布电容，将大大增加试验设备的电源容量，对其误差试验存在较大的影响。通常采用将 一次设备如母线、断路器、接地开关等与被试电磁式电压互感器看成一个整体，利用一次设 备的分布电容和电抗器串联谐振升压，完成误差检测试验。因此，准确掌握各项一次设备的 分布电容参数是完成GIS变电站中互感器的误差测试试验的关键因素。
[0004] 目前，通常采用获取误差试验线路一次设备分布电容的方法是利用GIS耐压试 验，根据测得容性电流，推算出容抗和相应的分布电容值；或者根据变频谐振高压时的频率 和电抗数据，推算出分布电容与杂散电容之和。该些方法均需要进行现场高压试验，存在试 验设备庞大、设备运送十分不便且耗费大量试验设备运输费用，人力资源和时间等问题，且 目前没有关于此方面的理论计算模型。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种获取GIS电压互感器误差试验线路的分布电容方法， 解决现有的母线电容获取方法存在试验设备庞大、设备运送十分不便且耗费大量试验设备 运输费用，人力资源和时间的问题。
[0006] 为解决上述的技术问题，本发明采用W下技术方案：
[0007] 一种获取GIS电压互感器误差试验线路的分布电容方法，其特征在于包括W下步 骤：
[000引步骤一，测量GIS设备绝缘外壳半径R、母线导体半径r，母线导体长度1 ;
[0009] 步骤二，根据GIS设备中SF6气体的介电常数e，通过公式
[0010] Ijile \ r ) iTile r
[001。 卖 sEds 二 E 卖 sds 二 E ? 2 Jixl 二 q/ e " q 2冗I君
[oou]
[0013] 得到母线的等效分布电容Cm;
[0014] 步骤=，通过对断路器、接地开关等一次设备进行耐压试验，测得所加试验电压u 与电流i，
[001引通过公式
[0016] 马/=-=及 + -^ I J 化C(i 岡由于"〈〈i，则可通过公式 [0酬 G=
[0019] 得到断路器等效电容Cd;
[0020] 步骤四，同理可求出误差试验回路中接地开关、避雷器和高压套管等一次设备的 等效分布电容值Cj.、Cb和Ct;
[0021] 步骤五，通过建立的GIS电压互感器误差试验线路分布电容计算模型，等效模型 等效为各个集中参数电容并联，总的等效分布电容为母线、断路器、接地开关、避雷器、高压 套管等所有设备等效电容之和，通过公式
[0022] C〇=Cm+Cd+Cj+Cb+Ct
[0023] 得到GIS电压互感器误差试验线路总的分布电容C。。
[0024] 与现有技术相比，本发明的有益效果是；本发明配合断路器的等效分布电容、隔离 开关的等效分布电容，W及避雷器、高压电缆、高压套管等其他元件的等效分布电容，并将 分布电容值带入等效模型，等效为一个集中分布电容参数，匹配相应的电抗器即可完成谐 振升压试验，不需要进行现场高压试验，通过现场数据验证，计算结果基本满足工程需求， 可节约大量试验运输费用、人力资源和时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 图1为GIS母线管道横截面示意图。
[0026] 图2为分布分布电容的互感器一次电路图。
【具体实施方式】
[0027] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并 不用于限定本发明。
[002引 GIS母线被安装在绝缘管道外壳内部，存在较大的分布电容。特别是在长距离水电 站GIS中，由于母线的长度较长，其分布电容对误差试验的影响更大，其内部分布电容可等 效为一个圆筒形电容分布，如图1所示。
[0029] 若忽略电容的边缘效应，圆筒内的介质任意一点的电场方向均与半径方向一致。 由于其设备结构的对称性，在介质内与中屯、距离相等的任意点的电场强度大小相等。根据 高斯定理，均匀介质中任意闭合面的通量恒等于闭合面内部总电荷与介质介电常数之比。 取闭合面为中屯、对称的圆柱体，则圆柱体侧面上的电场方向为外法线方向，而上下底面的 电场方向与法线方向垂直。
[0030] 图2示出了本发明一种获取GIS母线等效分布电容的方法的一个实施例；一种获 取GIS电压互感器误差试验线路的分布电容方法，其特征在于包括W下步骤：
[0031] 步骤一，测量GIS设备绝缘外壳半径R、母线导体半径r，母线导体长度1 ;
[0032] 步骤二，根据GIS设备中SF6气体的介电常数e，通过公式 q 1 f 巧牛 a'] q 1 R
[0033] " =
[0034] ^ sEds = E ^ sds = E ? 2 31 xl = q/ e q Inls
[00 对 c'"=心:
[0036] 得到母线的等效分布电容Cm;
[0037] 步骤=，通过对断路器、接地开关等一次设备进行耐压试验，测得所加试验电压u 与电流i，
[00測通过公式 叮 LI T I
[003引 而=t=R + -^ 【 J访C'i
[0040] 由于W <〈丄，则可通过公式 妨C
[00 …c',=
[0042] 得到断路器等效电容Cd;
[0043] 步骤四，同理可求出误差试验回路中接地开关、避雷器和高压套管等一次设备的 等效分布电容值Cj、Cb和Ct;
[0044] 步骤五，通过建立的GIS电压互感器误差试验线路分布电容计算模型，等效模型 等效为各个集中参数电容并联，总的等效分布电容为母线、断路器、接地开关、避雷器、高压 套管等所有设备等效电容之和，通过公式
[0045] C〇=Cm+Cd+Cj+Cb+Ct
[0046] 得到GIS电压互感器误差试验线路总的分布电容C。。
[0047] 在GIS设备中，其他设备元件的等效分布电容值由于不同的GIS变电站结构、设备 安装各有不同，也不尽相同，在进行分布电容分析，谐振升压时，因具体问题具体分析。表1 所列为各元件入口电容值的代表性参数。具体GIS中各设备的等效分布电容可通过分别进 行耐压试验计算获得。将设备一端接一次高压，另一端接地，进行耐压试验，测得设备的容 性电流，进而计算出其等效的分布电容值。
[0048]
【权利要求】
1. 一种获取GIS电压互感器误差试验线路的分布电容方法，其特征在于包括以下步 骤： 步骤一，测量GIS设备绝缘外壳半径R、母线导体半径r，母线导体长度1 ; 步骤二，根据GIS设备中SF6气体的介电常数e，通过公式
得到母线的等效分布电容C111; 步骤三，通过对断路器、接地开关等一次设备进行耐压试验，测得所加试验电压u与电 流i， 通过公式
得到断路器等效电容Cd; 步骤四，同理可求出误差试验回路中接地开关、避雷器和高压套管等一次设备的等效 分布电容值Cj、Cb和Ct; 步骤五，通过建立的GIS电压互感器误差试验线路分布电容计算模型，等效模型等效 为各个集中参数电容并联，总的等效分布电容为母线、断路器、接地开关、避雷器、高压套管 等所有设备等效电容之和，通过公式 C0=Cffl+Cd+Cj+Cb+Ct 得到GIS电压互感器误差试验线路总的分布电容C。。
【文档编号】G01R27/26GK104502731SQ201410830911
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月26日 优先权日:2014年12月26日
【发明者】陈贤顺, 李永森, 陈伟根, 周林, 史强, 艾兵, 黄嘉鹏 申请人:国家电网公司, 国网四川省电力公司电力科学研究院, 重庆大学