] Wi = Ut/U2
[0058] 上式计算结果取整。
[0059] CVT的误差计算主要有空载误差和负荷误差计算，由于系统频率变化及环境温度 变化会对CVT误差带来附加误差，因此在设计时需留有一定的裕度。
[0060] 空载误差是由中压变压器铁心损耗和一次回路绕组损耗带来的误差，空载误差的 电压误差f〇和相位误差知按下式计算：
[0061] ⑴
[0062] (62)
[0063] 式中：1〇为中压变压器励磁电流，Ιο · sin9〇为有功分量;1〇 · cos9〇为无功分量；
[0064] XA-次回路剩余电抗，X! = XL1-XC;
[0065] 负荷误差是由二次负荷带来的误差，负荷误差的电压误差f η和相位误差δη按下式 计算：
[0066] (3)
[0067] ⑷
[0068] 式中：S2为二次负荷，Φ为二次负荷功率因数角 [0069] R为负荷运行时回路等效总电阻，RzRi+R/ ;
[0070] X为负荷运行时回路剩余电抗，_Xc;
[0071] 上述CVT的设计一般只适用于一种电压等级产品，若想使一台产品可同时适用于 两种或多种电压等级的电力系统中时，则需要解决在不同电压等级下二次绕组同时满足规 定电压的要求。
[0072]本发明提供的设计方法如下：
[0073] 1、电容分压器、中压变压器、补偿电抗器按最高电压等级进行设计。
[0074] 2、中压变压器一次绕组的匝数选取固定值。
[0075] 3、二次绕组通过下述方法进行设计：
[0076] 由于绕组匝数均为整数，先根据两个电压等级确定二次绕组的匝比误差。
[0077] 设定两个系统电压分别为UA1、UA2,设1^为较高电压等级。在电压U A1下，电容分压器 中压电压为Uti，则在电压UA2下，中压电压UT2为：
[0078] Ut2 = Ua2 X Uti/Uai
[0079] 在电压UA1下二次绕组匝数W21，固定一次绕组的匝数时，则在电压U A2下，二次绕组 阻数W22为：
[0080] ff22=ff2lXUAl/UA2
[0081] ff22/ff21 = UAl/UA2
[0082] 当UA1不是UA2整数倍时，将UA1/UA2化简为最简分数，二次绕组匝数分别对应相应分 子或分母的整数倍，再按相应的匝电势要求范围选择匝数。如按一次电压220/，3kV和132/ ，3kV两种电压等级设计时，二次绕组匝数比为：
[0083] W22/W21 = (220人Γ 3) / (13 2 ΑΓ 3) = 5/3
[0084] 按二次额定电压100AT3V，匝电势e取1.2左右时，则W21选取48匝，W22选取80匝;若 匝电势e取1.5左右时，则W21选取39匝，W22选取65匝。
[0085]二次绕组采用抽头形式，如图2所示，其中用于较高电压等级UA1时，对应的二次端 子为a2-n，其匝数为W21;用于较低电压等级UA2时，对应的二次端子为al-n，其匝数为W 22。 [0086] 4、二次输出的设计
[0087] 由于电容分压器分压比是固定的，对较高电压等级使用时，中压电压较高，对较低 电压等级使用时，中压电压较低。如上述公式（1)、（2)，在中压变压器的线性工作范围内，两 种电压等级下的空载误差基本一致。按公式( 3)、（4)，负荷误差与中压电压的平方成反比， 对较高电压等级使用时，中压电压高，误差小，而对较低电压等级使用时，中压电压低，误差 大。也可以说，在相同准确度要求时，应用在较高电压等级系统时，二次输出较大，应用在较 低电压等级系统时，二次输出较小。
[0088] 因此，对二次输出设计时应按较低电压等级进行误差校核。
[0089] 1.中压变压器工作磁密的选择
[0090]为保证在两种电压等级下CVT均能满足准确度的要求，应使其在正常工作电压范 围内工作磁密保持在线性工作区域。
[0091] 2.其他设计与一般CVT设计相同。
[0092] 根据上述所提供的设计方法，可设计一种适用两个电压等级电压系统用的CVT。其 电气原理图如图3。用于较高电压等级时，对应的二次端子为a2-n;用于较低电压等级时，对 应的二次端子为al-n。同样地，二次绕组可以设计为两个及以上的绕组。
【主权项】
1. 一种多电压等级用电容式电压互感器的设计方法，其特征在于包括W下步骤： 步骤(1)、按最高电压等级进行电容分压器、中压变压器、补偿电抗器设计； 步骤(2 )、中压变压器一次绕组的应数选取固定值； 步骤(3)、中压变压器二次绕组设计； 先根据两个电压等级确定二次绕组的应比误差，设定两个系统电压分别为Uai、Ua2,设 Uai为较局电压等级，在电压Uai下，电容分压器中压电压为化1，则在电压Ua2下，中压电压化2 为： 化2 = Ua2X 化i/Uai 在电压Uai下二次绕组应数化1，固定一次绕组的应数时，则在电压Ua2下，二次绕组应数 恥2为： W22 = W2iXUai/Ua2 W22/W21 = Uai/Ua2 当Uai不是Ua2整数倍时，将Uai/Ua2化简为最简分数，中压变压器二次绕组应数分别对应 相应分子和分母的整数倍，再按相应的应电势要求范围选择二次绕组应数； 步骤(4)、二次输出设计 对电容式电压互感器二次输出设计时按较低电压等级进行误差校核;使中压变压器在 正常工作电压范围内工作磁密保持在线性工作区域。2. 根据权利要求1所述的多电压等级用电容式电压互感器的设计方法，其特征在于:所 述步骤（1)中电容分压器、中压变压器、补偿电抗器设计时，先根据电容式电压互感器二次 额定输出先选定电容分压器的电容，预估中压电压值，进行中压变压器的设计，补偿电抗器 按照电容分压器的容抗和中压变压器的漏抗进行设计，其后进行误差计算校核;在中压变 压器一次绕组侧和补偿电抗器设有多组调节绕组，用于电容式电压互感器的误差调节。3. 根据权利要求2所述的多电压等级用电容式电压互感器的设计方法，其特征在于:进 行中压变压器的设计是，中压变压器的一次绕组、二次绕组应数按W下方式计算确定： 选取中压变压器绕组的工作应电势e，先确定二次绕组应数W2: W2 =化/e 其中化为二次绕组的额定电压，W2按上述计算结果取整； 一次绕组应数Wi为： Wi =化/化 其中化为电容分压器的中间电压，^^按上式计算结果取整。4. 根据权利要求2所述的多电压等级用电容式电压互感器的设计方法，其特征在于:误 差计算校核包括空载误差和负荷误差计算； 空载误差是由中压变压器铁屯、损耗和一次回路绕组损耗带来的误差，空载误差的电压 误差f O和相位误差So按下式计算：(1) (2) 式中：Io为中压变压器励磁电流，目〇为铁屯、损耗角，Io ? Sin0〇为有功分量；Io ? COS0O为 无功分量； Xi为一次回路剩余电抗，& = Xu-Xc; Ri为一次回路电阻，包括补偿电抗器绕组和中压变压器一次绕组的直流电阻W及电容 分压器的等值电阻； 负荷误差是由二次负荷带来的误差，负荷误差的电压误差fn和相位误差Sn按下式计算：(3) (4) 式中：S2为二次负荷，4为二次负荷功率因数角； R为负荷运行时回路等效总电阻，R=化+1?/ ; X为负荷运行时回路剩余电抗，X = XL1+XL2/ -Xc 化/为折算至一次侧的二次绕组短路直流电阻 Xli为一次回路漏抗，包括中压变压器一次绕组漏抗和补偿电抗器的电抗 为折算到一次侧的二次绕组漏抗 Xc为等值电容的容抗。
【专利摘要】本发明公开了一种多电压等级用电容式电压互感器的设计方法，步骤(1)按最高电压等级进行电容分压器、中压变压器、补偿电抗器设计；步骤(2)中压变压器一次绕组的匝数选取固定值；步骤(3)中压变压器二次绕组设计；步骤(4)二次输出设计；本发明提供的方法，对中压变压器二次绕组设计、二次输出设计给出了明确的方法，解决了多电压等级用中压变压器的设计问题，使电容式电压互感器满足多电压等级下各项参数的要求。
【IPC分类】H01F27/28, G01R15/06, G01R15/16
【公开号】CN105510667
【申请号】CN201510969649
【发明人】任春阳, 赵莹
【申请人】中国西电电气股份有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月21日