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小电容量电子式电压互感器的设计优化研究

发布时间:2017-10-12 23:12  文章来源:笔耕文化传播

  本文关键词:小电容量电子式电压互感器的设计优化研究


  更多相关文章: 电子式电压互感器 电容分压器 主电容量 屏蔽 杂散电容


【摘要】:随着智能变电站的发展,传统电压互感器正逐渐被电子式电压互感器所取代。国内高电压等级的电子式电压互感器多采用电容分压,其技术主要借鉴传统电容型电压互感器,尤其是直接采用其电容分压器,导致电子式电压互感器的主电容量大,其低压侧电容也比较大,而低压侧内存在各类电子元件,这些电子元件与低压侧电容间存在着静电和电磁的联系。当电网中出现暂态冲击时,耦合到低压侧的过电压幅值比较大,易使二次系统发生故障。解决这个问题的方法大致有两种,一是提高二次系统元件的抗干扰能力;二是降低电容分压器的主电容量,降低干扰的强度。本文基于降低电容分压器主电容量的思路,对小电容量电子式电压互感器进行研究。本文利用仿真研究与样机测试相结合的方法来对小电容量的电子式电压互感器进行研究。文中首先分析了影响电容分压型电子式电压互感器测量准确度的因素,解决这些影响因素的方法,为有效地减少电容分压器的主电容量提供理论依据。然后利用Ansoft Maxwell软件建立电容分压器的仿真模型,研究外屏蔽对电容分压器测量准确度的影响,对其进行优化设计。在优化了结构参数的基础上建立了4组不同主电容值的电容分压器的仿真模型,分别求解出杂散电容矩阵,根据IEC6044-7标准对稳态误差的规定,确定主电容量的最优值。最后,研究周围电场变化对小电容量电容分压器测量准确度的影响。仿真结果表明:合理地设计屏蔽结构可有效减小杂散电容对电容分压器的影响;外屏蔽的半径和安装高度为主要结构参数;通过优化结构参数,主电容量为500pF的电容分压器的测量误差小于0.1%;周围电场的变化对电容分压器测量准确度的影响在允许范围之内。根据仿真结果,本文进行了样机的研制并试验,包括在有和无屏蔽环、优化屏蔽环、改变引线角度及改变额定电压百分比等情况下进行试验,试验结果表明:通过合理设计外屏蔽的结构,电压互感器的比差约为??????;改变引线角度模拟周围电场变化时,样机的平均比差为?????;改变额定电压百分比时,样机的比差和角差在允许范围内,研制的小电容量电子式电压互感器满足???级测量准确度的设计要求。
【关键词】:电子式电压互感器 电容分压器 主电容量 屏蔽 杂散电容
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM451
【目录】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-9
  • 1 绪论9-19
  • 1.1 电子式电压互感器国内外研究现状9-12
  • 1.2 电子式电压互感器的原理及特点12-15
  • 1.3 课题研究的目的和意义15-17
  • 1.4 本文的课题来源以及主要工作17-19
  • 2 电子式电压互感器优化原理19-28
  • 2.1 引言19-20
  • 2.2 电容分压器的基本原理与特点20-21
  • 2.3 影响电容分压器的因素21-24
  • 2.4 电容分压器的优化分析24-26
  • 2.5 小结26-28
  • 3 电容分压器的电场仿真理论及方案28-37
  • 3.1 电场分析方法及有限元28-30
  • 3.2 电容的概念和计算30-32
  • 3.3 有限元软件ANSOFT MAXWELL软件简介32-35
  • 3.4 电容分压器仿真方案的确定35-36
  • 3.5 小结36-37
  • 4 电容分压器的电场仿真结果及分析37-50
  • 4.1 电容分压器有限元模型的建立37-41
  • 4.2 电容分压器优化结果41-45
  • 4.3 周围电场变化的影响45-49
  • 4.4 小结49-50
  • 5 样机试验及分析50-56
  • 5.1 测试系统简介50-51
  • 5.2 样机测试项目51-53
  • 5.3 样机测试结果及数据分析53-55
  • 5.4 小结55-56
  • 6 全文总结与展望56-58
  • 致谢58-59
  • 参考文献59-61
  • 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文61

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