基于高温超导的高精度电压互感器研究

作     者：刘浩 刁赢龙 何莹辉 陈立学 李小飞 杨洪 LIU Hao;DIAO Yinglong;HE Yinghui;CHEN Lixue;LI Xiaofei;YANG Hong

作者机构：中国电力科学研究院有限公司武汉430074 华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074 

出 版 物：《电测与仪表》 (Electrical Measurement & Instrumentation)

年 卷 期：2024年第61卷第4期

页      面：48-55页

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家电网有限公司总部科技项目(5100-202155308A-0-0-00) 

主　　题：电压互感器 高温超导 精密测量 

摘      要：电压互感器的励磁误差由励磁电流在电压互感器绕组上的压降产生,是电压互感器误差的主要来源。双级励磁技术可以有效降低电压互感器的励磁电流,但绕组阻抗始终无法消除,励磁误差仍然存在。文中将77 K高温超导技术应用于电压互感器,绕组和互感器铁心均工作在高温超导环境,达到超导态时绕组的阻抗为零,励磁电流经过绕组引起的压降也为零,可以从根本上消除励磁误差。分析了高温超导下的铜损和铁心磁性能,重点针对铁心的磁滞和涡流损耗进行了理论分析并提出抑制措施,设计了一台变比为1 kV/10 V的电压互感器的铁心和绕组结构,研制了高温超导电压互感器样机,设计了低温杜瓦容器及其外部冷屏设计,减小热量损失温度场,开展温度场仿真分析温度分布梯度。最后开展了误差校准,校准结果表明,该样机在20%~120%额定电压范围内,比值误差优于4×10-6,相位误差优于5μrad,比常温电压互感器的误差减小一个数量级。77 K高温超导电压互感器对于提升电压互感器的精度具有重要意义,同时也可为更高电压等级的超导互感器研制提供理论支撑。