电容式电压互感器介损的测试方法

摘 要：文章介绍了电容式电压互感器现场介损测量的各种方法，并对不同方法产生的误差进行了分析，理论分析和试验表明，整体测量介损测量结果真实可信，是理想的测量方法。

关键词：电容式电压互感器；电气原理 ；测量方法

中图分类号：TM451+.2 文献标识码：A文章编号：

引言：

自上世纪70年代我国研制出第1台电容式电压互感器(以下简称CVT)以来, 30多年的时间里,丰富的科研、开发设计和生产经验使国产CVT技术已经达到成熟,并广泛应用于高压和超高压电力系统。鄂钢已建成的3个总降压站中, CVT被大量地使用,为公司的供电安全发挥着重要的作用。

1、CVT的优点

CVT之所以能在高压和超高压电力系统产品中得以迅猛的发展,主要因为其有以下的优点:

1.1耐电强度高、绝缘裕度大、运行可靠,主要应用于35kV及以上的电力系统中。

1.2能可靠地抑制内部铁磁谐振。新型速饱和型阻尼器由非线性电抗线圈构成,正常运行时,阻尼器开路;电压升高和发生分频谐振时,电抗呈低阻,起到阻尼作用。

1.3优良的顺变响应特性。当一次短路后其二次剩余电压能在20ms内降到5%以下,特别适应于快速继电保护。

1.4可以将载波频率耦合到输电线,用于长途通信、远方测量、选择性的线路高频保护、遥控等。

2、CVT 的电气原理图

CVT 的电气原理如图 1 所示。 电容分压器由高压电容器C1和中压电容器C2组成，其中对于110kVCVT C1由一节耦合电容器、220kV CVT C1由二节耦合电容器、500kV CVT C1一般由三、四节耦合电容器组成；电磁单元位于油箱内，由中间变压器、谐振电抗器、阻尼器和避雷器组成，二次绕组端子、电容分压器低压端、 接地端及保护间隙等位于端子箱内。输电线路的高压电通过电容分压器抽头（通常为10kV～20kV）输入电磁单元，经过中压变压器降为低压供计量和继电保护之用。 电磁单元中的电抗器用来补偿电容分压器的容性阻抗， 使二次电压随负载变化减小。 阻尼器用来阻尼铁磁谐振。

利用二端网络定理可以将原理图（图 1）简化为等值电路图（图 2）。 若 XL=XC，则等值回路中内阻抗只剩电阻R，使输出电压随负载的变化大为减小，这是CVT 内部接线上的一个显著特点。

图1 CVT 原理图 图2 CVT 等效电路

《电力设备预防性试验规程》DL/T-596-1996修订说明中推荐使用电磁单元本身作为试验电源的自激法进行测量，由于CVT 的中间变压器和 C2工作在谐振点附近，升压时极容易发生谐振，有时刀闸一合上，只要调压器出线端稍微有几伏电压，电流就达到十几安培，因此容易因谐振损伤中间变压器的绕组绝缘。 另外 C1和C2由同样的电容器元件串联而成，装在同一瓷套内，内部绝缘油也是连通的，在整体测试时得到的是C1和C2串联数据，可以通过比较出厂数据和交接、预试数据，来判断电容分压器是否良好， 完全能反映 C1和C2的元件击穿或受潮情况。因此提出了不采用自激法，而采用 C1、C2整体试验来测量下节瓷套中无引出端子CVT 整体电容量C（即 C1和C2串联）和 tgδ 的方法。 由于中间变压器的存在和测试方法的影响使测量结果跟实际结果有很大的偏差，下面就其影响作如下分析：

3、测量方法

3.1外观检查

互感器的金属件外露表面应具有良好的防腐蚀层,瓷套不应有破损,密封及焊接处没有油渗漏现象。

3.2 测绝缘电阻

测互感器的绝缘电阻是为了大概地判断互感器内部是否有受潮和缺陷现象。如果测量结果合格,还要通过测量电容值和tanδ值来进一步判断互感器的绝缘情况。试验规程要求分别测量一次绕组对二次绕组、剩余电压绕组及对地绝缘电阻,各二次绕组、剩余电压绕组之间及对地绝缘电阻,和低压端子对地绝缘电阻。

3.3测电容值和tanδ值

3.3.1 直接法测试

一般的互感器在出厂时已经标明了分压器总电容C(C=C1C2/(C1+C2))的实测值。考虑到电容分压器中C是由数十个相同的电容元件串联组成,而C1、C2是这些元件的一部分,因此在现场试验时,只要测量分压器总电容C的容量和介损,就可反映出分压器的完好状态。

基于以上考虑,在现场检试CVT的分压器时,试验规程推荐在不解体的情况下用直接法测量整体电容C和介损,如图3所示。

图3直接法测试原理 图4自激法测试原理

试验时,测试仪器输出电压加至互感器高压端子上,并逐渐升到要求的试验电压值,读取数据后迅速降压到零。试验电压应等于额定电压,一般不超过10kV,但不宜小于2. 5kV。

3.3.2 自激法测试

若中压端子未引出,用直接法就无法单独测量C1、C2,这种情况下只能用自激法。自激法测试是从互感器二次绕组加电压,通过中间变压器感应到电容分压器上。由于磁通饱和的原因,电容分压器上的电压不等于二次绕组电压乘以变压器变比,而是比这个值小得多。在进行C1测量时,由于C2与标准电容Cn相串联,而Cn远小于C2,那么电压主要降在标准电容上,所以D端子上将有高电压。由于出厂时D端子耐受的电压为4kV,所以所加电压一般以2. 5kV为宜。自激法测试原理如图4所示。

测量C2时将Cx芯线和接D的芯线互换就可以了。需要注意的是,进行自激法测试要从剩余电压绕组加压,其主要原因是在测量C2时, C2与中间变压器的电感及补偿抗器会形成谐振回路,从而会出现危险的过电压,所以测试时一定要接上阻尼电阻,即从剩余电压绕组端子上加压。

采用自激法进行 CVT 介损测量时应注意控制电源电压和电流的大小，CVT 油箱必须接地，端子箱内各连接片严禁打开，特别是严禁打开阻尼器的联线。当测量C1时，确保J 端电压不超过3kV，以免损伤绝缘及保护装置。 当测量 C2时，由于C2较大，且与补偿电抗器接近谐振状态，所以升压时要特别谨慎，一般用静电电压表监视电压不超过3kV 来控制通过 C2的电流大小。

4、结语

由于诸多原因,技术人员在对CVT的试验过程中一直未得到满意的试验结果,经过多年的不懈努力最终攻下了这一技术难题。要指出的是,自激法虽然可以单独测出C1、C2,但是精确度不高,这也是此法无法克服的弊病,因此CVT试验方法的研究工作仍需继续。

参考文献：

[1] 陈化钢.电气设备预防性试验方法[M].北京:水利电力出版社，1996

[2] 电力行业标准.电力设备预防性试验规程 （DLT5%-1996）（s）.北京：中国电力出版社，1997

[3] 朱守龙.电容式电压互感器的电容及介损测量