电容式电压互感器现场介损测量方法分析

电容式电压互感器现场介损测量方法分析
作者：建筑电器网 /channel/13590244 发布时间：2011-09-23
电容式电压互感器（简称CVT）由电容分压器和电磁单元组成，从结构上讲，分为分装式和叠装式两种。

前者的电容分压器和电磁单元由外部连线连接在一起；后者的电容分压器和电磁单元内部已通过分压器的抽压端子与电磁单元的高压端连接在一起。

对于分装式CVT的介损测量，现场和工厂都是采用常规法进行；对于叠装式CVT，又有中间抽压端子和无中间抽压端子之分，有中间抽压端子的CVT在现场和工厂一样也可以采用常规法进行测量，无中间抽压端子的CVT 在现场无法采用工厂的常规测量方法，而用户现场测量方法又不统一，有的方法测出的数据不能真实地反映CVT的绝缘状况，有的方法是错误的，甚至有的厂家向用户推荐的方法也是错误的。

为此，本文着重对叠装式无中间抽压端子的CVT现场介损测量方法进行分析，以期对现场试验人员选择正确的测量方法有所帮助。

1CVT的电气原理 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110 kV CVT C1由一节耦合电容器、220 kV CVT C1由二节耦合电容器、500 kV 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10～20 kV）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X L=X C,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。

2CVT现场介损测量接线及分析 2.1CVT现场介损测量接线 图3接线是某厂家向用户推荐的测量方法，其本意是测量C 1和C 2的整体介损和电容量。

实际上由于电磁单元的存在，使测量结果产生偏小的误差，有时甚至会出现负值。

图4接线与图3接线类似，只是将中间变压器的尾端接地，其测量结果比图3更加偏小，往往会出现负值。

图5接线是将试验变压器外壳对地绝缘，且试验变压器高压的两端均不接地，这样需选用全绝缘试验变压器，试验变压
器外壳对地绝缘，桥体应接地以保证操作人员的安全。

图6、图7所示是常规接线法，这两种接线适合分装式CVT或具有中压抽头的CVT介损及电容量的测量。

虽然这两种接线在测量时也带电磁单元，但都与试验电源并联，其存在只增加电源容量，通过的电流并不经过测量回路，对测量结果
没有影响，所以这两种接线都不会产生测量误差。

图8、图9接线由于电磁单元的存在，其测量结果都有误差，特别是图8将会产生较大的误差。

在高压电容（多节组成）的上节
耦合电容的测量中，多采用这两种接线，误差较大。

图10、图11接线是自激法。

自激法是利用CVT 自身二次a f—x f绕组加压，经中间变压器升压后加于电容上，而分别对C1、C 2介损进行测量的方法。

当测量C1时，标准电容器与C2串联；当测量C2时，标准电容器与C1串联。

这两种方法适用于所有CVT现场介损测量。

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3 kV来控制
通过C2的电流大小。

2.2中间电磁单元对介损测量结果的影响 由CVT介损测量的各种接线可知，中间电磁单元是产生误差的主要原因，图12是中间电磁单元对CVT介损测量误差的等值电路，图13是中间电磁单元引起测量误差的向量图。

图中I t、C t、R t 分别为电磁单元高压对地及对二次的电流、等效串联电容和等效串联电阻；I m、L m、R m、C m分别为电磁单元的激磁电流、激磁电感、等效电阻及尾端对地电容；I g为I t和I m的向量和；K模拟电
磁单元尾端是否接地。

由图12、图13可知，电桥平衡测出的损耗角反映的是C2的电流I2与其电容分量I c的夹角δ′。

而反映C1、C2整体介损值大小的应是无电磁单元存在时，通过C1、C2的电流I1与其电容分量I c的夹角δ。

由图12可知，电磁单元的存在将有一电流I g通过其对地回路，I g的大小及相位取决于中间电磁单元的绝缘状况及激磁电流的大小和相位，图13（e）说明I g的大小及相位不同对C1、C2整体介损测量的影响也不相同。

a. 当I g与I1同相位时，对介损测量结果无影响，但电容量有负误
差，如图13（d）所示。

b. 当电磁单元的介损大于C1、C2整体介损时,即I g的相位落后I1时，其介损测量产生负误差，甚至出现负值，电容量有负误差，如图13（a）所示。

实际上，电磁单元的介损往往大于C1、C2的整体介损，此时将产生负误差，这样容易将不合格产品判为合格产品。

c. 当电磁单元的介损小于C1、C2整体介损时,即I g的相位超前I1时，其介损测量结果产生正误差，电容量有负误差，如图13（b）所示。

d. 电磁单元的激磁电流产生介损测量负误差，电容量产生正误差，如图13（c）所示。

2.3CVT现场介损
测量接线的适应情况 综上所述，图3、图4、图8、图9所示的测量接线都受中间电磁单元的影响，特别是中间电磁单元尾端接地时，影响更大，往往出现负值，所以现场不能采用。

图5所示的测量接线，测量结果能真实反映CVT的绝缘状况，但全绝缘试验变压器，且外壳对地绝缘，该种接线在现场难以推广。

图6、图7所示的测量接线，其测量结果真实可靠，但只适应于分装式或具有抽压端子的CVT介损测量。

图10、图11所示的测量接线，其测量结果真实可靠，这种接线适应所有型式的CVT介损测量。

3试验室试验 为了验证以上分析，在高压大厅内对各种接线进行了对比试验。

试品为1台分装式CVT，称为试品1；2台叠装式CVT，称为试品2、试品3。

这3个试品分5种方法进行了试验，试验结果见表1。

方法1：不带电磁单元常规法分别测量C1、C2的介损和电容量。

方法2：不带电磁单元常规法测量C1、C2的整体介损和电容量。

方法3：带电磁单元、按图3接线测量C1、C2的整体介损和电容量。

方法4：带电磁单元按图4接线测量C1、C2的整体介损和电容量。

方法5：不带、带电磁单元按图10、图11接线分别测量C1、C2的介损和电容量。

采用图5接线对一台110 kV CVT进行测量，整体介损tgδ为0.3%，C1、C2的整体电容为15 421 pF；而不带电磁单元用常规法测量tgδ为0.3%，C1、C2的整体电容为15 377 pF。

4综合分析及结论 由试品1的试验可知，自激法的试验结果与常规法（方法1）的测量结果非常吻合。

由自激法计算得到的C1、C2整体电容量和介损与常规法（方法2）的结果相一致；整体测量结果主要反映高压电容C1的绝缘状况，而不能真实地反映中压电容C2的绝缘情况，例如分体测量C2的介损为1.11%，整体的介损为0.471%，所以，对于CVT来讲分别测量C1、C2的介损和电容量是必要的。

表1的测量结果表明：对于分装式CVT和带有中压抽头的CVT，在现场既可以用常规法测量C1、C2的电容量和介损，也可以用自激法测量，其结果都是真实可信的；对于叠装式CVT不论是否有中压抽头，除非采用接线5，否则在现场都不能准确测量C1、C2的整体介损；对于有中压抽头的CVT，既可以用常规法也可以用自激法分别测量C1、C2的电容量和介损；对于无中压抽头的叠装式CVT，在现场只有采用自激法测C1、C2的电容量和介损，其结果才是真实的。