电容式电压互感器试验

电容式电压互感器试验作者：作者单位：日期：2005-3-7 14:11:17摘要：电容式电压互感器试验第一章绪论电压互感器作为一种电压变换装置(Transformer)是电力系统中不可或缺的设备，它跨接于高压与零线之间，将高电压转换成各种仪表的工作电压，（国标规定为100/√3和100V），电压互感器的主要用途有：1）用做商业计量用。

主要接于变电站的线路出口和入口上，常用于网与网、站与站之间的电量结算用，这种用途的互感器一般要求0.2级计量精度，互感器的输出容量一般不大；2）用做继电保护的电压信号源。

这种互感器广泛应用于电力系统的母线和线路上，它要求的精度一般为0.5级及3P级，输出容量一般较大；3）用做合闸或重合闸检同期、检无压信号用，它要求的精度一般为1.0、3.0级，输出容量也不大。

现代电力系统，电压互感器一般可做到四线圈式，这样，一台电压互感器可集上述三种用途于一身。

电容式电压互感器（Capacitor Voltage Transformers，简称“CVT”）是50年代开始研制生产，经过科技人员不懈的努力，我国的电容式电压互感器技术已达到国际先进水平，但在生产、试验研究、以及使用过程中存在很多问题。

本文拟从电容式电压互感器的各种试验基本原理入手，着重说明电容式电压互感器基本试验方法，检验的目的以及在现场使用、现场检验方面存在的问题怎样通过试验的手段来判断等问题，以使产品设计、试验、销售、服务和运行部门的专业人员对其有一个比较全面的了解。

第二章电容式电压互感器试验要求§1.基本试验条件1.1试验的环境条件为了保证试验的准确性、可靠性，所有试验应在一定条件下进行，试验时应注意试验环境条件并做好记录。

试验环境条件分为两种，一种为人工环境，这种情况下，一般在产品标准中都作了具体规定；另一种为自然环境条件，这种情况下，试验条件一般应遵循以下几条规律。

a) 环境温度，应在+5～+35 ℃范围内。

验收试验主要是购买方在安装前进行的试验。

是为了检验互感器在运输中有否受到损伤，确保所安装的互感器是良好的。

有关要求和规定一次端子间的工频耐受电压试验值应不超过规定试验电压的75％。

准确度试验应在允许频率范围和额定电压下进行。

第三章电容式电压互感器基本试验内容综合两个国标的内容，电容式电压互感器的基本试验项目有以下十六条，具体内容如下：1) 外观检验试验目的检验互感器的外观性能。

检验互感器的金属件外露表面是否具有良好的防腐蚀性能，产品铭牌及端子标志是否符合图样要求。

试验方法目测，观察。

2)密封性试验试验目的检验互感器（包括电容分压器和电磁单元）各密封部位的密封性能。

试验方法图1极性检验电磁单元的密封性试验方法一般由制造厂规定，一般通过给试品充油压或给试品加温进行，具体要求和方法有制造厂提出。

3)绕组的极性检验试验目的2）斜线下的数据仅用于内绝缘。

标准中规定了安装运行地区的海拔超过1000 m绝缘水平，若安装运行地区的海拔超过1000 m但不高于1000 m，则应按海拔高度来折算。

用标准规定的额定耐受电压乘以海拔校正系数Ka，Ka计算公式如式（1）。

(1)式中：H——安装地区的海拔高度，m。

试验方法图2工频耐压试验（一）短时工频耐受电压试验如图2所示，相应的试验电压施加于高压端子与接地端子之间（低压端子与接地端子相连接）。

耐受时间1min。

试验前后可用电桥测量电容及介损，用于判断是否有元件击穿等故障发生。

短时工频耐受电压试验可分为干试与湿试，试验可分别对电容分压器和电磁单元进行。

对于电容分压器的试验，湿试不允许分节进行，干试可分节进行。

若分节进行试验，应按公式（2）来计算单节试验电压。

（2）对于电磁单元部分的试验，试验过程中应注意以下几个问题：①电磁单元中压回路的耐受电压水平按下式（3）计算，（3）式中：—互感器高压端子和接地端子间的试验电压；t、—分别为电容分压器的高压电容和中压电容；—电压分布不均匀系数，可取1.05。

②对于电磁单元的工频耐受电压试验，试验前把电磁单元与电容分压器分开。

当电磁单元的中压端子外露时，型式试验应在淋雨状态下进行。

试验分别对电磁单元的变压器、电抗器和铁磁谐振阻尼装置进行，试验时应注意将阻尼装置与变压器的连接线拆开。

电磁单元内若接有过电压保护用放电器件，在试验时也应将其连接线拆开。

③对变压器一次绕组进行试验时，试验电压值应为按式（3）计算。

试验电压可以直接用单独电源来供给，也可以由二次侧感应得到。

无论用哪一种方式得到试验电压，均应在高电压侧测量试验电压。

当电压升到试验电压值以后，历时间1 min，然后立即把电压降下来。

在试验过程中应注意：变压器的铁心、未接电源的二次绕组的一个端子和一次绕组的低电压端子以及油箱外壳均应接，而未接电源的绕组处于空载状态。

试验时，为避免铁心过度饱和，试验电压的频率可以增加到额定值以上。

如果频率超过额定值的两倍，试验时间可以减小到按式（4）计算之值，但不得短于15 s。

（4）式中：t—用频率为t的电压来试验时所需经历的时间，单位s。

—试验电压的频率。

t在试验中有否损坏，可以用在试验前后测量变压器的空载电流和损耗的方法来检验。

①电抗器的耐受电压试验用单独电源来进行，历时1 min。

电抗器绕组的端子之间的绝缘水平及其保护器件的放电电压，应与在二次侧短路和开断等过程中电抗器上可能出现的最大过电压水平相适应。

具体数值由制造厂规定。

为避免铁心过度饱和，可以提高试验电压的频率，此时试验时间按上述规定适当缩短。

②)电磁单元中压回路的接地端子与地之间，二次绕组的端子（含附件）对地及其相互之间的绝缘应能承受工频3 kV（方均根值）的试验电压，历时1 min。

b)电容分压器的低压端子对地绝缘应能承受工频10 kV（方均根值）的试验电压，历时1 min，若低压端子不暴露在风雨中，则试验电压为4 kV（方均根值）（二）雷电冲击耐受电压试验雷电冲击耐受电压试验在互感器整体上进行，试验电压的波形为（1.2～5）／（40～60）s。

也可分别对电容分压器（不允许分节进行）和电磁单元进行，电磁单元试验电压按变比计算得到。

试验时，应施加正极性和负极性冲击各15次，如果在连续的15次冲击中未发生多于2次的闪络且未发生击穿，则认为互感器通过了试验。

（三）操作冲击耐受电压试验（湿试）操作冲击耐受电压试验（湿试）在互感器整体上进行，试验电压的波形为250／2500 s。

也可仅对电容分压器进行（不允许分节进行），而电磁单元则用上述短时工频耐受电压试验考核。

操作冲击耐受电压试验时，应施加正极性和负极性冲击各15次，如果在连续的15次冲击中未发生多于2次的闪络且未发生击穿，则认为互感器通过了试验。

操作冲击试验只对330kV以上产品进行，这和系统中过电压存在和保护水平有关。

若试品进行了操作冲击湿耐受电压试验，则不需再进行工频湿试验和操作冲击干耐受电压试验。

5）磁单元的温升试验试验目的检验互感器在正常及系统故障情况下的温升情况。

试验方法试验只在电磁单元上进行，在额定频率和规定负荷（功率因数为0.8（滞后）～1之间的任一数值）下，给试品施加规定电压，当每小时的温度上升值不超过1 ℃时，即认为已达到稳定状态。

规定负荷即每个二次绕组上分别接有各自最大负荷来进行本试验，如果互感器规定了极限热负荷，试验时应加极限热负荷值。

电压测量应在一次绕组上进行，因为实际二次电压可能明显地降低。

绕组温升应采用电阻法测量。

对电阻值很小的绕组，也可以采用热电偶法测量。

其他部位的温升可用温度计或热电偶法测量。

试验程序为：a）不论其额定电压因数和允许运行时间如何，对所有互感器的电磁单元均应在二次绕组接有额定负荷（如果有多个额定负荷值，应取最大者）和剩余电压绕组不接负荷的条件下，施加1.2倍额定电压连续进行试验，直到温度达到稳定为止。

如果规定了热极限输出，电磁单元还应增加如下试验，即在额定一次电压和对应其热极限输出且功率因数为1的负荷下进行试验。

如果对一个或多个二次绕组规定了热极限输出，应分别对其进行试验，除非另有规定，每次试验只有一个二次绕组连接对应其热极限输出且功率因数为1的负荷。

此时，其他二次绕组不接负荷。

此时各绕组的温升应不超过60 ℃。

b）额定电压因数为1.5（或1.9）、允许运行时间为30 s的互感器，其电磁单元应在a）项1.2倍额定电压下的温升试验达到稳定状态后，立即施加1.5（或1.9）倍额定电压（此时二次绕组和剩余电压绕组应接有最大的额定负荷），历时30 s。

此时各绕组温升应不超过70 ℃。

本试验也可以从冷态开始，各绕组温升应不超过10 ℃。

c）额定电压因数为1.9、允许运行时间为8 h的互感器，其电磁单元应在a）项1.2倍额定电压下的温升试验达到稳定状态后，立即施加1.9倍额定电压（此时二次绕组应接有最大的额定负荷，剩余电压绕组接有额定负荷或热极限负荷），历时8 h。

此时各绕组温升应不超过70 ℃。

在上述各种试验条件下，电磁单元的铁心及其他金属件表面、油顶层的温升应不超过50 ℃。

另外，新的IEC标准规定，如果安装地区的海拔超过1000m，海拔每升高100m，互感器的温升应相应降低。

对于充油的电磁装置应降低0.4%；对于干式电磁装置应降低0.5%。

电阻法测量绕组平均温度：图3电阻法测温升在温升试验结束并切断电源之后，立即测量绕组的直流电阻。

应在停电后1min内测出第一个读数。

然后在8min～10min内每隔相等的时间（30～60s）测定一个电阻值依次记录为R1、R2、R3、……RK。

其后再隔5～10min补充测量一个参考值Rn。

同时记录各个测定时间分别为t1、t2、t3、……tk，以切断电源瞬间为t=0。

在坐标纸上，将ln（R1-Rn）、ln（R2-Rn）、ln（R3-Rn）、……ln（Rk-Rn）和t1、t2、t3、……tk的相应各点绘出，用一直线联接，其与R轴的交点既为t=0时（R0-Rn）值，由此可得切断电源瞬间的绕阻电阻R0值。

绕阻一般为铜线，平均温升ΔQ按下式计算：（5）R0—断电瞬间绕阻热电阻值，ΩRQ1—温度为Q1时冷电阻值，ΩQ1—绕阻冷态温度（冷态时环境温度），℃。

Q2—温升试验后期确定温升的环境温度，℃。

235—铜导体温度系数的倒数6）电容介损测量试验目的：检验电容器的电容及介损，并作为元件好坏的判据。

图4正接法原理图图5 反接法原理图试验方法：电容测量应在工频耐受电压试验前，在不高于15%的电压下进行初测，工频耐受电压试验之后在（0.9～1.1）Un电压下进行复测。

在试验室试验时，一般采用正接法。

在现场验收时，用反接法较多。

反接法试验时，由于电桥处于高电位，所以应注意安全，测试电压一般也达不到要求（较低）。

7）高频电容及等值串联电阻测量试验目的检验电力载波该频通路的阻抗。