4.电容式电压互感器绝缘介损测试方法研究

电容式电压互感器绝缘介损测试方法研究

四川广元电业局罗军川桂林电力电容器总厂宋守龙

摘要：本文介绍了降低测试误差的一些实用经验和措施，提出了现场电容式电压互感器分压电容器绝缘介质损耗测试方法建议。

关键词：电容分压器介质损耗电磁单元测量方法

1 引言

随着电容式电压互感器（Capacitor V oltage Transformers，以下简称CVT）在电力系统的广泛运用，其现场试验问题越来越突出。目前的CVT绝大多数为单柱式结构，分压器和电磁单元叠装为一个整体，现场试验时，不便将电容分压器与电磁单元分开，因此现场测试比较麻烦，容易引起测量误差，甚至不能进行正常测试。DL/T 596-1996《电力设备预防性试验规程》修订说明中推荐采用电磁单元本身作为试验电源的自激法进行测量，但受电磁单元本身和测试方法的影响，测量结果不能反映设备绝缘的真实情况。为有效监测CVT分压电容器的绝缘状况，CVT设备厂家在使用说明书中都提供了现场测试时的测试方法和判断标准，主要有正接法和自激法两种测量分析方法（也有单位为避免测量结果为负值，采用反接法测量CVT分压电容器整体总电容介损）。各运行单位在测试方法上主要依据设备厂家提供的试验方法，但由于设备状况的改变和现场测试环境复杂多变等因素的影响，试验中出现的问题较多，在现场试验中对中压变压器一二次绕组端部的处理上问题尤为突出，不能正确分析处理各种异常现象，测试值忽高忽低。由于CVT是大电容、小介损试品，对于膜纸复合绝缘结构，规程要求其tanδ不大于0.2%，如果测试方法不当产生偏大的测量误差，电容器tanδ很可能超过0.2%，出现设备误判和停电损失或者整体综合介损的测试结果为负值的情况，无法判定电容分压器的介损是否合格。

本文中笔者以现场试验为基础，通过对正接法、反接法和自激法试验测量值进行误差分析，表明现场测试值与真实值（CVT组装前分体试验测试值）之间的对应关系，更有利于客观、准确分析和评价设备的绝缘状况。针对现有试验方法存在的诸多问题进行分析和改进，提出具有指导意义的现场CVT电容分压器绝缘介损标准测试接线方法，对现场绝缘试验实施导则的修编和完善提供了重要的参考价值。

2 CVT 工作原理及主要结构

CVT是利用电容分压器将一次电压降低为几千至两万伏的中间电压，中间电压经中压变压器变换为所需的二次电压并实现一二次回路间的电气隔离。通过调整补偿电抗器的电感值使CVT回路的感抗与容抗1/ω（C +C）接近相等，从而大大减小了CVT的内阻抗，提高了CVT的带负载能力。整套CVT由电容分压器和电磁装置两部分叠装而成。电容分压器的中压端和低压端由最下部的一节电容器底板上的小套管引出，并分别与电磁单元内的中压变压器的高压端、出线板上的载波通讯端子N相连接。电磁装置和下节分压电容器在产品出厂时已连接为一体，电磁装置中的绝缘油系统与分压电容器的绝缘油系统完全隔离。二次出线端子及载波端子通过油箱侧壁的二次出线盒引出。其电气原理图如图1所示。

图1 CVT电气原理图

注：

C—载波耦合电容

C1—主电容

C2—分压电容

D—阻尼器

P—保护装置

N —载波通讯端子

A′—中压电压端子

T—中压变压器

1a、1n—二次1#绕组接线端子

2a、2n—二次2号绕组接线端子

da、dn—剩余电压绕组接线端子

U1N—额定一次电压

L—补偿电抗器

X—补偿电抗器低压端子

J—带有避雷

有关规程规定，CVT在交接及预防性试验中应测量电容分压器的介质损耗和电容值，现场采用的测量方法主要有自激法、正接法和反接法，而选择不同的测量方法将产生程度不同的测量误差。下面就其各自的接线特点和影响因素进行试验分析。

3 正接法测量整体总电容介质损耗

3.1 试验接线

现场研究试验采用全自动数字电桥AI-6000进行，其试验接线原理图如图2所示。此时箱壳接地、X端子和中压变压器二次绕组悬空，加压线接电容分压器上端，C X线接N端子。

C B为中压变压器一次绕组对铁心、外壳和二次绕组的等值电容，R B为其等值介质损耗电阻。一次绕组一端施加电压仍有部分绕组参与等值电路，与C B相串联的电感L B，但实测表明，当X端子悬空时，中压变压器的高压端对地总阻抗呈容性，电流I3超前U2。由图2c可知，测量结果偏小，在很多情况下介质损耗测量值为负值。如果现场用倒相法进行测量时，由于I3的分流作用，往往出现两个负值。这样的测量结果是无法进行计算和绝缘分析的，试验结果如表1所示。

表 1 分体直接法与正接法、反接法的测量数据对比

说明：测量试品为TYD110/3-0.02H，试验仪器采用数字电桥AI6000.分体测量时，电容器下法兰接地；整体测量时，X端子悬空，油箱接地。

（a）试验接线图

（b）等值原理图

（c）相量图

图 2 正接法测量整体总电容介损接线原理图3.2 试验电压的选择

由于X 端子、N 端子的工频耐受电压值分别为3kV 和4kV ，因此测试时若X 端子或N 端子

悬空，则X 端子或N 端子的对地电压应不超过相应的耐压值。

采用正接法测量整体总电容介损时，CVT 上部接加压线，N 端子接电桥测试线。由于

测试时X 端子必须悬空，因此测试时X 端子对地的电压应不超过其出厂3kV 的绝缘耐受水

平。

对于35kV 电压等级的CVT ，中压为10kV ，电容分压器的分压比接近2，因此测试电

压应不超过6kV ；对于110kV 及以上电压等级的 CVT ，电容分压器的分压比均大于3.3，

因此施加10kV 测试电压是完全可以的。

3.3 负值分析

正接法测量CVT 整体介损容易产生负值现象 ，主要是由于CVT 电磁单元的影响，原

因分析如下 。

电磁单元中的中压变压器一次回路与地之间的等效阻抗Z B 连接在电压分压器的中压

端，其等效电路如图3所示。

阻抗Z B 中电阻R B 是造成整体介损偏负的主要原因，R B 值越小，R B 介损越偏负。电阻

的影响量可用下式近似计算 ：

)

(1tan 21C C R B +=∆ωδ 电阻R B 为中压变压器一次回路与地之间的有功损耗。它由一次回路各部件对地泄漏电

阻、X 端子对地泄漏电阻、中压变压器铁心损耗的等效电阻、补偿电抗器铁心损耗的等效

电阻并联而成。当一次回路对地之间的绝缘正常时，中压变压器铁心损耗的等效电阻对R B 的影响最大。

图3 电磁单元的等值电路

由于中压变压器一次绕组的激磁电抗很大，流经对地分布电容及对地泄露电阻的电流会

在一次绕组两端产生一定的压降，从而在铁心中产生损耗，电阻R B 值减小，δtan ∆相应增

大，测试结果偏小，如果δtan ∆大于实际值，必然出现负损耗的测量结果。

3.4 改进正接法试验接线

由以上分析可知，由于电磁单元的影响，现场采用正接测量CVT 整体综合介损时将产