補償電抗器限壓MOA對CVT介損測試的影響分析

吳 昊，樓 鋼，吳 峰，盧 意

（國網浙江省電力公司金華供電公司，浙江 金華 321000）

補償電抗器限壓MOA對CVT介損測試的影響分析

吳 昊，樓 鋼，吳 峰，盧 意

（國網浙江省電力公司金華供電公司，浙江 金華 321000）

就CVT補償電抗器限壓MOA對CVT介損測試的影響進行分析，得出相關結論：MOA支路的存在會使CVT總電容介損測試結果偏小，嚴重時會出現負介損的情況。造成該現象的原因是限壓MOA支路的存在改變了流入測試電橋Cx端的電流相位。這種由MOA支路引起的測量誤差無法通過提高測試電壓的方法消除，而且由于MOA器件的非線性伏安特性，提高測試電壓還會導致誤差不減反增。為了保證CVT整組電容介損測試結果的準確性，建議在測試時拆除限壓MOA。

CVT；電容；介損測試；金屬氧化物避雷器；補償電抗器；誤差

0 引言

MOA（金屬氧化物避雷器）因為其良好的非線性伏安特性，目前在電力系統被廣泛應用于各種有害過電壓的防治。在CVT（電容式電壓互感器）中，為了限制補償電抗器兩端可能出現的過電壓，通常在補償電抗器兩端并聯1只小型MOA。

對于中壓端子未引出的CVT，進行高/中壓電容器串聯后的總電容介質損耗測試[1－3]是交接、例行試驗項目之一。筆者在數次現場測試中都發現，若不拆除補償電抗器兩端的限壓MOA，測試結果會明顯小于實際值，嚴重時甚至會出現負介損的情況。

為了找到問題的原因，本文分析了補償電抗器限壓MOA影響CVT總電容介損測試的機理，確定了由限壓MOA造成誤差的性質，并在此基礎上提出了消除誤差的辦法。

1 限壓MOA對CVT補償電抗器的保護作用

圖1為110kV CVT電氣接線原理圖。補償電抗器的作用是降低CVT二次側的輸出阻抗，提高CVT二次側帶負載的能力[4]。限壓MOA與補償電抗器并聯，一端接中間變壓器一次側尾端，一端接地。

CVT處于正常運行狀態時，中壓電容器C2兩端的電壓絕大部分落在中間變壓器一次繞組上，補償電抗器L兩端的電壓只有幾百伏[4]，此時并在補償電抗器兩端的MOA呈現高阻狀態，相當于開路。

當CVT二次側發生短路時，補償電抗器兩端就會出現過電壓，若該過電壓超過了限壓MOA的動作電壓，則MOA迅速轉入低阻狀態，將補償電抗器短路，從而實現保護補償電抗器的功能。

圖1 110 kV CVT電氣接線原理

圖2 110 kV CVT帶避雷器支路總電容介損測試等效電路

2 限壓MOA對CVT總電容介損測試的影響

2.1 CVT總電容介損測試接線

依據規程，對CVT主電容C1和分壓電容C2串聯后的總電容進行介質損耗測試時，測試電橋應采用正接法。

為了消除中間變壓器勵磁電流對測試結果造成的影響，中間變壓器的二次繞組引出端a/n和da/dn必須全部短路接地，同時斷開補償電抗器的尾端E與大地間的連接。

由于中間變壓器的二次繞組引出端均短路接地，二次側就形成了電流通路，一次側電流所產生的磁通會被二次側電流所產生的磁通完全抵消，因此在進行測試時中間變壓器對外電路所顯示的阻抗很小，可視為短路。

在對CVT的主電容C1和分壓電容C2分別進行并聯等效[4]后，可得出不拆除MOA進行CVT總電容介損測試時的等效電路，如圖2所示。

由于MOA是阻值可變的阻性原件，因此在圖2中將其等效為可變電阻Rb。

2.2 限壓MOA對CVT總電容介損測試的影響機理

根據介損電橋的工作原理，電橋測得的介損值實際上是進入橋體的2個電流In和Ix之間夾角δx的正切值。在無外界干擾時，δx和被試品的實際介質損耗角δ相等，所測介損值為被試品實際值。而在圖2所示的等效電路中，由于MOA支路的存在，全電流中只有一部分電流進入測試電橋橋體，另有一部分電流通過避雷器等效電阻Rb直接流入了大地。

由圖6可知，總體上，HHCB和AHTN的去除率隨合成麝香初始濃度的增加先急劇增加后趨于平穩。HHCB在初始質量濃度為150 ng·L-1時，去除率達到最大值（84.40%），之后隨著HHCB濃度的增加，去除率趨于平穩；而AHTN在初始濃度大于200 ng·L-1后，去除率趨于平穩。

以R3兩端電壓U3為參考向量，可以作出電橋平衡后的系統向量圖，如圖3所示。圖中，U1為高壓電容壓降，U2為中壓電容壓降，UN為電橋上橋臂壓降，UR為避雷器兩端電壓。

圖3 系統向量圖

從圖2還可以看出，MOA對CVT總電容介損測試的影響寄生于電路本身，而并非外界所施加，對于這種性質的誤差，如采取常用的抬高試驗電壓的方法是無法消除的。

3 試驗結果及分析

3.1 試驗方法及結果

為了驗證前述理論分析的結果，本文對某臺110 kV CVT的總電容介質損耗進行了實測。測試儀器采用濟南泛華公司生產的AI-6000F型介質損耗測量儀，測試地點位于對電磁干擾屏蔽良好的試驗廠房內。

為了便于分析比較，測試時令試驗電壓從1 kV逐漸升高到12 kV，在每個電壓測量點分別測量帶避雷器支路和不帶避雷器支路2種情況下的總電容介損，測試結果見表1。總電容的介損出廠試驗值為0.042 7%。

表1 110 kV CVT總電容介損實測結果

3.2 試驗結果分析

根據表1所列的測試結果，可作出帶MOA支路和不帶MOA支路2種情況下介損測試值隨測試電壓變化的曲線，如圖4所示。

圖4 介損測試值隨試驗電壓的變化

圖4中曲線2始終位于曲線1下方，表明在MOA支路的影響下，CVT總電容的介損測試值始終小于實際值。當MOA等值電阻足夠小，避雷器支路的分流作用足夠明顯時，將出現“負介損”的極端情況，即曲線2位于橫坐標以下的部分。

需要注意的是，對于實際介損值已經超標的CVT而言，由于MOA支路對介損測試結果產生的“負向偏移”作用，很有可能造成其介損測試值合格的假象。相對于“負介損”，這種假象的隱蔽性更強，所造成的后果也更加嚴重。

根據表1所列數據，亦可作出帶MOA支路時介損測試值與實際值的相對誤差與測試電壓的關系曲線，如圖5所示。

從圖5可以看出，在帶MOA支路進行總電容介損測試時，測量誤差隨著試驗電壓的升高而增大。這是因為：抬高試驗電壓，在放大信號電流的同時也放大了流過MOA支路的干擾電流，與此同時，作用于避雷器兩端的電壓也相應抬升，這會使MOA的等值電阻有所降低，進一步加大流過MOA支路的干擾電流強度。在這兩方面因素的綜合作用下，測量誤差不僅沒有減小反而增大了。

3.3 消除誤差的方法

根據上述分析，在不改變測試方法的前提下，要降低補償電抗器兩端限壓MOA對CVT總電容測試的影響，可采用降低試驗電壓和拆除MOA這2種方法。

降低試驗電壓，可以讓MOA退出非線性區，使其在試驗過程中保持較大的等值電阻，減小流過MOA支路的干擾電流，進而減小測試誤差。但這種方法雖然能減小測試誤差，但并未消除測試誤差，如果MOA在線性區內的等值電阻本身就很小，那么即便將電壓降到較低的值，其測量誤差依然會很大。從圖5也可以看出，對于被試CVT，即使測試電壓降到1 kV，相對誤差依然高達77%。這說明降低試驗電壓的效果并不理想。此外，實際測試往往都在變電站內進行，臨近間隔的未停電設備會對測試造成強烈的電磁干擾[5]，為了保證一定的信噪比，也不允許將測試電壓降得太低，因此在開展實際測試工作時，不建議使用降壓法來降低試驗誤差。

與降壓法不同的是，拆除MOA的方法是切斷了干擾電流的通路，從而使流過被試CVT的電流全部進入測試電橋。采用這種方法時，避雷器支路對測試的影響得到了完全的消除，測試電壓也可根據現場需要進行靈活調整。因此，建議在進行CVT總電容介損測試時拆除限壓MOA。

圖5 相對誤差隨試驗電壓的變化曲線

4 結論

本文分析了CVT中補償電抗器的限壓MOA對CVT總電容介損測試結果的影響，并得出以下結論：

（1）在進行CVT總電容介損測試時，補償電抗器兩端的限壓MOA會導致測試結果比實際值偏小。

（2）出現上述現象的原因是MOA支路的分流作用改變了流經被試電容進入測試電橋的電流的相位。

（3）由于MOA避雷器的非線性伏安特性，采用提高試驗電壓的方法不僅無助于減小誤差，反而會使誤差增大。

（4）為了消除補償電抗器限壓MOA對CVT總電容介損測試結果所造成的影響，建議在進行測試時拆除限壓MOA。

[1]國網浙江省電力公司．Q/ZDJ 41．19－2005 110 kV電容式電壓互感器交接驗收電氣試驗作業指導書[S]．2005．

[2]國網浙江省電力公司．Q/ZDJ 41．20－2005 110 kV電容式電壓互感器預防性電氣試驗作業指導書[S]．2005．

[3]國網浙江省電力公司．Q/GDW－11－41．17－2011 110～220 kV電容式電壓互感器電氣試驗作業指導書[S]．2011．

[4]陳天翔，王寅仲，海世杰．電氣試驗[M]．北京：中國電力出版社，2005．

[5]趙沛，張源斌．介質損耗的數字化測量方法[J]．高壓電器，2004，40（1）∶45－47．

（本文編輯：龔 皓）

Effect Analysis of Protective MOA of Compensation Reactor on CVT Dielectric Loss Test

WU Hao，LOU Gang，WU Feng，LU Yi
（State Grid Jinhua Power Supply Company，Jinhua Zhejiang 321000，China）

The paper analyzes effect of protective MOA of compensation reactor on dielectric loss test of CVT and draws a conclusion as follow∶MOA branch makes the value of dielectric loss test of CVT smaller than the true value；what's worse，dielectric loss will be negative in severe cases．The reason of this condition is that the phase of signal current flowing in Cx terminal of electric bridge is changed by protective MOA branch．Such measurement error caused by MOA branch cannot be eliminated by rising up test voltage;in addition, the error may become larger by test voltage rise because of the nonlinear current voltage characteristics of MOA parts．To ensure that the test dielectric loss test result of the entire reactor bank is accurate，it is suggested to remove the protective MOA during dielectric loss test of CVT．

CVT；capacitance；dielectric loss test；MOA；compensation reactor；error

TM774+．1

B

1007－1881（2015）04－0018－04

2014-11-12

吳 昊（1984），男，工程師，從事電力設備狀態檢修和高壓試驗等工作。