淺談中壓柜半絕緣電壓互感器試驗

張繼達

（中國大唐（云南）水電聯合開發有限責任公司，云南 昆明 650000）

淺談中壓柜半絕緣電壓互感器試驗

張繼達

（中國大唐（云南）水電聯合開發有限責任公司，云南 昆明 650000）

太平江電站 2016年開展 1號機組 A檢修時為檢查 13.8kV發電機出口 1號機端調速器 PT柜電壓互感器的絕緣缺陷、變比誤差，需要對其進行絕緣電阻、直流電阻測量、變比測試及3倍頻感應耐壓試驗，對半絕緣電壓互感器的原理分析，對為什么要用三倍頻試驗進行了說明，指出耐壓試驗試驗步驟及方法及判斷被試電壓互感器是否合格。

半絕緣電壓互感器；繞組末端絕緣；倍頻感應耐壓試驗；容升電壓；頻率；勵磁電抗

太平江電站 13.8kV發電機出口 CT及調速器 PT柜電壓互感器是由大連第三互感器集團有限公司研發生產的型號為：JDZX11-15的半絕緣電壓互感器。

2016年開展 1號機組 A級檢修時為了檢查 13.8kV發電機出口 CT及調速器PT柜電壓互感器中，是否存在電磁線圈制造不良、絕緣受潮、貫穿性缺陷、嚴重過熱老化等原因造成的主絕緣和從絕緣方面的缺陷，需要對半絕緣電壓互感器進行各項試驗。根據大唐集團電力設備交接和預防性試驗規程中規定，我廠 13.8kV發電機出口 CT及調速器 PT柜電壓互感器額定電壓為 15kV，大修時耐壓試驗標準，一次側需要加壓至50kV。由于半絕緣電壓互感器特性，電壓互感器在進行絕緣耐壓試驗時，一次繞組N端不能和一次繞組首端采用同一試驗電壓，只能使用3倍頻耐壓試驗，即一次 N端對二次及地 3kV1min，在二次端加壓（150Hz），一次 N端接地，A端感應出 50kV。為避免半絕緣電壓互感器一次側電壓過高引起鐵心飽引起勵磁電流過大損壞電壓互感器，通常進行3倍頻（150Hz）感應耐壓試驗。

1 中壓電壓互感器分類

電壓互感器——按原理分為電磁感應式和電容分壓式兩類。一般電壓在 3～ 20kV之間的稱為中壓互感器，電磁感應式互感器基本結構與變壓器相同，也是鐵芯和一次、二次繞組組成。電磁感應式互感器按絕緣分類又分為半絕緣和全絕緣電壓互感器。

半絕緣電壓互感器是高壓側頭部絕緣高，高壓側尾部（接地端）絕緣低，因此一次N端必須接地運行，一次側繞組在相和地之間，主要測量相電壓，在正常運行中只承受相電壓，但因為半絕緣電壓互感器體積小且價格便宜，所以在很多中壓柜內采用半絕緣電壓互感器。

而全絕緣電壓互感器可以直接接地運行，也可以間接接地，一般接兩相之間，測量線電壓，運行中可以承受線電壓，但因全絕緣電壓互感器在中性點不接地的配電系統中不易發生鐵磁諧振過電壓，熔斷壓變熔絲，燒毀電壓互感器，甚至引發系統事故，所以經常用在中性點不接地的 10kV配電系統中。

2 為什么半絕緣電壓互感器要做三倍頻試驗

由于半絕緣電壓互感器特性：電壓互感器在進行絕緣耐壓試驗時，一次繞組N端不能和一次繞組首端采用同一試驗電壓，只能使用3倍頻耐壓試驗：即一次N端對二次及地 3KV1min,在二次端加壓（150HZ）,一次 N端接地，A端感應出 50KV。為避免半絕緣電壓互感器一次側電壓過高引起鐵心飽引起勵磁電流過大損壞電壓互感器，通常進行 3倍頻（150HZ）感應耐壓試驗。如圖1所示，在額定頻率，額定電壓下，鐵芯接近飽和，當電壓增加時，飽和程度急速加大，即Rm磁阻急速上升導致→∧m磁導下降導致→L自感系數下降↓導致→Xm勵磁電抗下降急速↓，Xm急速變小時，勵磁電流I0會急劇增加。

圖1

3 三倍頻原理

當采用三倍頻（150Hz）， 額 定 電壓下時，勵磁電抗Xm=ωL=2πf3L，即勵磁電流 I0為工頻的 1/3，從而磁通φ也為工頻的 1/3，遠沒有達到飽和，當電壓調到額定電壓的 3倍時，勵磁電流 I0才達到工頻額定電流值，此時磁通接近飽和狀態，即額定狀態。

也 可 由 此 式 來 理 解：E1=4.44fNBmS=4.44fNφm，在額定電壓下，頻率f增加三倍時，因勵磁電抗增大3倍→勵磁電流減小3倍→從而磁密Bm減小 3倍→磁通φm減小3倍。然后把額定電壓增大3倍時，勵磁電流會增加 3倍達到額定值→Bm達到額定值，即接近飽和狀態。 三倍頻變壓器是為了滿足《電氣設備預防性試驗規程》—1995中三倍頻感應耐壓試驗和局放試驗而設計。如圖2所示，自耦調壓器組成的三倍頻原理，當加入工頻三相電壓過勵磁時，中性點處便流過含有豐富的3次以上諧波零序電流。然后對這電流進行升壓，便得到了3倍頻電壓。

圖2

4 試驗步驟說明

（1）將 13.8kV發電機出口 CT及調速器 PT柜電壓互感器 0911搖至檢修。（2）將 13.8kV發電機出口 CT及調速器 PT柜電壓互感器 0911放置到手車上移除高壓柜。（3）進行絕緣電阻測試（MΩ）：使用測試儀器：ZC-3 500V兆歐表、ZC11D-10 2500V兆歐表進行測試，其結果見表1。

表1

（4）進行直流電阻測試（Ω）：使用測試儀器：ZT-200K直流電阻測試儀進行測試，其結果見表2。

表2

（5）進行變比校驗：使用測試儀器：HYBC-II全自動變比組別測試儀進行測試，其結果見表3。

表3

（6）進行空載校驗：使用測試儀器：D52-W 功率表、D26-V電壓表、D26-A電流表、TSGC-3kvA三相調壓器進行測試其，結果見表4。

（7）進行感應耐壓試驗：使用測試儀器：SBF三倍頻電源發生器、三倍頻電源發生器操作箱進行測試，操作步驟如下。

表4

①將試驗所需的分體式 BLSBF-15三倍頻電源操作箱、LC濾波裝置、被試半絕緣互感器及電抗器按示意圖所示的方法連接好；仔細檢查，確保輸入、輸出、儀表接地線準確無誤后，方可通電進行操作。

圖3

②接通電源，查看多倍頻耐壓試驗裝置主界面，選擇耐壓試驗。在主界面下，點擊“參數配置”菜單將試驗電壓設置為 318V；耐壓時間設置為 40S；過壓保護設置為 350V；過流保護設置為 5A；測試頻率選擇150Hz。按下試驗按鈕，裝置開始工作，輸出電壓。升壓過程中監視試驗電壓、試驗電流、試驗頻率，如有異常按下緊急停止按鈕，結束試驗。

試驗完畢后，按下停止按鈕，記錄試驗數據，此時將設備斷電，其結果見表5。

表5

5 結語

經過對 13.8kV發電機出口 CT及調速器 PT柜電壓互感器 0911進行了 1、絕緣電阻測試；2直流電阻測試；3變比校驗；4空載校驗；5感應耐壓試驗，試驗結果符合《中國大唐集團公司電力設備交接和預防性試驗規程》規定，試驗總體結論：合格。

[1]DL／T596－1996．電力設備預防性試驗規程．

[2]GB50150－2006．電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準.

[3]中國大唐集團公司電力設備交接和預防性試驗規程 .

TM45

A

1671-0711（2017）07（下）-0223-02