自激法在500kV電容式電壓互感器高壓試驗中的應用

胡 順 立 梓 辰 王 子 健

（國網江蘇省電力有限公司宿遷供電分公司）

0 引言

電容式電壓互感器（CVT）是重要的一次設備，由于具有體積小、絕緣強度高、可以兼具耦合電容或載波通信等特點，廣泛應用于110kV及以上電力系統中［1-3］。從安裝結構上分，CVT有分裝式和疊裝式兩種。而疊裝式CVT，根據中間變壓器的端子不同，又分為有分壓抽頭和無分壓抽頭兩種。測量CVT主絕緣的介質損耗因數并配合電容量的變化，可以靈敏地反映CVT內部絕緣受潮、劣化變質等分布性缺陷［4］。對于有分壓抽頭CVT，用常規正接線和反接線試驗方法即可測量其電容和介損，試驗比較方便，而對于無分壓抽頭CVT，由于下節電容為相連的整體，不能分開，在現場試驗時無法用常規試驗方法準確測量其電容量和介損值，給現場試驗帶來較大困難。而我國目前使用較多的正是無分壓抽頭CVT，因此有必要探討一種可行且有效的試驗方法測量其下節電容量和介損值，供廣大試驗人員使用，自激法便是其中行之有效的方法，本文將對這一問題進行探討。

1 有分壓抽頭CVT常規試驗方法

在現場試驗時，有拆除一次引線和不拆一次引線兩種試驗辦法，由于試驗設備電壓等級高，拆除一次引線工作量大，且往往需要使用斗臂車等特種車輛，給現場試驗帶來極大不便，也增加了現場安全管控的難度，因此本文介紹使用濟南泛華AⅠ-6000E型數字介損儀，常用的不拆一次引線測量CVT各節電容量和介損值的試驗方法。

1.1 測量上節C13

設備停電后，CVT高壓引線通過接地刀閘接地，因此可用反接法測量。在C13下端接電橋高壓線，為消除下節電容的影響，在C12下端接屏蔽線，試驗接線如圖1所示。

圖1 測量C13電容及介損接線圖

1.2 測量中節C12

由于該節電容首末兩端懸空且無接地，因而采用正接法測量。在C12上端接電橋高壓線，在C12下端接測量線，試驗接線如圖2所示。

圖2 測量C12電容及介損接線圖

1.3 測量下節C11及C2

測量C11電容及介損時，將中壓接地開關由“運行”位置切換至“試驗”位置，即將C11下端通過接地開關接地，此時可采用反接法測量。在C11上端接電橋高壓線，為消除上節電容C13、C12的影響，在C12上端接屏蔽線，試驗接線如圖3所示。

圖3 測量C11電容及介損接線圖

測量C2電容及介損時，保持中壓接地開關在“試驗”位置，C2上端通過中壓接地開關接地，因而采用反接法測量。拆開C2下端“N”端子，使其不接地，在“N”端接電橋高壓線。由于“N”端絕緣水平為4kV［5-6］，所以在“N”端加壓時一般不超過3kV，試驗接線如圖4所示。

圖4 測量C2電容及介損接線圖

2 無分壓抽頭CVT試驗方法

2.1 存在的問題

對于無分壓抽頭CVT，上節C13、中節C12的電容量和介損值測量方法同前述有分壓抽頭CVT試驗方法一致，而對于下節C11、C2的測量則無法用常規正接線、反接線方法。由于無分壓抽頭，C11與C2為內部相連的整體，只能測量C11與C2相串聯的總電容量及介損值。

試驗采用正接法，其接線方法如圖5所示。在C11上端接電橋高壓線，拆開C2下端“N”端子接測量線，保持X端子接地。

圖5 整體測量C11與C2電容及介損接線圖

設C11與C2介質損耗因數分別為tаnδ11和tаnδ2，總介損為tаnδ，由于C11與C2串聯，可以計算其總介損tаnδ值為：

由上式可知，總介損tаnδ介于兩個電容介損tаnδ11和tаnδ2之間，且對于電容量較小的電容，其介損在總介損中所占的比重卻更大，由于在實際壓變中C2比C11大得多，因此假設C2=9C11，則此時的介質損耗因數為：

顯然，測量的總介損主要反映C11的絕緣狀況，而對C2則反映不靈敏。在測整體介損時，即使大電容其介損超過標準值，也有可能整體介損測試合格，造成缺陷不能及時有效地發現。因此，需要尋找其他試驗方法，能夠準確地將C11與C2的電容量及介損值分別測出。

2.2 自激法測量下節C11及C2

針對整體測量CVT下節C11與C2介損中存在的問題，可以采用自激法解決。自激法是在CVT中間變壓器的二次側施加一個電源來測量C11和C2的電容量及介損值的方法。

采用數字介損儀，自激法測量C11、C2的試驗接線如圖6所示。在C11上端接介損儀測量線，拆開C2下端“N”端子，使其不接地，在“N”端接電橋高壓線，保持X端子接地。由于所加試驗電壓不能超過N端耐壓，所以加壓一般以1-3kV為宜。

圖6 自激法測量C11與C2電容及介損接線圖

自激法需在中間變壓器二次側選擇合適的自激端子，連接介損儀的低壓輸出端及接地端。對于二次自激端子的選擇，宜選擇容量大的二次端子，以使試品所加的電壓更高，另外還需考慮可能的諧振過電壓，盡量選擇有阻尼電阻的二次繞組。由于剩余繞組dа、dn一般為容量較大的端子之一，且一般有阻尼電阻，因而試驗中二次自激端子通常選擇剩余繞組dа、dn。

試驗時，介損儀先測出C11電容和介損，再將C11作為標準電容測量C2。電橋中的電阻很小，故不拆高壓引線對測量結果的影響可以忽略［7］。

3 現場試驗

表1是使用濟南泛華AⅠ-6000E型自動抗干擾精密介損儀對某500kV無分壓抽頭的電容式電壓互感器，用自激法測量下節C11與C2電容量和介損值的試驗結果。

表1 自激法與出廠試驗數據對比

由表1可知，試驗結果中自激法測得的試驗值與出廠值相比較，C11介損最大差值為0.015，電容量最大偏差為0.082%；C2介損最大差值為0.014，電容量最大偏差為0.046%。可見，自激法的試驗結果與出廠值相近，測得的電容量與介損值均符合規程規定，驗證了自激法測量CVT電容和介損的有效性。

4 結束語

對于500kV有分壓抽頭的CVT，用常規反接線和正接線的試驗方法，即可測量出各節電容的介質損耗因數和電容量。而對于無分壓抽頭的CVT，傳統整體測量下節C11及C2電容量和介損值的方法，存在測量結果不能準確反映局部缺陷的問題，而用自激法可有效克服這一問題。現場用自激法試驗時需兼顧設備安全與試驗測試的準確性，合理選擇試驗電壓和二次自激端子。現場試驗結果表明，自激法可實現對C11及C2電容量和介損值的有效測量。