補(bǔ)償電抗器限壓MOA對(duì)CVT介損測(cè)試的影響分析

吳 昊，樓 鋼，吳 峰，盧 意

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司金華供電公司，浙江 金華 321000）

補(bǔ)償電抗器限壓MOA對(duì)CVT介損測(cè)試的影響分析

吳 昊，樓 鋼，吳 峰，盧 意

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司金華供電公司，浙江 金華 321000）

就CVT補(bǔ)償電抗器限壓MOA對(duì)CVT介損測(cè)試的影響進(jìn)行分析，得出相關(guān)結(jié)論：MOA支路的存在會(huì)使CVT總電容介損測(cè)試結(jié)果偏小，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)負(fù)介損的情況。造成該現(xiàn)象的原因是限壓MOA支路的存在改變了流入測(cè)試電橋Cx端的電流相位。這種由MOA支路引起的測(cè)量誤差無(wú)法通過(guò)提高測(cè)試電壓的方法消除，而且由于MOA器件的非線(xiàn)性伏安特性，提高測(cè)試電壓還會(huì)導(dǎo)致誤差不減反增。為了保證CVT整組電容介損測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，建議在測(cè)試時(shí)拆除限壓MOA。

CVT；電容；介損測(cè)試；金屬氧化物避雷器；補(bǔ)償電抗器；誤差

0 引言

MOA（金屬氧化物避雷器）因?yàn)槠淞己玫姆蔷€(xiàn)性伏安特性，目前在電力系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于各種有害過(guò)電壓的防治。在CVT（電容式電壓互感器）中，為了限制補(bǔ)償電抗器兩端可能出現(xiàn)的過(guò)電壓，通常在補(bǔ)償電抗器兩端并聯(lián)1只小型MOA。

對(duì)于中壓端子未引出的CVT，進(jìn)行高/中壓電容器串聯(lián)后的總電容介質(zhì)損耗測(cè)試[1－3]是交接、例行試驗(yàn)項(xiàng)目之一。筆者在數(shù)次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中都發(fā)現(xiàn)，若不拆除補(bǔ)償電抗器兩端的限壓MOA，測(cè)試結(jié)果會(huì)明顯小于實(shí)際值，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)負(fù)介損的情況。

為了找到問(wèn)題的原因，本文分析了補(bǔ)償電抗器限壓MOA影響CVT總電容介損測(cè)試的機(jī)理，確定了由限壓MOA造成誤差的性質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上提出了消除誤差的辦法。

1 限壓MOA對(duì)CVT補(bǔ)償電抗器的保護(hù)作用

圖1為110kV CVT電氣接線(xiàn)原理圖。補(bǔ)償電抗器的作用是降低CVT二次側(cè)的輸出阻抗，提高CVT二次側(cè)帶負(fù)載的能力[4]。限壓MOA與補(bǔ)償電抗器并聯(lián)，一端接中間變壓器一次側(cè)尾端，一端接地。

CVT處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，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(bǔ)償電抗器L兩端的電壓只有幾百伏[4]，此時(shí)并在補(bǔ)償電抗器兩端的MOA呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，相當(dāng)于開(kāi)路。

當(dāng)CVT二次側(cè)發(fā)生短路時(shí)，補(bǔ)償電抗器兩端就會(huì)出現(xiàn)過(guò)電壓，若該過(guò)電壓超過(guò)了限壓MOA的動(dòng)作電壓，則MOA迅速轉(zhuǎn)入低阻狀態(tài)，將補(bǔ)償電抗器短路，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)補(bǔ)償電抗器的功能。

圖1 110 kV CVT電氣接線(xiàn)原理

圖2 110 kV CVT帶避雷器支路總電容介損測(cè)試等效電路

2 限壓MOA對(duì)CVT總電容介損測(cè)試的影響

2.1 CVT總電容介損測(cè)試接線(xiàn)

依據(jù)規(guī)程，對(duì)CVT主電容C1和分壓電容C2串聯(lián)后的總電容進(jìn)行介質(zhì)損耗測(cè)試時(shí)，測(cè)試電橋應(yīng)采用正接法。

為了消除中間變壓器勵(lì)磁電流對(duì)測(cè)試結(jié)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(shí)斷開(kāi)補(bǔ)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(cè)就形成了電流通路，一次側(cè)電流所產(chǎn)生的磁通會(huì)被二次側(cè)電流所產(chǎn)生的磁通完全抵消，因此在進(jìn)行測(cè)試時(shí)中間變壓器對(duì)外電路所顯示的阻抗很小，可視為短路。

在對(duì)CVT的主電容C1和分壓電容C2分別進(jìn)行并聯(lián)等效[4]后，可得出不拆除MOA進(jìn)行CVT總電容介損測(cè)試時(shí)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(duì)CVT總電容介損測(cè)試的影響機(jī)理

根據(jù)介損電橋的工作原理，電橋測(cè)得的介損值實(shí)際上是進(jìn)入橋體的2個(gè)電流In和Ix之間夾角δx的正切值。在無(wú)外界干擾時(shí)，δx和被試品的實(shí)際介質(zhì)損耗角δ相等，所測(cè)介損值為被試品實(shí)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(jìn)入測(cè)試電橋橋體，另有一部分電流通過(guò)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(wěn)。HHCB在初始質(zhì)量濃度為150 ng·L-1時(shí)，去除率達(dá)到最大值（84.40%），之后隨著HHCB濃度的增加，去除率趨于平穩(wěn)；而AHTN在初始濃度大于200 ng·L-1后，去除率趨于平穩(wěn)。

以R3兩端電壓U3為參考向量，可以作出電橋平衡后的系統(tǒng)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(tǒng)向量圖

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

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 試驗(yàn)方法及結(jié)果

為了驗(yàn)證前述理論分析的結(jié)果，本文對(duì)某臺(tái)110 kV CVT的總電容介質(zhì)損耗進(jìn)行了實(shí)測(cè)。測(cè)試儀器采用濟(jì)南泛華公司生產(chǎn)的AI-6000F型介質(zhì)損耗測(cè)量?jī)x，測(cè)試地點(diǎn)位于對(duì)電磁干擾屏蔽良好的試驗(yàn)廠(chǎng)房?jī)?nèi)。

為了便于分析比較，測(cè)試時(shí)令試驗(yàn)電壓從1 kV逐漸升高到12 kV，在每個(gè)電壓測(cè)量點(diǎn)分別測(cè)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(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1?？傠娙莸慕閾p出廠(chǎng)試驗(yàn)值為0.042 7%。

表1 110 kV CVT總電容介損實(shí)測(cè)結(jié)果

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)表1所列的測(cè)試結(jié)果，可作出帶MOA支路和不帶MOA支路2種情況下介損測(cè)試值隨測(cè)試電壓變化的曲線(xiàn)，如圖4所示。

圖4 介損測(cè)試值隨試驗(yàn)電壓的變化

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

需要注意的是，對(duì)于實(shí)際介損值已經(jīng)超標(biāo)的CVT而言，由于MOA支路對(duì)介損測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生的“負(fù)向偏移”作用，很有可能造成其介損測(cè)試值合格的假象。相對(duì)于“負(fù)介損”，這種假象的隱蔽性更強(qiáng)，所造成的后果也更加嚴(yán)重。

根據(jù)表1所列數(shù)據(jù)，亦可作出帶MOA支路時(shí)介損測(cè)試值與實(shí)際值的相對(duì)誤差與測(cè)試電壓的關(guān)系曲線(xiàn)，如圖5所示。

從圖5可以看出，在帶MOA支路進(jìn)行總電容介損測(cè)試時(shí)，測(cè)量誤差隨著試驗(yàn)電壓的升高而增大。這是因?yàn)椋禾Ц咴囼?yàn)電壓，在放大信號(hào)電流的同時(shí)也放大了流過(guò)MOA支路的干擾電流，與此同時(shí)，作用于避雷器兩端的電壓也相應(yīng)抬升，這會(huì)使MOA的等值電阻有所降低，進(jìn)一步加大流過(guò)MOA支路的干擾電流強(qiáng)度。在這兩方面因素的綜合作用下，測(cè)量誤差不僅沒(méi)有減小反而增大了。

3.3 消除誤差的方法

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

降低試驗(yàn)電壓，可以讓MOA退出非線(xiàn)性區(qū)，使其在試驗(yàn)過(guò)程中保持較大的等值電阻，減小流過(guò)MOA支路的干擾電流，進(jìn)而減小測(cè)試誤差。但這種方法雖然能減小測(cè)試誤差，但并未消除測(cè)試誤差，如果MOA在線(xiàn)性區(qū)內(nèi)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(cè)量誤差依然會(huì)很大。從圖5也可以看出，對(duì)于被試CVT，即使測(cè)試電壓降到1 kV，相對(duì)誤差依然高達(dá)77%。這說(shuō)明降低試驗(yàn)電壓的效果并不理想。此外，實(shí)際測(cè)試往往都在變電站內(nèi)進(jìn)行，臨近間隔的未停電設(shè)備會(huì)對(duì)測(cè)試造成強(qiáng)烈的電磁干擾[5]，為了保證一定的信噪比，也不允許將測(cè)試電壓降得太低，因此在開(kāi)展實(shí)際測(cè)試工作時(shí)，不建議使用降壓法來(lái)降低試驗(yàn)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(guò)被試CVT的電流全部進(jìn)入測(cè)試電橋。采用這種方法時(shí)，避雷器支路對(duì)測(cè)試的影響得到了完全的消除，測(cè)試電壓也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行靈活調(diào)整。因此，建議在進(jìn)行CVT總電容介損測(cè)試時(shí)拆除限壓MOA。

圖5 相對(duì)誤差隨試驗(yàn)電壓的變化曲線(xiàn)

4 結(jié)論

本文分析了CVT中補(bǔ)償電抗器的限壓MOA對(duì)CVT總電容介損測(cè)試結(jié)果的影響，并得出以下結(jié)論：

（1）在進(jìn)行CVT總電容介損測(cè)試時(shí)，補(bǔ)償電抗器兩端的限壓MOA會(huì)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果比實(shí)際值偏小。

（2）出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是MOA支路的分流作用改變了流經(jīng)被試電容進(jìn)入測(cè)試電橋的電流的相位。

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

（4）為了消除補(bǔ)償電抗器限壓MOA對(duì)CVT總電容介損測(cè)試結(jié)果所造成的影響，建議在進(jìn)行測(cè)試時(shí)拆除限壓MOA。

[1]國(guó)網(wǎng)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(yàn)收電氣試驗(yàn)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)[S]．2005．

[2]國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司．Q/ZDJ 41．20－2005 110 kV電容式電壓互感器預(yù)防性電氣試驗(yàn)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)[S]．2005．

[3]國(guó)網(wǎng)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(yàn)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)[S]．2011．

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

[5]趙沛，張?jiān)幢螅橘|(zhì)損耗的數(shù)字化測(cè)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(shè)備狀態(tài)檢修和高壓試驗(yàn)等工作。