關(guān)于CVT介質(zhì)損耗測量影響因素的分析

國網(wǎng)冀北電力有限公司檢修分公司 楊坡 楊敏祥 趙淑珍張金祥 麻震爍 田霖 王天乙 李旸 潘卓

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電容式電壓互感器（簡稱CVT）以其結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、功能多樣、沖擊耐壓強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。電容量和介質(zhì)損耗角的測量是檢驗(yàn)設(shè)備絕緣性能的一項(xiàng)重要試驗(yàn)，文中主要對CVT試驗(yàn)方法中的“自激法”進(jìn)行介紹和探討，闡述了對CVT的維護(hù)以及預(yù)防性試驗(yàn)的一些看法。

電容式電壓互感器 介質(zhì)損耗 影響因素

電容式電壓互感器（CVT）由于絕緣結(jié)構(gòu)合理，絕緣強(qiáng)度較高，又能充分利用載波通信所必需的耦合電容器，在110 kV及以上電壓等級電網(wǎng)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。近年來，在35 kV和66 kV系統(tǒng)中也逐漸開始用電容式電壓互感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電磁式電壓互感器[1]。介質(zhì)損耗的測量是判斷CVT絕緣狀態(tài)中最重要的試驗(yàn)項(xiàng)目之一，其數(shù)據(jù)可能受其他各種因素的影響。因此，針對各類影響因素進(jìn)行分析，從而得到準(zhǔn)確真實(shí)的介質(zhì)損耗數(shù)據(jù)是十分重要的[2]。

1 CVT結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

1.1 CVT的結(jié)構(gòu)及原理

電容式電壓互感器（CVT）由電容分壓器、電磁單元和接線端子盒組成。其中，電容分壓器由高壓電容C1和中壓電容C2組成，位于瓷套內(nèi)并充滿絕緣油；電磁單元由中間變壓器、補(bǔ)償電抗器、阻尼器等組成，位于油箱內(nèi)，密封在絕緣油中。

CVT作為變電站內(nèi)一次設(shè)備中的電壓變換裝置，接于高壓線路與地電位之間，將系統(tǒng)中的電壓降到中壓，再經(jīng)過中間變壓器將中壓轉(zhuǎn)換為二次電壓，輸出至計(jì)量儀表和繼電保護(hù)裝置。其用途包括計(jì)量電壓和電能，用于繼電保護(hù)，同時(shí)可兼做耦合電容器使用[3]。

圖1 電容式電壓互感器原理圖

其原理接線如圖1所示。

C11、C12—耦合電容；C13、 C2—分壓電容；L—補(bǔ)償電抗器；T—中壓互感器；a1x1、a2x2—二次繞組；afxf—剩余繞組。

1.2 CVT的特點(diǎn)

因此，加強(qiáng)CVT試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，消除誤差，正確判斷其運(yùn)行狀態(tài)是十分重要的。

2 測量CVT介質(zhì)損耗的意義及原理

對于CVT而言，其總體運(yùn)行情況較好，不易出現(xiàn)故障，但如因制造工藝不佳、進(jìn)水受潮、缺油、絕緣老化等因素形成的缺陷，在運(yùn)行中也偶有發(fā)生，因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)CVT的內(nèi)部缺陷，確定運(yùn)行狀況，對其安全可靠運(yùn)行具有重要意義。目前，停電試驗(yàn)測量CVT電容分壓單元中每節(jié)電容器的電容量及介質(zhì)損耗值，是判斷其運(yùn)行狀況的主要手段。

CVT按結(jié)構(gòu)分為分裝式和疊裝式兩種，目前我國目前運(yùn)行的大部分是無中間抽壓端子的疊裝式CVT。對于此類CVT，現(xiàn)場無法使用常規(guī)方法測量下節(jié)分壓電容的電容量及介損值，目前一般采用自激法進(jìn)行測量。自激法是以CVT的中間變壓器作為試驗(yàn)變壓器，從二次段子引出線施加電壓對其進(jìn)行激磁，在一次側(cè)感應(yīng)出高壓作為電源來進(jìn)行測量[4]。應(yīng)用自激磁法可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測量分壓電容的電容值及介損值，近年來已在變電站現(xiàn)場CVT例行試驗(yàn)中得到廣泛應(yīng)用。其測量原理如圖2所示。

圖2 自激法測量原理圖

任何二次端子理論上都可以作為自激端子進(jìn)行試驗(yàn)。但實(shí)際上，考慮到電容單元測試過程中的電壓效應(yīng)，宜選擇容量較大的二次端子作為自激端子，以使試品所加電壓更高，測試值更加準(zhǔn)確，且不會損壞中間變壓器。大多數(shù)廠家CVT二次端子中da-dn線圈容量最大，而且使用帶有阻尼電阻的剩余繞組da-dn進(jìn)行試驗(yàn)可以使試驗(yàn)過程中安全性更高，因此，自激法測分壓電容時(shí)一般從da-dn端子施加電壓[5]。

考慮到試品低壓端絕緣安全的因素，試驗(yàn)電壓不能超過C2末端最大允許電壓，一般現(xiàn)場進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)應(yīng)選擇2 kV作為自激法的試驗(yàn)電壓。

3 測量中的影響因素分析

在進(jìn)行CVT介質(zhì)損耗測量的過程中，時(shí)常會由于某種因素的影響而出現(xiàn)誤差，影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，下面就一些常見的影響因素進(jìn)行分析。

3.1 溫度的影響

溫度的高低對介質(zhì)損耗角的正切值tanδ的測量影響很大，影響的程度隨材料、結(jié)構(gòu)的不同而不同。一般情況下，介質(zhì)損耗值隨溫度的升高而增大。而有些絕緣材料在溫度低于某一臨界值時(shí)，其介質(zhì)損耗可能隨溫度的降低而上升；潮濕的材料在0℃以下時(shí)，由于水分凍結(jié)，介質(zhì)損耗值就會降低。所以，過低的溫度下測得的介質(zhì)損耗值不能反映絕緣的真實(shí)狀況，容易導(dǎo)致錯(cuò)誤判斷。因此，進(jìn)行介質(zhì)損耗試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在不低于5℃的環(huán)境中進(jìn)行[6]。

He could say things like, “Let’s go to the car” or “Let us go for a walk” in French.他能用法語說“我們?nèi)ラ_車吧”或“我們?nèi)ド⒉桨伞敝惖脑挕?/p>

3.2 試驗(yàn)電壓的影響

圖3 tanδ與電壓的關(guān)系曲線1——絕緣良好時(shí)；2——絕緣老化時(shí)；3——絕緣中存在氣隙；4——絕緣受潮

一般來說，被試品絕緣良好時(shí)，tanδ值不會隨電壓的升高而有明顯的增加。在其額定電壓的范圍內(nèi)，tanδ值幾乎是不變的。但如果絕緣中存在氣泡、分層、脫殼等情況，結(jié)果就不同了。當(dāng)所施加的試驗(yàn)電壓不足以使絕緣中的氣泡或氣隙擊穿時(shí)，其tanδ值與正常值不會發(fā)生明顯變化；當(dāng)試驗(yàn)電壓使絕緣中的空氣游離、產(chǎn)生電暈或局部放電時(shí)，其tanδ值將隨試驗(yàn)電壓的升高而明顯增加。幾種典型情況的測試曲線如圖3所示。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)電容的影響

進(jìn)行電容量及介質(zhì)損耗測量時(shí)，試驗(yàn)回路中需要用到標(biāo)準(zhǔn)電容，因此標(biāo)準(zhǔn)電容的電容量及介損大小是影響CVT自激法測量電容量及介損值準(zhǔn)確度的主要因素。以自激法測量C2為例，采用的是正接線測量，標(biāo)準(zhǔn)電容由C1和Cn的串聯(lián)組成，其大小會影響測量的準(zhǔn)確度。

以型號為TYD110/-0.01H的CVT為例進(jìn)行分析，其電容分壓器的標(biāo)稱電容量為C1=12500pF，C2=50000pF，電容器的介損為0.1%, Cn=100pF，介損為0，這樣C1可等效為一電阻和一電容相串聯(lián)。

綜上所述，想要減小電容量及介損的測量誤差，則需要選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)電容器（電容量要小，介損要小）。如果Cn的介損不為0或C1的介損偏大，則將會對介損的測量產(chǎn)生影響[7]。

3.4 低壓端絕緣的影響

在現(xiàn)場試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，采用自激法測量分壓電容器C1時(shí)，其介損值有時(shí)會高于真實(shí)值，這通常是由于受到了電容分壓器低壓端和引出端子排絕緣性能的影響。由于在測量C1時(shí)，電容末端N端子的電位為2 kV左右，處于高電位狀態(tài)，沿小套管表面的泄漏電流、N端子對地的泄漏電流以及二次端子盒中端子排的絕緣性能都會影響測量結(jié)果。這種由于低壓端絕緣強(qiáng)度下降而引起的介損值偏大在現(xiàn)場實(shí)際測量中是比較常見的，一般都是由于二次端子盒受潮導(dǎo)致端子排絕緣強(qiáng)度降低所引起。因此在實(shí)際測量中如發(fā)現(xiàn)端子盒受潮，測試結(jié)果與歷史值相差很大時(shí)，可在進(jìn)行干燥處理后重新測量，以便得到真實(shí)準(zhǔn)確的測量結(jié)果[8]。

當(dāng)自激法測量C2時(shí)，分壓器的電容末端N端直接進(jìn)入電橋，電位很低，此時(shí)影響測量結(jié)果的因素主要是測量方法所引起的誤差，此誤差很小。因此采用自激法進(jìn)行C2的電容量及介損測量時(shí)，其結(jié)果通常比較真實(shí)。

通過以上分析可知，自激法測量CVT的影響因素有很多，但C2的測量結(jié)果一般能夠比較真實(shí)的反映實(shí)際情況，而C1、C2是裝在同一節(jié)瓷套內(nèi)的，其介損值也應(yīng)該是一樣的。因此可以用C2的測量結(jié)果來判斷該節(jié)電容分壓器的絕緣狀況。如果C1的介損偏大，而C2的介損值正常，這時(shí)就要考慮是否是因?yàn)槎味俗优藕蚇端子及小套管受潮等因素的影響。

3.5 其他因素

在試驗(yàn)過程中，電磁單元中各部件上的電壓相當(dāng)于干擾源通過N端及其引線的分布電容影響N端的電壓幅值和相位，從而影響測量準(zhǔn)確度[9]。

在工作現(xiàn)場做CVT例行試驗(yàn)時(shí)，一般都采取部分停電的方式，周圍感應(yīng)電很大，也可能會對測試結(jié)果造成干擾，影響試驗(yàn)精度。對此工頻干擾，現(xiàn)場采用變頻電源測量介質(zhì)損耗的方法便可以有效的消除干擾。

4 結(jié)論

綜上所述，影響CVT介質(zhì)損耗測量準(zhǔn)確性的因素有環(huán)境溫度、試驗(yàn)電壓、標(biāo)準(zhǔn)電容的好壞及低壓端絕緣強(qiáng)度等。其中標(biāo)準(zhǔn)電容的好壞及低壓端的絕緣狀況對試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度影響較大，也是現(xiàn)場進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)最常見到的影響因素。因此在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)介質(zhì)損耗與歷史值相比變化較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，分析原因，進(jìn)行綜合判斷，從而準(zhǔn)確判斷CVT的絕緣狀況是否良好，以確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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