淺談中壓柜半絕緣電壓互感器試驗(yàn)

張繼達(dá)

（中國(guó)大唐（云南）水電聯(lián)合開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，云南 昆明 650000）

淺談中壓柜半絕緣電壓互感器試驗(yàn)

張繼達(dá)

（中國(guó)大唐（云南）水電聯(lián)合開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，云南 昆明 650000）

太平江電站 2016年開(kāi)展 1號(hào)機(jī)組 A檢修時(shí)為檢查 13.8kV發(fā)電機(jī)出口 1號(hào)機(jī)端調(diào)速器 PT柜電壓互感器的絕緣缺陷、變比誤差，需要對(duì)其進(jìn)行絕緣電阻、直流電阻測(cè)量、變比測(cè)試及3倍頻感應(yīng)耐壓試驗(yàn)，對(duì)半絕緣電壓互感器的原理分析，對(duì)為什么要用三倍頻試驗(yàn)進(jìn)行了說(shuō)明，指出耐壓試驗(yàn)試驗(yàn)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(yīng)耐壓試驗(yàn)；容升電壓；頻率；勵(lì)磁電抗

太平江電站 13.8kV發(fā)電機(jī)出口 CT及調(diào)速器 PT柜電壓互感器是由大連第三互感器集團(tuán)有限公司研發(fā)生產(chǎn)的型號(hào)為：JDZX11-15的半絕緣電壓互感器。

2016年開(kāi)展 1號(hào)機(jī)組 A級(jí)檢修時(shí)為了檢查 13.8kV發(fā)電機(jī)出口 CT及調(diào)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(yán)重過(guò)熱老化等原因造成的主絕緣和從絕緣方面的缺陷，需要對(duì)半絕緣電壓互感器進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)。根據(jù)大唐集團(tuán)電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程中規(guī)定，我廠 13.8kV發(fā)電機(jī)出口 CT及調(diào)速器 PT柜電壓互感器額定電壓為 15kV，大修時(shí)耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，一次側(cè)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(jìn)行絕緣耐壓試驗(yàn)時(shí)，一次繞組N端不能和一次繞組首端采用同一試驗(yàn)電壓，只能使用3倍頻耐壓試驗(yàn)，即一次 N端對(duì)二次及地 3kV1min，在二次端加壓（150Hz），一次 N端接地，A端感應(yīng)出 50kV。為避免半絕緣電壓互感器一次側(cè)電壓過(guò)高引起鐵心飽引起勵(lì)磁電流過(guò)大損壞電壓互感器，通常進(jìn)行3倍頻（150Hz）感應(yīng)耐壓試驗(yàn)。

1 中壓電壓互感器分類

電壓互感器——按原理分為電磁感應(yīng)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(yīng)式互感器基本結(jié)構(gòu)與變壓器相同，也是鐵芯和一次、二次繞組組成。電磁感應(yīng)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(cè)頭部絕緣高，高壓側(cè)尾部（接地端）絕緣低，因此一次N端必須接地運(yùn)行，一次側(cè)繞組在相和地之間，主要測(cè)量相電壓，在正常運(yùn)行中只承受相電壓，但因?yàn)榘虢^緣電壓互感器體積小且價(jià)格便宜，所以在很多中壓柜內(nèi)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(yùn)行，也可以間接接地，一般接兩相之間，測(cè)量線電壓，運(yùn)行中可以承受線電壓，但因全絕緣電壓互感器在中性點(diǎn)不接地的配電系統(tǒng)中不易發(fā)生鐵磁諧振過(guò)電壓，熔斷壓變?nèi)劢z，燒毀電壓互感器，甚至引發(fā)系統(tǒng)事故，所以經(jīng)常用在中性點(diǎn)不接地的 10kV配電系統(tǒng)中。

2 為什么半絕緣電壓互感器要做三倍頻試驗(yàn)

由于半絕緣電壓互感器特性：電壓互感器在進(jìn)行絕緣耐壓試驗(yàn)時(shí)，一次繞組N端不能和一次繞組首端采用同一試驗(yàn)電壓，只能使用3倍頻耐壓試驗(yàn)：即一次N端對(duì)二次及地 3KV1min,在二次端加壓（150HZ）,一次 N端接地，A端感應(yīng)出 50KV。為避免半絕緣電壓互感器一次側(cè)電壓過(guò)高引起鐵心飽引起勵(lì)磁電流過(guò)大損壞電壓互感器，通常進(jìn)行 3倍頻（150HZ）感應(yīng)耐壓試驗(yàn)。如圖1所示，在額定頻率，額定電壓下，鐵芯接近飽和，當(dāng)電壓增加時(shí)，飽和程度急速加大，即Rm磁阻急速上升導(dǎo)致→∧m磁導(dǎo)下降導(dǎo)致→L自感系數(shù)下降↓導(dǎo)致→Xm勵(lì)磁電抗下降急速↓，Xm急速變小時(shí)，勵(lì)磁電流I0會(huì)急劇增加。

圖1

3 三倍頻原理

當(dāng)采用三倍頻（150Hz）， 額 定 電壓下時(shí)，勵(lì)磁電抗Xm=ωL=2πf3L，即勵(lì)磁電流 I0為工頻的 1/3，從而磁通φ也為工頻的 1/3，遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到飽和，當(dāng)電壓調(diào)到額定電壓的 3倍時(shí)，勵(lì)磁電流 I0才達(dá)到工頻額定電流值，此時(shí)磁通接近飽和狀態(tài)，即額定狀態(tài)。

也 可 由 此 式 來(lái) 理 解：E1=4.44fNBmS=4.44fNφm，在額定電壓下，頻率f增加三倍時(shí)，因勵(lì)磁電抗增大3倍→勵(lì)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(shí)，勵(lì)磁電流會(huì)增加 3倍達(dá)到額定值→Bm達(dá)到額定值，即接近飽和狀態(tài)。 三倍頻變壓器是為了滿足《電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》—1995中三倍頻感應(yīng)耐壓試驗(yàn)和局放試驗(yàn)而設(shè)計(jì)。如圖2所示，自耦調(diào)壓器組成的三倍頻原理，當(dāng)加入工頻三相電壓過(guò)勵(lì)磁時(shí)，中性點(diǎn)處便流過(guò)含有豐富的3次以上諧波零序電流。然后對(duì)這電流進(jìn)行升壓，便得到了3倍頻電壓。

圖2

4 試驗(yàn)步驟說(shuō)明

（1）將 13.8kV發(fā)電機(jī)出口 CT及調(diào)速器 PT柜電壓互感器 0911搖至檢修。（2）將 13.8kV發(fā)電機(jī)出口 CT及調(diào)速器 PT柜電壓互感器 0911放置到手車(chē)上移除高壓柜。（3）進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試（MΩ）：使用測(cè)試儀器：ZC-3 500V兆歐表、ZC11D-10 2500V兆歐表進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果見(jiàn)表1。

表1

（4）進(jìn)行直流電阻測(cè)試（Ω）：使用測(cè)試儀器：ZT-200K直流電阻測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果見(jiàn)表2。

表2

（5）進(jìn)行變比校驗(yàn)：使用測(cè)試儀器：HYBC-II全自動(dòng)變比組別測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果見(jiàn)表3。

表3

（6）進(jìn)行空載校驗(yàn)：使用測(cè)試儀器：D52-W 功率表、D26-V電壓表、D26-A電流表、TSGC-3kvA三相調(diào)壓器進(jìn)行測(cè)試其，結(jié)果見(jiàn)表4。

（7）進(jìn)行感應(yīng)耐壓試驗(yàn)：使用測(cè)試儀器：SBF三倍頻電源發(fā)生器、三倍頻電源發(fā)生器操作箱進(jìn)行測(cè)試，操作步驟如下。

表4

①將試驗(yàn)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(xì)檢查，確保輸入、輸出、儀表接地線準(zhǔn)確無(wú)誤后，方可通電進(jìn)行操作。

圖3

②接通電源，查看多倍頻耐壓試驗(yàn)裝置主界面，選擇耐壓試驗(yàn)。在主界面下，點(diǎn)擊“參數(shù)配置”菜單將試驗(yàn)電壓設(shè)置為 318V；耐壓時(shí)間設(shè)置為 40S；過(guò)壓保護(hù)設(shè)置為 350V；過(guò)流保護(hù)設(shè)置為 5A；測(cè)試頻率選擇150Hz。按下試驗(yàn)按鈕，裝置開(kāi)始工作，輸出電壓。升壓過(guò)程中監(jiān)視試驗(yàn)電壓、試驗(yàn)電流、試驗(yàn)頻率，如有異常按下緊急停止按鈕，結(jié)束試驗(yàn)。

試驗(yàn)完畢后，按下停止按鈕，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，此時(shí)將設(shè)備斷電，其結(jié)果見(jiàn)表5。

表5

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì) 13.8kV發(fā)電機(jī)出口 CT及調(diào)速器 PT柜電壓互感器 0911進(jìn)行了 1、絕緣電阻測(cè)試；2直流電阻測(cè)試；3變比校驗(yàn)；4空載校驗(yàn)；5感應(yīng)耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果符合《中國(guó)大唐集團(tuán)公司電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定，試驗(yàn)總體結(jié)論：合格。

[1]DL／T596－1996．電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程．

[2]GB50150－2006．電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn).

[3]中國(guó)大唐集團(tuán)公司電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程 .

TM45

A

1671-0711（2017）07（下）-0223-02