220kV電容式電壓互感器不拆線試驗(yàn)探討

夏進(jìn)

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司揚(yáng)州運(yùn)維分部，江蘇 揚(yáng)州 225009）

電容式電壓互感器因其所具有的穩(wěn)定性能，有可靠的廣泛應(yīng)用范圍，但同時(shí)也因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜度高，對(duì)試驗(yàn)技術(shù)和方法有著較高要求，傳統(tǒng)的拆除高壓引線的方法逐漸不能滿足實(shí)際應(yīng)用。不拆線試驗(yàn)方法的應(yīng)用，可以減少整個(gè)操作過程更多時(shí)間，以更少精力來得到更高效的效果，且安全性更高，在實(shí)際應(yīng)用中具有更大優(yōu)勢(shì)。

1 220kV電容式電壓互感器原理

220kV電容式電壓互感器一般包括為兩節(jié)串聯(lián)組成，上節(jié)耦合電器C11頂端與引線進(jìn)行可靠連接，下節(jié)則通過耦合電容器C12與分壓電容C2串聯(lián)組成，電磁單元?jiǎng)t設(shè)置在底部油箱內(nèi)。為提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，兼顧防潮效果設(shè)計(jì)，現(xiàn)在所應(yīng)用的電容式電壓互感器多將耦合電容器C12與分壓電容C2封裝到同一瓷套內(nèi)，然后由分壓抽頭引入到電磁單元內(nèi)，而非應(yīng)用抽壓端子引出的傳統(tǒng)方式。其中，電容式電壓互感器的電磁單元主要由中間變壓器、補(bǔ)償電抗器以及阻尼器組成，電力系統(tǒng)輸入的高電壓由電容分壓器抽取電壓，并經(jīng)過中間變壓器變壓后，作為表計(jì)、繼電保護(hù)的電壓源（如圖1）。

圖1 220kVCVT電氣原理圖

2 電容式電壓互感器不拆線試驗(yàn)

2.1 C12與C2介損及電容量測(cè)試

在不拆線的狀態(tài)下，220kVCVT的下節(jié)電容C12與C2可以選擇自激法進(jìn)行測(cè)量，其中常用的測(cè)量儀器如介損儀AI-6000系列。對(duì)C12進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可將C12上端與介損儀測(cè)試線連接，同時(shí)將介損儀高壓線與C2下端N連接，出電橋低壓端從中間變壓器二次側(cè)繞組加壓，并確定試驗(yàn)電壓數(shù)值為2～3kV。待完成C12測(cè)試后，對(duì)介損儀的高壓線以及測(cè)試線的位置進(jìn)行調(diào)換，將高壓線與C12上端連接，測(cè)試線則與C2下端N連接，便可測(cè)試得到C2介損值以及電容值。

應(yīng)用此種方法來對(duì)進(jìn)行測(cè)量，其中所得到的電容值結(jié)果即為電橋電路中標(biāo)準(zhǔn)電容的一個(gè)比值，并且在對(duì)C12進(jìn)行測(cè)量時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電容值即為C2與介損儀內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)電容CN的串聯(lián)值，而C2所測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)電容值即為C12與介損儀內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)電容CN的串聯(lián)值。但是在實(shí)際測(cè)量中，因?yàn)镃N電容值遠(yuǎn)小于C12、C2電容值，可以直接將其產(chǎn)生的誤差忽略不計(jì)。對(duì)于應(yīng)用介損儀AI-6000測(cè)量C12與C2介損及電容值，可確定先完成C12測(cè)量，后自動(dòng)倒線測(cè)量C2，能夠自動(dòng)對(duì)分壓影響進(jìn)行校準(zhǔn)。為提高試驗(yàn)測(cè)量綜合效率，推薦實(shí)際測(cè)量中可以選擇AI-6000D及以上型號(hào)的介損儀，整個(gè)過程無需人工調(diào)換接線，且儀器能夠自動(dòng)校正C12與C2電容值，操作簡單并可保證測(cè)量結(jié)果可靠性，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)比較大。

2.2 C11介損及電容量測(cè)試

在不拆除引線的情況下對(duì)C11的介損以及電容量進(jìn)行測(cè)試，可以采用反接法處理，即將介損儀高壓線與C11下端進(jìn)行連接，確定試驗(yàn)電壓數(shù)值為10kV，并且將C11上端、C2末端以及電磁單元電抗器末端全部接地處理，對(duì)C11、C12、C2以及電磁單元電容的串并聯(lián)組合電容進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。其中，相比C2來講電磁單元電容要更小，基本上可以直接將其忽略不計(jì)，最終測(cè)量得到的為C12、C2串聯(lián)以及C11并聯(lián)結(jié)果的介損值與電容值。

其中，C12、C2串聯(lián)電路的電容值Ca可用公式表示為：

基于電介質(zhì)串聯(lián)等值電路特性分析，可確定各元件的功率為：

化簡后可得到：

而C2、C11并聯(lián)電路的測(cè)量，可確定C11電容值：

基于電介質(zhì)并聯(lián)等值電路特性分析，可確定各元件功率為：

化簡后可得到：

現(xiàn)在對(duì)于AI-6000D版本的介損儀已經(jīng)新增設(shè)了低壓屏蔽技術(shù)，可以利用反接屏蔽法對(duì)C11介損以及電容值進(jìn)行測(cè)量。實(shí)際操作中需要將介損儀高壓線與C11下端連接，并對(duì)N端和X端短接處理，然后與介損儀信號(hào)線CX端有效連接，應(yīng)用M型屏蔽反接線方式處理。其中，確定試驗(yàn)電壓數(shù)值為10kV，加壓后C11下端通過的電流不會(huì)流向測(cè)試回路，最終測(cè)量得到的為上節(jié)電容C11的介損與電容值，不僅效率高且數(shù)據(jù)可靠。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)比分析

3.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

電容式電壓互感器不拆線試驗(yàn)方法的應(yīng)用是否具有更大優(yōu)勢(shì)，還需要對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，以判斷能否將其更廣泛的應(yīng)用到實(shí)際工作中。選擇某220kV電網(wǎng)線路作為研究對(duì)象實(shí)施測(cè)量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并且為降低試驗(yàn)對(duì)正常生產(chǎn)生活產(chǎn)生不良影響，應(yīng)選擇正常檢修計(jì)劃時(shí)進(jìn)行。在不拆除高壓引線的情況下，對(duì)電容式電壓互感器進(jìn)行電容量以及介損測(cè)量與計(jì)算，并得到最終結(jié)果。然后選擇拆除高壓引線的方式，對(duì)電容式電壓互感器進(jìn)行常規(guī)測(cè)量，對(duì)比前后兩次所得測(cè)量結(jié)果，便可得知何種測(cè)量方法在實(shí)際應(yīng)用中更具優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過實(shí)際測(cè)量對(duì)比后可以確定，各電容最終測(cè)量數(shù)據(jù)并不存在明顯差異，由此可以判斷不拆線試驗(yàn)方法結(jié)果具有可靠性，且整個(gè)操作過程更為簡單，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更為明顯。

3.2 數(shù)據(jù)對(duì)比分析

對(duì)電容式電壓互感器無論是采用拆線還是不拆線方式進(jìn)行試驗(yàn)，其中電壓互感器下節(jié)部分測(cè)量基本相同，因此理論上可以判斷其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)應(yīng)該相似，暫時(shí)可不對(duì)其進(jìn)行研究分析。而對(duì)于上節(jié)測(cè)量來講，無論是操作方式還是測(cè)量結(jié)果均存在較大差異，因?yàn)橥饨与妷菏┘拥臄?shù)值大小不同，正常情況下將電容式電壓互感器高壓引線拆除后，應(yīng)用的為正接法處理，外接電壓值應(yīng)在10kV左右。如果應(yīng)用比較新型的反接法處理，則需要將電壓值控制在3kV左右，前后兩種方式差異較大，因此對(duì)最終的測(cè)量結(jié)果影響也更為明顯。

同時(shí)電壓互感器上為全膜介質(zhì)，對(duì)應(yīng)的tanδ未達(dá)到0.02%，即便是同時(shí)外接電壓數(shù)值較小，也不會(huì)產(chǎn)生較大損耗，這樣將外界電壓由10kV降低到3kV理論上不會(huì)對(duì)最終測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生明顯影響。基于此便可以選擇三種不同類似工況電壓互感器來進(jìn)行試驗(yàn)和計(jì)算，根據(jù)其測(cè)試結(jié)果可以確定不拆線試驗(yàn)方式具有較高有效性?？偨Y(jié)整個(gè)試驗(yàn)過程可以得知，電容式電壓互感器在進(jìn)行3kV以下電壓下進(jìn)行不拆線試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)，所得試驗(yàn)結(jié)果與10kV環(huán)境下采取拆線檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果吻合性非常高，可證明不拆線試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果有效，可以準(zhǔn)確反映出待測(cè)對(duì)象的實(shí)際工作狀態(tài)，所得試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果可以作為下一階段的檢修策略制定提供依據(jù)，同時(shí)還可以有效規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語

電容式電壓互感器運(yùn)行狀態(tài)如何，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)供電運(yùn)輸可靠性與安全性有著十分重要的影響，因此需要對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，確定其是否存在異常，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果來編制可行的維護(hù)檢修方案，確保其能夠滿足電網(wǎng)運(yùn)行需求。以220kV電容式電壓互感器為對(duì)象，分析不拆線試驗(yàn)方法在實(shí)際應(yīng)用中的可行性與可靠性，相比傳統(tǒng)拆線試驗(yàn)方法，其不僅操作工藝簡單，并且安全性更高，還可以得到準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以得知，測(cè)量上節(jié)電容時(shí)僅需要外接3kV左右的電壓即可，雖然會(huì)對(duì)全膜介質(zhì)介損產(chǎn)生一定影響，但是可以忽略不計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)比較明顯。