关键词: 电容式电压互感器（CVT）;自激法;误差分析;分压电容;介损
1引言
电容式电压互感器(CVT)由于防系统谐振的性能较好,并且可以兼做系统通信用的载波电容,在110kV以上的系统中正在逐步替换原有的线路电磁式电压互感器,成为系统中一种必不可少的设备。目前的电容式电压互感器(CVT)绝大多数为叠装式结构[1]。由于现场试验时叠装式CVT的电容分压器和电磁单元不能分开[2],给现场绝缘测量造成了一定的困难,现场测量时的问题较多。因此,有必要对电容式电压互感器自激法试验方法的适用性和准确性进行探讨,寻求既切实可行又简便的测量方法供广大试验人员使用,本文将对这一问题进行探讨。
2 CVT和变频介损仪的基本原理
2.1 CVT基本结构及工作原理
Fig·1 Circuit diagram of CVT
CVT的原理结构见图1,电磁单元的中间变压器T的中压连线(图中B点)分有、无引出线两大类。T和补偿电抗器L、阻尼电阻Z都组装在低压分压电容器C2下面的油箱内共同组成一基本电容分压器单元(虚线框)；C1为高压电容。
2.2变频介损仪的原理及分类
基于电子及微处理器技术、变频抗干扰技术、数字滤波技术的变频介损仪施加一定频率的电压于试品和标准电容器上,比较二者电流的大小、相位来确定试品电容量和介损。
图2中,R1和R2分别为数字介损电桥机内标准电容回路及被试品回路的采样电阻;CN为标准电容器的等值电容;Rx和Cx分别为被试品的等值电阻和等效电容。将采样电阻的电压与的波形进行分析计算后,即可求得与的相位差δx,同时可以计算被试品的介损系数及的阻性和容性分量 。
由图2知: 
式中j—复数因子,表示电流相位超前电压90°;
f—介损电桥的电源输出频率;
m—被试品电流的电容分量和标准电容回路电流的比例系数。
由图2所示的被试品等效电路可知其介质损耗系数:
3 采用自激法测试
数字介损电桥已广泛应用,并对CVT高低压侧均有良好的限压限流特性,可有效避免传统模拟式介损电桥采用自激法可能引起的谐振现象。因此对于C2和C1连为一体,没有中间电压引出端子引出但有中间变压器相连的CVT,规程推荐采用自激法分别测量C2和C1的电容量及其介损的方法是方便可靠的。根据实际情况对测量结果的误差进行校正,所得结果能比较真实的反映它们的实际介损和电容量,因此可准确判断CVT的好坏。自激法是以CVT的中间变压器作为试验变压器,从二次侧施加电压对其进行激磁,在一次侧感应出高压作为电源来测量C1和C2的电容及介损。
3.1 测量主电容C1及tanδ1
3.1.1自激法测量C1及tanδ1基本原理
由于B点未引出,试验电压无法直接加到B点, 故要用电磁单元升压。用可变频输出的变频介损仪自激法加压,正接法测量,A点接信号端子,加于C1上的电压(即B点电压UB)由δ端子引至标准电容的高压端。自激法测C1的接线图如图3所示。
3.1.2自激法测量C1及tanδ1误差分析
由图3可见电容C2及δ端子绝缘电阻Rδ大小将直接影响测量结果。
(1)、向量图4(a)未计C2及δ端子的影响,此时IN与IC1间夹角即为C1介损角。
(2)、向量图4(b)忽略δ端子的影响(取δ绝缘电阻无穷大),若C2介损较小则:
其中tanα为流过δ的阻性电流与流过CN的容性电流之比即δ绝缘不良使C1电容、介损测量值偏大。由于C2和δ端对地的泄漏电阻Rδ的存在δ端的电压相位将超前于试验电源相位,标准电容CN的电流也将前移
自激法测C2的接线如图5所示。由图5可以看出,试验电压通过电磁单元的中压变压器加在B端,由于C1与标准电容CN串联,C1将影响CN支路的电容的介损,由于影响不大,所以一般可忽略不计。与正接法测C2一样,电磁单元也将影响测量准确度。C2的低电压端子通过一根引线连接到电磁单元出线板上的δ端子,这根引线距补抗的调节绕组的引线及端子较近,存在一定的分布电容,测量时补抗调节绕组的引线及端子上的电位较高,相当于一个干扰源通过分布电容对测量产生的影响。其结果将使测量值比实际值大。
3.3自激法测量其它误差分析及注意事项
（1）、电磁单元中各部件上的电压相当于干扰源通过δ端及其引线的分布电容影响δ端的电压幅值和相位,从而影响测量准确度，其结果将使
测量值比实际值大。
（2）、在CVT中,ZL=1/ω(C1+C2),式中ZL为补偿电抗器的电抗与中压变压器的漏抗之和。在测量C2时,由于C2与补偿电抗器的电抗与中压变压器的漏抗串联,且容抗ZC2与感抗ZL接近,使二次侧所需施加的电压远低于直接按中压变压器变比计算出的电压。因此测量的电压不能够加得太高。
常用的介损测试仪,在使用明确规定在测量CVT介损的时候,高压的电压值不允许超过4 Kv;低压的激磁电流不允许超过30 A,其原因就是因为担心电压过高而导致励磁电流过大而损坏试验仪器和设备。
（3）、在工作现场采用自激法测量CVT的时候,往往采取部分停电的方式,在220 kV的设备区中感应电可以达到500-1000 V,这种程度的感应电已经达到可以干扰试验结果的程度,试验的精度无法保证。
4结论
通过以上分析可知,应用自激法测量CVT的分压电容电容值及介损系数应对测试结果进行误差校正,才能反映各节电容器的电容量及介损系数的真实情况。现场试验表明,该改进的自激法可消除现场干扰,所得数据完全满足试验要求。
参考文献:
[1] 郭天兴,贺满潮.电容式电压互感器现场试验方法[J].电力电容器,1998,(3).
[2]陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M]·北京:中国科学技术出版社,2001,3.
论文作者:杜晓平,,李涛,,杨宁
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年22期
论文发表时间:2019/12/12
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