CN101806851B - 一种电磁式电压互感器感应耐压测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁式电压互感器感应耐压测试系统及方法。一种电磁式电压互感器感应耐压测试系统包括电磁式电压互感器、电压输出装置和感性负载；所述电磁式电压互感器包括初级绕组和次级绕组，所述次级绕组包括加压绕组和第一非加压绕组；所述加压绕组连接电压输出装置，所述电压输出装置的输出电压值可调；所述非加压绕组连接感性负载。应用本发明技术方案，能够在感应耐压测试过程中降低次级绕组中流过的电流，使得感应耐压测试能够顺利完成。

Description

一种电磁式电压互感器感应耐压测试系统及方法

技术领域

本发明涉及电力系统设备技术领域，特别是涉及一种电磁式电压互感器感应耐压测试系统及方法。

背景技术

在电力系统设备中，电压互感器是一次系统和二次系统间的联络元件，其作用是将高压信号转换成低压信号，可以应用于电力系统的继电保护、电能计量，反映电气设备的运行状况等等。根据组成结构的不同，电压互感器可以分为电容式电压互感器和电磁式电压互感器。其中，电磁式电压互感器根据电磁感应原理，将高压信号转换成公计量和继电保护用的电压信号。为了节约制造成本，高压的电磁式电压互感器多采用分级绝缘的串级式绝缘结构。

电磁式电压互感器主要应用于GIS（Gas Insulated Switchgear，气体绝缘变电站），GIS将除变压器以外的所有电力设备联接在一起，并全部封闭在接地的金属外壳内，壳内充以一定压力的SF₆（六氟化硫）作为绝缘和灭弧介质。GIS具有占地面积小、可靠性高、检修周期长、绝缘不受大地环境的影响等优点，因此电力系统中得到了广泛的应用。

为了保证GIS能够安全、稳定可靠地运行，GIS设备对于性能的要求很高，特别是对于绝缘性能的要求。电磁式电压互感器作为GIS中的重要设备，其绝缘性能的检测自然也尤为重要。在安装时，对GIS用电磁式电压互感器进行感应耐压测试，是检验其绝缘性能最重要也是最有效的手段。

通过对现有技术的研究，发明人发现：在对电磁式电压互感器进行现场感应耐压测试时，随着电压的升高，流过次级绕组的电流会变得很大，受截面的影响，次级绕组通常无法承受如此大的电流，使得电压互感器的现场感应耐压测试无法完成。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电磁式电压互感器感应耐压测试系统及方法，以解决电磁式电压互感器现场感应耐压测试时，通过次级绕组的电流过大的问题，技术方案如下：

本发明提供了一种电磁式电压互感器感应耐压测试系统，所述系统包括电磁式电压互感器、电压输出装置和感性负载；

所述电磁式电压互感器包括初级绕组和次级绕组，所述次级绕组包括加压绕组和第一非加压绕组；

所述加压绕组连接电压输出装置，所述电压输出装置的输出电压值可调；

所述第一非加压绕组连接感性负载。

应用上述提供的装置，本发明还提供了一种电磁式电压互感器感应耐压测试方法，该方法包括：

开启所述电压输出装置，将输出电压值调至加压绕组的感应耐压值，如果所述电磁式电压互感器的绝缘介质在规定的耐压测试时间内没有被击穿，则该电磁式电压互感器通过感应耐压测试；

其中，

应用本发明所提供的技术方案，在电磁式电压互感器的次级绕组加入一个感性负载，以便对由一次杂散电容引起的容性电流进行补偿，从而降低次级绕组中流过的电流，使得感应耐压测试能够顺利完成，进而完成对电磁式电压互感器绝缘性能的检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的电磁式电压互感器感应耐压测试示意图；

图2为本发明实施例的电磁式电压互感器感应耐压测试示意图；

图3为本发明实施例的另一种种电磁式电压互感器感应耐压测试示意图；

图4为实现本发明方法具体实施例二的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

电磁式电压互感器作为GIS中的重要设备，其绝缘性能是一个非常重要的性能指标。电磁式电压互感器的绝缘性能主要依赖于绕组内的绝缘介质，由于这些介质在实际生产时很难保证100%的纯净度，难免混含固体杂质、气泡或水分等，生产过程中也会受到不同程度的损伤。电磁式电压互感器工作时，场强集中在这些缺陷处，长期负载运作的升温又会降低绝缘介质的击穿电压，最终可能导致绝缘介质的击穿和整个电磁式电压互感器的损坏。

为避免上述问题，在电磁式电压互感器出厂时以及现场安装之前，都需要对其进行绝缘性能的检测。感应耐压测试是给电磁式电压互感器施加2倍于额定电压以上的电压，可在绝缘介质缺陷处建立更高更集中的场强，绕组匝间、层间和段间的电压达到并超过电介质缺陷处的击穿电压，能够可靠地检测出电磁式电压互感器纵绝缘性能的好坏。

对于生产厂家而言，由于有专用的大容量测试设备，因此可以很容易实现直接对电磁式电压互感器的初级绕组（高压绕组）加压。而在现场安装时，由于没有专用的测试设备，因此通常采用对次级绕组（低压绕组）加压的方式，然后通过变比换算初级绕组的电压值，要求初级绕组电压满足规程要求。然而，在对电磁式电压互感器进行现场感应耐压测试时，随着电压的升高，流过次级绕组的电流会变得很大，受截面的影响，次级绕组通常无法承受如此大的电流，也就是说，在能够检测出绝缘介质的缺陷之前，次级绕组就会先出现故障，使得电磁式电压互感器的现场感应耐压测试无法完成。

现有的电磁式电压互感器现场感应耐压测试的示意图如图1所示，110为初级绕组，120为次级绕组，电压输出装置Vo的输出电压加在次级绕组120的两端，通过将输出电压值调至次级绕组120的感应耐压值，持续一段时间后，完成耐压测试。

由于结构的影响，电磁式电压互感器的初级绕组侧对地有一个杂散电容Cx，参见图1所示，这个杂散电容在GIS中更为明显。受到杂散电容的影响，在对电磁式电压互感器进行现场感应耐压时，加压的次级绕组120所流过的电流会很高，会超过次级绕组截面的承受能力，导致现场感应耐压测试无法正常完成。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案是：在电磁式电压互感器的次级绕组侧加入一个感性负载L。参见图2所示，在次级绕组121上连接感性负载L，感性负载L可以对由杂散电容所引起的容性电流进行补偿，在感应耐压测试过程中，降低加压次级绕组120中流过的电流，使感应耐压测试能够顺利完成。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

实施例一：

应用上述提供的电磁式电压互感器感应耐压测试系统，本发明所提供的电磁式电压互感器感应耐压测试方法如下：

首先确保断开电磁式电压互感器与主回路（例如GIS主回路）的连接，然后按照图2所示连接电路。开启所述电压输出装置Vo，将输出电压值调至加压绕组的感应耐压值，如果所述电压互感器的绝缘介质在规定的耐压测试时间内没有被击穿，则完成感应耐压测试；

其中，初级绕组110与次级绕组120的感应耐压值的比值等于初级绕组110与次级绕组120的匝数比。以额定电压220kV GIS用电磁式电压互感器为例，其出厂耐压值为460kV，根据国标GB50150（电气安装工程电气设备交接试验标准）规定，对GIS用电磁式电压互感器的感应耐压测试值为出厂值耐压值的80％，即460×80％＝368kV。再通过匝数比变换，即可得到加在次级绕组120上的感应耐压值，例如初级绕组110与次级绕组120的匝数比为100：1，则需要在次级绕组120上加压至3.68kV，以完成感应耐压测试。

在实际测试过程中，由于给电压互感器加的电压值高于额定电压，因此可能会导致铁芯饱和，为避免该问题，可以采用提高Vo输出电压频率的方法。例如，给电压互感器加2倍于额定电压的电压值时，应将Vo输出电压频率提高至额定频率的2倍频。当然，也可以提高至更高的频率，较高的频率又可以降低固体电介质的击穿电压，使得绝缘缺陷更容易被击穿，从而更加有效实现对电压互感器绝缘性能的检测。

耐压测试时间的长短可根据具体测试需求来设定，一般的测试标准规定：如果Vo输出的电压频率小于100Hz，则耐压测试时间至少为60s，如果Vo输出的电压频率大于100Hz，则耐压测试的时间应至少为60×100/f，其中f表示Vo实际输出的电压频率。例如在耐压测试过程中，Vo输出电压为三倍频（150Hz），那么，耐压测试时间即为60×100/150=40s。也就是说，从电压互感器开始承受耐压测试电压计起，如果电压互感器的绝缘介质在不小于40s的时间内没有被击穿，则认为该电压互感器通过了感应耐压测试。

在加压过程中，还可能会出现谐振现象，造成设备运转不正常。为避免该问题，还可以在电磁式电压互感器的另外一个非加压次级绕组中接入一个消谐器，如图3所示，在次级绕组122上连接一个电阻R，此电阻可以有效地抑制加压过程中可能出现的谐振，使感应耐压测试能够顺利完成。

实施例二：

应用实施例一所述的方法，感性负载L可以容性电流进行补偿，从而有效地减小次级绕组120中流过的电流。为了更准确地保证在感应耐压测试时，流经次级绕组120的电流不超过其最大电流承受值，本实施例提供另一种感应耐压测试方法，参见图4所示，包括以下步骤：

S201，调整电压输出装置Vo，使其输出一个较小的电压值。

在本实施例中，并不直接将Vo的输出电压调至次级绕组120的感应耐压值，而是先令Vo输出一个较小的电压值V1，V1不超过次级绕组120的额定电压即可。

S202，测量流经加压绕组的电流值；计算当输出电压值调至加压绕组的感应耐压值时，流经加压绕组的电流值。

首先测量当输出电压为V1时，流经次级绕组120的电流值I1；

由于次级绕组120的感应耐压值已知（设其为Vn），因此可以计算出当Vo的输出电压值加至Vn时，流经次级绕组120的电流值In：

S203，判断计算结果是否超过加压绕组的最大电流承受值，如果否，执行S204；如果是，执行S205。

S204，将输出电压值调至加压绕组的感应耐压值进行耐压测试。

如果计算出的In没有超过次级绕组120的最大电流承受值，说明可以安全地将Vo的输出电压调至次级绕组120的感应耐压值，并进行后续的感应耐压测试。

S205，降低感性负载的电感值，返回步骤S202。

如果计算出的In超过了次级绕组120的最大电流承受值，说明将Vo的输出电压调至次级绕组120的感应耐压值时，流经次级绕组120的电流依然会超过其最大电流承受值，此时应该增加降低负载L的电感值，以便对容性电流进行更大程度的补偿。重新执行步骤S202及S203，直到计算出的In值小于次级绕组120的最大电流承受值，再继续执行S204进行耐压测试。

在实际测试过程中，感性负载L可以使用可调电感器实现，每次以一定的量（例如1mH）进行减量调节，从而能够在较合适的负载下，实现流经次级绕组120的电流不超过其最大电流承受值的需求。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电磁式电压互感器感应耐压测试系统，其特征在于，所述系统包括电磁式电压互感器、电压输出装置和感性负载；

所述电磁式电压互感器包括初级绕组和次级绕组，所述次级绕组包括加压绕组和第一非加压绕组；

所述加压绕组连接电压输出装置，所述电压输出装置的输出电压值可调；

所述第一非加压绕组连接感性负载。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述次级绕组还包括第二非加压绕组，所述第二非加压绕组连接消谐器。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述感性负载的电感值可调。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述电压输出装置的输出电压频率大于标准输出电压频率。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电压输出装置的输出电压频率为标准输出电压频率的整数倍。

6.一种电磁式电压互感器感应耐压测试方法，其特征在于，应用如权利要求1所述的系统，所述测试方法包括：

开启所述电压输出装置，将输出电压值调至加压绕组的感应耐压值，如果所述电磁式电压互感器的绝缘介质在规定的耐压测试时间内没有被击穿，则该电磁式电压互感器通过感应耐压测试；

其中，

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在将输出电压值调至加压绕组的感应耐压值之前，还包括：

调整所述电压输出装置，使其输出电压值小于所述加压绕组的额定电压，测量流经所述加压绕组的电流值；

根据所述输出电压值及流经所述加压绕组的电流值，计算当输出电压值调至加压绕组的感应耐压值时，流经所述加压绕组的电流值；判断所述计算结果是否超过所述加压绕组的最大电流承受值，如果否，则将输出电压值调至加压绕组的感应耐压值进行耐压测试；如果是，则降低所述感性负载的电感值，返回执行所述测量流经所述加压绕组的电流值的步骤。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述降低感性负载的电感值，具体实现为：

以固定的减量对所述感性负载的电感值进行调节。

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