CN101833043A - 一种电容式电压互感器电容量及介损测量方法 - Google Patents

Abstract

一种电容式电压互感器电容量及介损测量方法，按以下步骤进行：拆除被测试品一次及二次引线，用保险丝将被测试品二次绕组短路接地；拆除被测试品补偿电抗器低压端子X点接地及末屏接地，末屏及X点均悬空；将全自动数字电桥AI-6000E的测量接地点接地；将高压线及测量线接在AI-6000E上；打开总电源开关，再打开内高压允许开关，选择“正接线”、“内标准”、“变频”、“试验电压10kV”，最后按住“启停”键1s以上进行测量。测量结束后，再按“↑”和“↓”键查看数据。本发明能有效降低测试误差，有利于客观、准确分析和评价设备的绝缘状况。

Description

一种电容式电压互感器电容量及介损测量方法

技术领域

本发明涉及电容式电压互感器电容量及介质损耗的测量方法，特别是采用全自动数字电桥测量单柱式结构的电容式电压互感器的电容量及介质损耗的方法。

背景技术

随着电容式电压互感器(Capacitor Voltage Transformers，以下简称CVT)在电力系统的广泛运用，其现场试验问题越来越突出。目前的CVT绝大多数为单柱式结构，分压器和电磁单元叠装为一个整体，现场试验时不便将电容分压器与电磁单元分开，因此现场测试比较麻烦，更容易引起测量误差，甚至不能进行正常测试。《电力设备预防性试验规程》(DL/T-596-1996)修订说明中推荐采用电磁单元本身作为试验电源的自激法进行测量，但受电磁单元本身和测试方法的影响使测量结果不能反映设备绝缘的真实情况。为有效监测CVT分压电容器的绝缘健康状况，CVT设备厂家都提供了现场测试时的测试方法和判断标准，其中有，西安电力电容器厂推荐采用的正接法。由于设备状况的改变和现场测试环境复杂多变等因素的影响，试验中出现的问题较多，在现场试验中对中压变压器一、二次绕组端部的处理上问题尤为突出，不能正确分析处理各种异常现象，测试值忽高忽低。由于CVT系大电容、小介损试品，对于膜纸复合绝缘结构，规程要求其tgδ不大于0.2％，如果测试方法不当产生偏大的测量误差，电容器tgδ很可能超过0.2％，必然造成设备误判和停电损失，或者整体综合介损的测试结果为负值，无法判定电容分压器的介损是否合格。

发明内容

本发明的目的是提供一种电容式电压互感器电容量及介损测量方法，以降低测试误差，有利于客观、准确分析和评价设备的绝缘状况。

本发明的目的是这样实现的：一种电容式电压互感器电容量及介损测量方法，采用全自动数字电桥AI-6000E进气测试，按以下步骤进行：

a)、拆除被测试品一次及二次引线，用保险丝将被测试品二次绕组短路接地；

b)、拆除被测试品补偿电抗器低压端子X点接地及末屏接地，末屏及X点均悬空；

c)、将全自动数字电桥AI-6000E的测量接地点接地；

d)、将高压线及测量线接在AI-6000E上，高压线另一端的芯线作为加压线，夹到被测试品的高端引线，高压线屏蔽悬空；测量线另一端的芯线接被测试品的末屏，测量线屏蔽悬空；

e)、打开总电源开关，再打开内高压允许开关，选择“正接线”、“内标准”、“变频”、“试验电压10kV”，最后按住“启停”键ls以上进行测量。测量结束，显示结果后，应立即关闭内高压允许开关，再按“↑”和“↓”键查看数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、降低了测试误差，提高了测试结果的有效性和置信度。

2、本方法测量整体综合介质损耗对发现分压电容的绝缘缺陷的灵敏度有所提高，利于发现分压电容早期绝缘缺陷，并判断绝缘缺陷的具体部位。

本发明的有益效果将结合具体实施方式加以进一步对比分析和阐述。

附图说明

图1是CVT(电容式电压互感器)电气原理图；

图1-1是现有正接法测量整体总电容介损的试验接线图；

图1-2是图2-1的等值原理图；

图1-3是图2-2的向量图；

图1-4是图1的电磁单元的等值电路；

图2-1是本发明正接法短接二次绕组测量整体总电容介损接线图；

图2-2是图2-1的向量图。

具体实施方式

图1示出，CVT是利用电容分压器将一次电压降低为几千至两万伏的中间电压，中间电压经中压变压器变为所需的二次电压并实现一、二次回路间的电气隔离。通过调整补偿电抗器的电感值使CVT回路的感抗与容抗1/ω(C₁+C₂)接近相等，从而大大减小了CVT的内阻抗，提高了CVT的带负荷能力。整套CVT由电容分压器和电磁装置两部分叠装而成。电容分压器的中压端和低压端由最下部的一节电容器底板上的小套管引出，并分别与电磁单元内的中压变压器的高压端、出线板上的载波通讯端子N相连接。电磁装置和下节分压电容器在产品出厂时已连接为一体，电磁装置中的绝缘油系统与分压电容器的绝缘油系统完全隔离。二次出线端子及载波端子通过油箱侧壁的二次出线盒引出。其电气原理图如图1所示。

图1中，C：载波耦合电容；1a、1n：二次1#绕组接线端子；C₁：主电容；2a、2n：二次2#绕组接线端子；C₂：分压电容；da、dn：剩余电压绕组接线端子；D：阻尼器；U_1N：额定一次电压；P：保护装置；L：补偿电抗器；N：载波通讯端子；X：补偿电抗器低压端子；A′：中压电压端子；T：中压变压器；J：带有避雷器的结合滤波器(用户自备)。

现有正接法测量整体总电容介质损耗：

本发明试验接线：

现场研究试验采用全自动数字电桥AI-6000E(济南泛华AI-6000E，被试品：

桂林电力电容器厂)进行，其试验接线原理图如图1-1(图中左边方框代表高压电桥)所示。此时箱壳接地、X端子和中压变压器二次绕组悬空，加压线接电容分压器上端，C_X线接N端子。C_B为中压变压器一次绕组对铁芯、外壳和二次绕组的等值电容，R_B为其等值介质损耗电阻。一次绕组一端施加电压仍有部分绕组参与等值电路、与C_B相串联的电感L_B，但实测表明，当X端子悬空时，中压变压器的高压端对地总阻抗呈容性，电流I₃超前U₂。由图1-3向量图可知，必然产生偏小的测量结果，在很多情况下介质损耗测量值为负值。如果现场用倒相法进行测量时，由于I₃的分流作用，往往出现两个负值。这样的测量结果是无法进行计算和绝缘分析的。试验结果如表1所示。

表1 分体直接法与正接法的测量数据对比表

本发明试验电压的选择：

由于X端子、N端子的工频耐受电压值分别为3kV、4kV，因此测试时若X端子或N端子悬空，则X端子或N端子的对地电压应不超过相应的耐压值。在中压端子加电压测C1、C2时，测试电压应不超过CVT的额定中压值。

采用正接法测量整体总电容介损时，CVT上部接加压线，N端子接电桥测试线。由于测试时X端子必须悬空，因此测试时X端子对地的电压应不超过其出厂3kV的绝缘耐受水平。

对于35kV电压等级的CVT，中压为10kV，电容分压器的分压比接近2，因此测试电压应不超过6kV；对于110kV及以上电压等级的CVT，电容分压器的分压比均大于3.3，因此施加10kV测试电压是完全可以的。

本发明负值分析：

正接法测量CVT整体介损容易产生负值现象，主要是由于CVT电磁单元的影响，原因分析如下：

电磁单元中的中压变压器一次回路与地之间的等效阻抗Z_B连接在电压分压器的中压端，其等效电路如图1-4所示。

阻抗Z_B中电阻R_B是造成整体介损偏负的主要原因，R_B值越小，介损越偏负。电阻R_B对整体介损的影响量可用下式近似计算：

$\mathrm{\Δtg\δ}=-\frac{1}{\mathrm{\ω}\·R_B\·(C_1+C_2)}$

电阻R_B为中压变压器一次回路与地之间的有功损耗。它由一次回路各部件对地泄漏电阻、X端子对地泄漏电阻、中压变压器铁心损耗的等效电阻、补偿电抗器铁心损耗的等效电阻并联而成。当一次回路对地之间的绝缘正常时，中压变压器铁心损耗的等效电阻对R_B的影响最大。

由于中压变压器一次绕组的激磁电抗很大，流经对地分布电容及对地泄漏电阻的电流会在一次绕组两端产生一定的压降，从而在铁心中产生损耗，电阻R_B值减小，Δtgδ相应增大，测试结果偏小，如果Δtgδ大于实际值，必然出现负损耗的测量结果。

本发明改进正接法试验接线

以上分析可知，由于电磁单元的影响，现场采用正接法测量CVT整体综合介损时将产生偏小的测量误差，甚至出现负损耗的测量结果，因此CVT电容分压器整体介损测量时应设法尽量减小电磁单元的影响。现场比较常用的方法是将中压变压器二次绕组短接接地(X端子仍然悬空)后测试。测量接线图及向量图如图2-1(图中左边方框代表高压电桥)、图2-2所示，等值电路图如图1-2所示。

因为短路二次绕组时，中压变压器激磁电抗与二次绕组的漏电抗并联，中压变压器一次回路的阻抗变得很小，流经对地分布电容及对地泄漏电阻的电流在一次绕组两端产生的压降也就很小，在铁心中产生损耗大大减小，电阻R_B值增大，Δtgδ减小，整体综合介损tgδ的测量误差相应减小，测试结果为正值。二次绕组短路后悬空与短路后接地两种接线方式下，其测量结果差别不大，如表1所示。

本发明误差分析及有效性评析

从表1测量数据可以看出，正接法测量分压电容器总电容介质损耗产生偏小的测量误差，中压变压器二次绕组悬空时测量结果为负值，而短路悬空时的测量结果更接近真实值(工厂分体法测量值)。

尽管采用短路二次绕组的改进接线方式进行测量，可大大减小电磁单元对整体介损的影响。但由于测量时一次回路各部件对地泄漏电阻、X端子对地泄漏电阻或大或小始终存在，补偿电抗器铁心损耗的等效电阻也不能有效消除，所以，短路二次绕组后测出的整体介损仍比分体时测出的整体介损要小一些，如表1所示。至于偏小多少，取决于一次回路各部件、X端子对地的绝缘状态及试品电容的大小。有时在现场测试中，如果加上其它不确定影响因素，会放大测量结果偏小的程度，可能直接导致将有缺陷设备判定为合格。

由于CVT下节电容器C₁和C₂相串联，如果排除电磁单元的影响，正接法测量的电容器整体总介损应是C₁和C₂串联的介损值。根据绝缘串并联的等值电路定性分析可知，电容分压器整体总电容介损tgδ总是小于其中最大者，而大于其中最小者，因此宜分开测量，才能实现绝缘缺陷的定位查找。

假设主电容C₁、分压电容C₂的介质损耗分别为tgδ₁、tgδ₂，对于110kVCVT，一般有C₂＝4C₁，则此时测得的整体总介质损耗为：

        tgδ＝(C₂tgδ₁+C₁tgδ₂)/(C₁+C₂)

         ＝4/5·tgδ₁+1/5·tgδ₂

由上式可知，此时较灵敏地反映了C1的绝缘状况，而对于运行中易于损坏的C2，则反映不够灵敏。当tgδ1≈0时，必须满足tgδ2≥1％，才能使C1和C2串联的总介质损耗tgδ≥0.2％(规程中规定的合格标准)，即才有可能超过规程允许的标准。由此可见，正接法测量整体综合介质损耗对发现分压电容C2的绝缘缺陷，灵敏度很低，难以发现分压电容器早期绝缘缺陷，更无法判断绝缘缺陷的具体部位。

Claims (1)

1.一种电容式电压互感器电容量及介损测量方法，采用全自动数字电桥AI-6000E进气测试，其特征是：按以下步骤进行：

a)、拆除被测试品一次及二次引线，用保险丝将被测试品二次绕组短路接地；

b)、拆除被测试品补偿电抗器低压端子X点接地及末屏接地，末屏及X点均悬空；

c)、将全自动数字电桥AI-6000E的测量接地点接地；

d)、将高压线及测量线接在AI-6000E上，高压线另一端的芯线作为加压线，夹到被测试品的高端引线，高压线屏蔽悬空；测量线另一端的芯线接被测试品的末屏，测量线屏蔽悬空；

e)、打开总电源开关，再打开内高压允许开关，选择“正接线”、“内标准”、“变频”、“试验电压10kV”，最后按住“启停”键1s以上进行测量。测量结束，显示结果后，应立即关闭内高压允许开关，再按“↑”和“↓”键查看数据。

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