電容式電壓互感器的自激法測(cè)量誤差分析

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摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的日益發(fā)展，我國(guó)不同行業(yè)得到了蓬勃的發(fā)展，尤其是電力企業(yè)的日益完善，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了重要的貢獻(xiàn)。對(duì)此，本文主要從以下幾個(gè)方面對(duì)電容式電壓互感器的具體結(jié)構(gòu)及其基本原理進(jìn)行分析，從而提出了相關(guān)見解，提供給相關(guān)人士，供以借鑒。

關(guān)鍵詞：電容式電壓互感器；自激法；誤差

通常情況下，和電磁式電壓互感器進(jìn)行比較，電容式電壓互感器有著較多的優(yōu)勢(shì)，例如較好的絕緣性，較高的耐壓質(zhì)量等，不會(huì)和斷路器斷口電容出現(xiàn)鐵磁諧振的情況，而且也可以和載波通信進(jìn)行兼容；隨著電壓等級(jí)的提升，不需要花費(fèi)較大的資金。由于電壓互感器所具有的安全性能會(huì)對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行帶來(lái)直接的影響。所以，相關(guān)人員一定要對(duì)電壓互感器檢測(cè)引起必要的重視，避免誤差的情況，才能夠?yàn)殡娋W(wǎng)的順利進(jìn)行提供重要的保障。

1 電容式電壓互感器的結(jié)構(gòu)及原理

電容式電壓互感器主要由電容分壓器和電磁單元組成。電容分壓器由一臺(tái)或幾臺(tái)耦合電容器（具體數(shù)量根據(jù)電壓等級(jí)來(lái)確定）串聯(lián)疊裝而成，通過(guò)中壓端和低壓端與電磁單元連接。電磁單元由中間變壓器、補(bǔ)償電抗器、保護(hù)裝置、阻力裝置等構(gòu)成，并置于油箱里，其二次繞組由油箱正面的出線端子盒引出。

輸電線路的高壓電通過(guò)電容分壓器抽頭輸入電磁單元，經(jīng)過(guò)中壓變降為低壓電后供計(jì)量和繼電保護(hù)之用。電磁單元中的電抗器用來(lái)補(bǔ)償電容分壓器的容性阻抗，使二次電壓隨負(fù)載變化而減??；阻尼裝置用來(lái)抑制鐵磁諧振。

2 自激法測(cè)試原理

電容式電壓互感器從結(jié)構(gòu)上分為兩類：一類是帶有分壓抽頭，采用正接線方式直接測(cè)量其電容量和介質(zhì)損耗；另一類是中壓端子沒有引出抽頭，采用自激法其電容量和介質(zhì)損耗。自激法測(cè)量C1、C2的原理圖如圖1、圖2所示。

由圖1、圖2可知，自激法測(cè)量時(shí)均從輔助繞組da、dn加壓，其主要原因是在分別測(cè)量C1、C2時(shí)，C1、C2分別與中間TV的電感及補(bǔ)償電感形成諧振回路，可能會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)的過(guò)電壓，所以測(cè)試時(shí)一定接上阻尼裝置，即從da、dn上加壓。測(cè)量C1時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電容器與C2串聯(lián)；測(cè)量C2時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電容器與C1串聯(lián)。

3 影響測(cè)量誤差的主要因素

3.1 測(cè)量環(huán)境的影響

（1）雜散電容產(chǎn)生的影響。通常情況下，對(duì)于電容式電壓互感器來(lái)說(shuō)，所存在的高壓臂通常都是由若干個(gè)耦合電容器串聯(lián)構(gòu)成的，無(wú)論哪個(gè)耦合電容器又是有諸多個(gè)電容元件通過(guò)串聯(lián)的形式形成的。由于高壓臂對(duì)相關(guān)地雜散電容能夠達(dá)到數(shù)十至數(shù)百微法的范圍，與此同時(shí)在高壓臂對(duì)高壓端中也會(huì)具有雜散電容，產(chǎn)生誤差的主要因素之一包含雜散電容。對(duì)于這些雜散電容來(lái)說(shuō)，對(duì)高壓試驗(yàn)產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析，通常能夠采取模擬計(jì)算模型的方式進(jìn)行消除。（2）就溫度的影響而言，溫度會(huì)在一定程度上對(duì)介質(zhì)損耗所產(chǎn)生的影響和相關(guān)材料、結(jié)構(gòu)等方面存在密切的聯(lián)系。通常情況下，介質(zhì)損耗都是隨著溫度的變化而發(fā)生改變的。為了對(duì)比提供方便，在實(shí)際試驗(yàn)的過(guò)程中需要將各種溫度所得到的介質(zhì)損耗值換算到20℃的范圍。某些絕緣材料在不高于臨界值的情況下，所產(chǎn)生的介質(zhì)損耗會(huì)隨著溫度的改變而發(fā)生變化；而對(duì)于潮濕材料來(lái)說(shuō)，需要控制在0℃的范圍內(nèi)使水分凍結(jié)，這樣就沒有較大的介質(zhì)損耗。

由此可知，過(guò)低溫度下測(cè)得的介質(zhì)損耗值不能反映真實(shí)的絕緣狀況，容易導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論，因此介質(zhì)損耗測(cè)量溫度不應(yīng)低于5℃。

3.2 測(cè)量方法的影響

（1）高壓引線與被試品夾角的影響。某年10月，測(cè)量110kV變電站110kV#122電容式電壓互感器A相的介質(zhì)損耗因數(shù)，該電容式電壓互感器的型號(hào)是TYD-110/根3-0.01H。測(cè)量時(shí)高壓引線角度a分別為0、10、45、90°，測(cè)得的介質(zhì)損耗因數(shù)和電容量見表1。

顯而易見，試品的介質(zhì)損耗因數(shù)會(huì)隨高壓引線角度的不同而發(fā)生變化。當(dāng)高壓引線與試品夾角為90°時(shí)，測(cè)量結(jié)果符合相關(guān)試驗(yàn)規(guī)程要求。

（2）搭鉤接觸不到位亦或是接地不恰當(dāng)?shù)挠绊憽Ｏ嚓P(guān)人員在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的過(guò)程中應(yīng)用搭鉤連接試品的時(shí)候，因?yàn)橐骶€氧化層處于過(guò)厚的狀態(tài)亦或是大風(fēng)吹的線出現(xiàn)擺動(dòng)的情況，容易出現(xiàn)接觸不良的情況，進(jìn)而發(fā)生接觸點(diǎn)放電的情況，致使測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)生波動(dòng)的情況。與此同時(shí)，接地不良也會(huì)在某種程度上致使有關(guān)數(shù)據(jù)出現(xiàn)波動(dòng)的情況，這時(shí)候相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)將接地點(diǎn)上面存在的油漆和銹蝕處理徹底。（3）測(cè)量?jī)x器產(chǎn)生的影響。由于測(cè)量?jī)x器出現(xiàn)的問(wèn)題會(huì)在某種程度上對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性帶來(lái)不利影響，亦或是沒有數(shù)據(jù)讀出。出現(xiàn)這種現(xiàn)象可以采取正、反接法對(duì)相關(guān)電容亦或是電容器進(jìn)行檢測(cè)，倘若測(cè)量結(jié)果較為精準(zhǔn)，那么就可以對(duì)儀器的具體情況進(jìn)行準(zhǔn)確判斷；將測(cè)試線拔下以后就需要做好空升作業(yè)，倘若無(wú)法正常進(jìn)行，那么儀器就可能存在一些質(zhì)量問(wèn)題。（4）電容分壓器低壓端引出套管和引出端子板的絕緣性能的影響。由于測(cè)量C1和C2時(shí)，δ端子的電位為2500V左右，處于高電位狀態(tài)，沿小套管表面的泄漏電流、引出端子板上的δ端子對(duì)地的泄漏電流以及絕緣板的絕緣性能都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。當(dāng)端子板受潮或低壓套管受潮時(shí)，δ端對(duì)地的絕緣電阻減小，tanδx隨δ端對(duì)地的絕緣電阻的減小而增大，采用自激法測(cè)量C1和C2的介質(zhì)損耗時(shí)將導(dǎo)致結(jié)果偏大。

3.3 注意事項(xiàng)

（1）應(yīng)當(dāng)對(duì)二次端子做好相應(yīng)的拆接工作，并采取二次安全措施，在相關(guān)人員的監(jiān)督下進(jìn)行操作，線頭的位置要做好適當(dāng)?shù)臉?biāo)記。當(dāng)試驗(yàn)完畢以后，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)已經(jīng)拆掉的端子聯(lián)線進(jìn)行拆除，要不然會(huì)致使設(shè)備出現(xiàn)損壞的情況。（2）在實(shí)際測(cè)量的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)中間變壓器的每一個(gè)位置都做好工作，避免短路情況的出現(xiàn)。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上內(nèi)容的論述，可以得知：相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)采取自激法對(duì)電容式電壓互感器中存在的C1、C2的電容量及其相關(guān)損耗參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并且采取適當(dāng)?shù)氖侄螌?duì)測(cè)量環(huán)境、設(shè)備等因素存在的誤差情況加以排除，進(jìn)而呈現(xiàn)出設(shè)備的實(shí)際情況，為電網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)安全目的提供重要的保障。

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作者簡(jiǎn)介：韓圣禹（1980-），男，畢業(yè)于東北電力大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)從事電能計(jì)量工作，助理工程師。endprint