電容式電壓互感器現(xiàn)場試驗(yàn)方法的分析

廖敏航

摘 要：電容式電壓互感器也稱為CVT，是電力系統(tǒng)中重要的設(shè)備，逐漸替代了電磁式電壓感應(yīng)器，不僅絕緣強(qiáng)度高、抗諧振強(qiáng)度高，而且成本比較低。本文主要論述了電容式電壓互感器的工作原理，并且重點(diǎn)對(duì)電容式電壓互感器現(xiàn)場試驗(yàn)方法進(jìn)行了分析和探究。

關(guān)鍵詞：電容式電壓互感器；現(xiàn)場試驗(yàn)方法；工作原理

中圖分類號(hào)：TM451.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）23-0153-02

隨著我國電力事業(yè)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的提升，作為電壓測量、繼電保護(hù)兼作載波通訊的電容電壓互感器也得到了快速發(fā)展。但近年來，電容式電壓互感器現(xiàn)場試驗(yàn)問題很突出，給電力部門造成了不必要的人力、物力的浪費(fèi)。而為了提高電力系統(tǒng)的安全性，必須對(duì)電容式電壓互感器試驗(yàn)加以重視。

1 電容式電壓互感器的工作原理

電容式電壓感應(yīng)器主要由電容分壓器和電磁元組成組成，而電容分壓器主要是由C1高壓容器和C2中壓電容器組成，如圖1所示。

1.1 電容分壓器

瓷套與若干耦合電容器也是電容分壓器的組成部分，絕緣油主要存貯在瓷套里面，為了進(jìn)一步提高油壓力的穩(wěn)定性，必須通過鋼制波紋管來保持不同環(huán)境的平衡性。一般情況下，二次繞組的電壓值是需要利用電容分壓器的分壓比進(jìn)行計(jì)算的。在電容器與阻抗為并聯(lián)的情況下，需要通過電容分壓器低壓端子與高壓端子之間的電壓和中間電壓進(jìn)行相除，其中得出的比值就是電容分壓器的分壓比[1]。當(dāng)明確電容分壓器的分壓比之后，再利用系統(tǒng)電壓與其分壓比進(jìn)行相除，這樣就可以得出二次繞組的電壓值。

1.2 電磁單元

電磁單元主要由補(bǔ)償電壓器、中間變壓器與阻尼裝置等部件構(gòu)成。中間變壓器主要在密封油箱內(nèi)。由于油箱的頂端有氮?dú)猓栽谝欢ǔ潭壬峡梢宰柚菇^緣系統(tǒng)與外部空氣進(jìn)行接觸，與此同時(shí)，如果在變壓器油受熱膨脹時(shí)，就會(huì)使氮?dú)鈱訅嚎s，具有儲(chǔ)油柜的作用。在電壓互感器內(nèi)經(jīng)常會(huì)有鐵磁諧振發(fā)生，一般情況下會(huì)使用阻尼裝置抑制諧振。阻尼裝置主要是跨接在二次繞組上，其抗組較高，功率消耗很小，因此對(duì)電容電壓互感器帶來的影響可忽略不計(jì)。若有諧振發(fā)生，電抗器會(huì)迅速進(jìn)而深入飽和狀態(tài)，可耗盡震蕩的能量，進(jìn)而可有效的抑制諧振。

2 電容式電壓互感器的現(xiàn)場試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)絕緣電阻

電容式電壓互感器從安裝到運(yùn)行這一過程中，十分容易受到大氣等條件的影響，加之受到內(nèi)部通電的影響，會(huì)對(duì)絕緣套管造成嚴(yán)重破壞。因此，必須對(duì)互感器的絕緣電阻進(jìn)行試驗(yàn)。一般來說，采用絕緣電子表是測試設(shè)備比較常用的方法。由于電容式電壓互感器在絕緣方面存在著一定的缺陷，如受潮嚴(yán)重，通過絕緣電阻測量可以將此情況較準(zhǔn)確的反應(yīng)出來。在測量過程中，需要打開二次出線端的接地線，接線方法分別對(duì)以下供電變壓器、電抗器低壓端對(duì)地、二次繞組之間對(duì)及分壓器低段對(duì)地進(jìn)行測試，可以得到比較可靠且準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。在測試的過程中，需要特別注意110kV及以上等級(jí)電壓所需的電阻表電壓等級(jí)一般都必須在2500v以上測試。而二次繞組所運(yùn)用的電壓等級(jí)為2500v測試，試驗(yàn)品的絕緣電阻是加壓1分鐘后電阻表所測試得到的數(shù)值。通過試驗(yàn)可對(duì)絕緣性能進(jìn)行一定的了解，但為了整體把握絕緣方面的整體性能還，需要將以前出廠值的數(shù)據(jù)與測試電容式電壓互感器所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

2.2 一、二次線圈和阻尼電阻的支流電阻測量

通常情況下，都會(huì)采用單雙臂電橋?qū)﹄娙菔诫妷夯ジ衅鞯囊?、二次線圈和阻尼電阻進(jìn)行直流電阻測量。一次直流電阻測量精度對(duì)一次繞組頂端有引出頭的電容式電壓互感器。而阻尼電阻測量僅對(duì)二次繞組中有阻尼電阻符合測試條件的電容式電壓互感器。需要特別注意的是，由于在試驗(yàn)過程中，如果突然斷線就會(huì)出現(xiàn)放電的情況，會(huì)阻礙測試驗(yàn)的順利進(jìn)行。因此，當(dāng)采用雙臂電橋?qū)Χ尉€圈進(jìn)行測試時(shí)，N點(diǎn)一定要接地，如果沒有使N點(diǎn)接地，在二次線圈測試過程中，就十分容易出現(xiàn)放電的想象。

2.3 測試電壓比

在實(shí)際測量過程中，難以確保電壓比與定額電壓比的準(zhǔn)確性。其主要原因有很多。例如，電容式電壓互感器在安裝中可能會(huì)受到碰撞使其內(nèi)部元器件變形或者脫落等。如果出現(xiàn)這種情況，就會(huì)導(dǎo)致測量中出現(xiàn)誤差，因此這就需要對(duì)電壓比進(jìn)行檢查。一般都會(huì)采用智能變比測試儀進(jìn)行測試。在電業(yè)工作部門中，智能變比測試儀是其比較理想的測試儀器，而且也是被廣泛采用的測量設(shè)備。在對(duì)電壓比進(jìn)行測試前，必須要斷開2次引出線段的接地線，然后在進(jìn)行二次繞組的測試。與此同時(shí)，還要設(shè)置好參數(shù)定比的智能變比測試儀，在測試中，難免會(huì)出現(xiàn)誤差，為了確定誤差值是否在規(guī)程允許的范圍內(nèi)，還需要將驗(yàn)被試驗(yàn)品設(shè)備的數(shù)據(jù)與該設(shè)備的銘牌資料對(duì)比。

2.4 電容式電壓互感器現(xiàn)場介損測量接線

介損測量作為重要的方法之一，其應(yīng)用頻率相對(duì)較高，但在實(shí)際測量過程中極易出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏大、偏小等問題，從而降低了測量準(zhǔn)確性。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這一測量方法受諸多因素的影響，常見的有電壓互感器零部件、接地地點(diǎn)選擇、周圍電場、儀器擺放位置、天氣因素等。在明確其影響因素基礎(chǔ)上，實(shí)踐中應(yīng)采取針對(duì)性的措施，以此保證測量精準(zhǔn)[2]。

如圖2所示，主要是測量C1與C2的整體介損與電容量，但是在具體測量中，由于存在電磁元，因此使其測量結(jié)果產(chǎn)生了偏小的誤差，而且也很容易使其出現(xiàn)負(fù)值。如圖3所示，雖然與圖2接線的方式類似，但是把中間變壓器的尾端進(jìn)行接地時(shí)，最后的測量結(jié)果相對(duì)于圖2而言更小，像這樣的情況更容易出現(xiàn)負(fù)值。可見，中間電磁元是其產(chǎn)生誤差的主要原因。

而圖4主要是把試驗(yàn)變壓器外殼對(duì)地絕緣，但并沒有將變壓器高壓的兩端進(jìn)行接地。遇到這樣的情況，要想保證測試中操作人員的安全，減少測量中的誤差，就必須采用全絕緣試驗(yàn)變壓器，并使變壓器外殼對(duì)地絕緣，使橋體也接地。

再如，圖5、圖6是常規(guī)的接線法。一般來說，這種接線方式比較適合分裝式電容式電壓互感器或具有中壓抽頭的電容式電壓互感器介損及電容量的測量。雖然在測量過程中，這兩種接線都帶有電磁單元。但由于和試驗(yàn)電源并聯(lián)，電磁單元僅是增加了電源的容量，其電流不會(huì)經(jīng)過測量回路。因此，對(duì)最后的測量結(jié)果并不產(chǎn)生影響，也不會(huì)產(chǎn)生測量的誤差。

此外，在測量過程中要盡量選擇適合的位置，保證介損儀平穩(wěn)，并觀察一起接地端是否可靠接地。再者，在測量過程中要關(guān)注天氣狀況，保證濕度處于合理值范圍內(nèi)，并要選取適合的抗干擾方法，降低電場的影響。

3 結(jié)語

總而言之，隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，電容式電壓互感器在電力系統(tǒng)中也的得到了更廣泛的應(yīng)用，而且對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生了越來越重要的影響。因此，必須對(duì)電容式電壓互感器的應(yīng)用加以重視，不斷加強(qiáng)對(duì)電容式電壓互感器試驗(yàn)的研究力度，最大限度提升其測量的精準(zhǔn)度，提升電容式電壓互感運(yùn)行的可靠性，進(jìn)而促使電力系統(tǒng)安全、高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]張紅蓮.一起110kV電容式電壓互感器介損異常的原因分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013，（36）：124.

[2]蘇陳云，黃震.特高壓電容式電壓互感器介損和電容測量方法分析[J].中國電力，2012，（4）：38-41.