电容式电压互感器(CVT)介损试验中的容升现象分析

全国火电大机组（６００Ｍｗ级）竞赛第十二届年会论文集电气专业电容式电压互感器（ＣＶＴ）介损试验中的容升现象分析王建忠（天津国华盘山发电有限责任公司３０１９００）摘要：我公司５００ｋＶ，２２０ｋＶ电容式电压互感器（ＣＶＴ）下节ｃ１、Ｃ２介损测试采用自激磁法，因ＣＶＴ内部结构试验时会产生较大的容升，通过分析其结构，试验方法等，得出产生容升的原因及其对测试数据的影响，对试验设备可能造成的损坏，提出一些减小试验过程中容升现象的方法，确保试验的正常进行．关键词：电容式电压互感器（ＣＶＴ）；介损；容升１引言我公司５００ｋＶ、２２０ｋＶ变电站作为京津唐地区电网的电力枢纽，投入运行已１０年有余，２２０ｋＶ变电站内的电容式电压互感器为早期的叠装式结构电容式电压互感器（ＣＶＴ），叠装式（ＣⅥ）的下节电容分压器和电磁单元不能分开，给电容分压器的电容及介损测量造成了一定的困难。在几年来的试验过程中我们积累了一些经验，目前我们测量电容式电压互感器介损最常采用的试验方法是自激磁法，但在试验过程中却发现由于其试验方法的特殊性，在介质损耗测试过程中易产生容升现象，容升的产生会对设备造成损害，引起试验数据的不准确，下边就试验过程中的容升现象作进一步的探讨。２自激法测量Ｃ１、Ｃ２的试验方法我公司叠装式电容式电压互感器（简称ＣＶＴ）由于其下节电容分压器与中间变压器在油箱内部连接，无中压抽头可供测量。因此，测量主电容ｃｌ或分压电容Ｃ２的介质损和电容量必须采用“自激磁法”，即利用中间变压器作为电源，低压侧励磁，标准电容器ＣＮ分别与Ｃｌ或Ｃ２相串联，组成标准电容臂，分别测量电容Ｃ１、Ｃ２的介质损和电容量。见图ｌ和图２。全国火电大机组（６００Ｍｗ级）竞赛第十二届年会论文集电气专业图１自激法测Ｃｌ时的接线图图２自激法测Ｃ２时的接线图３试验问题分析现场应用“自激法”进行试验时，若无高压测量装置，仅在中间变压器低压侧用变比折算电压的方式监测电压时，应充分考虑容升现象可能会造成设备绝缘损坏，或中间变压器绕组因过负荷而烧毁。以下表ｌ为我公司２２０ｋＶ电容式电压互感器（ＣＶＴ）的实测数据：试验电容Ｃ１Ｃ２额定容量０．０１２５ｕｆ０．０５ｕ高压侧电压２５００Ｖ２５００ｖ低压侧电压１５．６Ｖ５．２Ｖ按变比折算至变压器侧电压１９８１Ｖ６６０Ｖ容升电压５１９Ｖ１８４０Ｖｆ由表ｌ可见，应用“自激磁法”测量ＣＶＴ介质损和电容量时，容升电压占有相当大的比重，尤其是在测量Ｃ２中，容升电压占试验电压的７４％，达到低压侧按变比折算电压的三倍左右，因此，如果不考虑容升现象，仅按变比在低压侧以Ｕ２＝．Ｕ试／Ｋ．－２５００／１２７＝１９．７ｖ的电压进行升压时，则高压侧实际电压将达到被试设备不能承受的程度，因此产生的电流极有可能会烧毁中间变压器绕组。２全国火电大机组（６００ＭＷ级）竞赛第十二届年会论文集电气专业究竟是什么原因造成容升电压的呢？根据ＣＶＴ的基本工作原理我们知道，电容分压器分压电容Ｃ２上的电压只有在接近开路状态下，其两端电压Ｕ２才满足Ｕ２＝ＵＣＩ／（Ｃ１＋Ｃ２）上并接负载（普通表计），则由于负载的有限阻抗与分压电容Ｃ２相并联，从而导致Ｃ２上的电压降低，不能满足测量要求。因此，电容式电压互感器在制造时为了使Ｃ２上的电压不随负载电流的改变而改变，即达到使等值电源内阻抗调整为零的理想状态，（实际上由于电容和电感上不可避免的有电阻的存在使得内阻抗不可能真正为零），从而在中间变压器一次绕组中串联了补偿电抗器，其电抗值满足ＸＬ＝ｏＬ＝Ｉ／∞（Ｃ１＋Ｃ２）的关系式，由此可见该补偿电抗器的电抗值相当大。同时，在对电容Ｃｌ或Ｃ２进行试验时，试验电流由Ｃｌ或Ｃ２的电容量以及施加的试验电压所决定，尽管试验电压并不高（２５００Ｖ），但由于Ｃｌ或Ｃ２的电容量较大，因而造成电容电流在补偿电抗器上形成较大压降，引起被试电容端电压升高，导致容升现象的出现。２‘州％），因此容升电压主要决定于补偿电抗器上的压降。为了计算简便，下面略去一次绕组电抗以及有关电阻分量，粗略计算补偿电抗器上的容升电压，以便与表中实测数据相比较。１）测量Ｃ１时容升电压ＡＵｌ＝ＩＸＬ＝ｔｏＣｌＵ／ｔｏ（Ｃ１＋Ｃ２）＝Ｃ１Ｕ／（Ｃ１＋（２２）＝０．０１２５ｘ２５００／（０．０１２５＋０．０５）＝５００Ｖ２）测量Ｃ２时容升电压△Ｕ２－Ｉ试ＸＬ＝ｃｏＣｌＵ试加（Ｃｌ＋Ｃ２）＝Ｃ２Ｕ试／（Ｃ１＋Ｃ２）－－０．０５ｘ２５００／（０．０１２５＋０。０５）＝２０００Ｖ将容升电压和实测容升电压相互比较，我们不难发现，尽管两者数据相当接近，但仍存在一定尽管一次绕组的电抗与补偿器相串联，但由于其电抗值远小于补偿电抗器电抗值（约为的偏差，甚至出现测量Ｃｌ时计算容升电压比实测容升电压低，而测量ｃ２时计算容升电压比实测容升电压高的“反常”现象。实际上，表中所示的实测容升电压和通过计算所得到的容升电压，都是为了便于直观地计算和分析，并没有考虑各种电压向量关系。而实际容升电压不可避免的会受到Ｃｌ、Ｃ２的电容量、一次绕组和补偿电抗器的电阻分量、一次绕组电抗、ＱＳｌ电桥桥臂阻抗以及杂散阻抗等诸多因素的影响，使得容升电压的相角和模值均发生了不同程度的变化，因而导致上述情况的出现。在现场试验中，由于受到ＣＶＴ结构的限制，因此不可能在中间变压器高压端测量其对地电压。由于“自激磁法”是利用Ｃｌ或Ｃ２与标准电容器相串联，组成标准电容臂，当高压测量装置接入时，其有限的阻抗不可避免地会影响标准电容臂的电精度。因此，高压测量装置应先用高内阻的静电电压表，且其测量连线尽量短，以避免连线对地电容而对电桥桥臂产生影响。此外，为进一点确保测量精度，也可以在静电电压表接入的情况下，升压使静电电压表所示高压侧电压达到试验静电电压表，重新升压使低压侧电压表与上次数据值相同，再进行介质损和电容量的测量。若现场没有静电电压表，同样可以在低压侧串接电流表，通过监视低压电流的方法来达到控制试验电压的目的，这是因为低压是电流１２与试验电压Ｕ试满足／２＝ｃｏＣＸＵ试Ｋ的关系式，式中Ｋ为中间变压器变比，ＣＸ为试验电容Ｃ１或Ｃ２。应当指出由于杂散电流的影响到，合独实际试验电压有一些偏差，但因为偏差较小，所以现场工作可以不作考虑。４结论通过几年来在我公司２２０ｋＶ电容式电压互感器（ＣＶＴ）介损试验过程中发现容升现象的一些影响分析提出了解决办法如下：１）对引出中压端子的ＣＶＴ（新型），应采用直接法测量，尽量避免采用自激法。２）自激法测量时，由于存在容升问题，容易造成ＣＶＴ的损坏，因此试验时要特别注意控制试验电压，保证试验电压不超过允许值。试验电压可用静电电压表监测，也可用通过监测一、二次侧３全国火电大机组（６００Ｍｗ级）竞赛第十二届年会论文集电气专业的电流来间接监测试验电压。与试验电压Ｕ对应的二次侧输入电流１２可用下式计算：１２＝ｋ∞Ｃ１Ｕ或１２＝ｋｔ．ｏＣ２Ｕ。３）使用全自动抗干扰介损电桥有效避免容升现象发生。在今后试验过程中要不断积累经验，及时改进试验方法，保证试验数据的准确性，搞好设备的绝缘监督，确保电网设备的安全运行。参考文献：【１】郭天兴等，＜电容式电压互感器现场试验方法》，西安电力电容器研究所【２】赵建洲，《直接法测量电容式电压互感器介损误差分析》，西安电力电容器厂【３】宋守龙，‘电容分压器的电容及介损测量》，桂林电力电容器【４】陈化钢，《电气设备预防性试验方法》，中国电力出版社１９９９．３【５】华北电网公司２００５版《电力交接预防性试验规程》中国电力出版社２００５．１２４电容式电压互感器(CVT)介损试验中的容升现象分析

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王建忠

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