帶電測試電容式電壓互感器介損的應用研究

1、帶電測試電容式電壓互感器介損的應用研究             帶電測試電容式電壓互感器介損的應用研究姬黎波1，王紅斌2，王祖林1 （1廣東省廣電集團有限公司佛山供電分公司，廣東佛山528000； 2廣東省電力試驗研究所，廣東廣州510600）    摘要：介紹了使用RCD1B型在線檢測儀進行電容式電壓互感器絕緣帶電測試的方法，對現(xiàn)場帶電測試數(shù)據(jù)的異常情況進行了分析。根據(jù)試驗室模擬試驗結(jié)果，研究了測量兩電容式電壓互感器分壓電容之間介損差值的帶電測

2、試方法，并分析了現(xiàn)場帶電測試電容式電壓互感器的有效性和可靠性。    關鍵詞：電容式電壓互感器；絕緣；帶電測試目前，對電流互感器、套管、金屬氧化物避雷器、電容式電壓互感器（capacitor voltage transformer）或耦合電容器等電容型設備，用RCD1B在線檢測儀進行帶電測量兩個同相電容型設備的介質(zhì)損耗差值（tanxtann）和電容比（CxCn）的工作，已取得初步成效。但由于電容式電壓互感器結(jié)構(gòu)特殊，它由電容分壓器、中間變壓器、阻尼器等部分組成，所以在以往停電預防性試驗時一般只能采用“自激法”進行測量。因應用常規(guī)方法對其進行帶電測試結(jié)果都不甚理想，

3、因而能否對其可靠和有效地進行帶電測試，成為全面開展此項工作的關鍵。1測試介紹國內(nèi)外已進行帶電測試的經(jīng)驗表明，對于檢測結(jié)果的判斷，發(fā)展趨勢的綜合分析更為重要，采用相對測量、綜合分析的診斷方法能夠有效消除各種外部因素對測量結(jié)果的影響。使用RCD1B型檢測儀，可以測量同相電容型設備之間的介質(zhì)損耗差值和電容量比值，根據(jù)其介質(zhì)損耗差值及電容量比值的大小結(jié)合其變化趨勢，可以有效檢測設備的絕緣狀況。RCD1B型帶電檢測儀采用穿心電流互感器，現(xiàn)場需要從被試設備末屏取電流信號進行測試。目前變電站運行的電容式電壓互感器主要應用在線路上，通常有兩種產(chǎn)品：一種是西安某電器廠制造的，其內(nèi)置中間變壓器一次繞組末端引至接線

4、板上，在外部接地；另一種是桂林某電器廠制造的，其內(nèi)置中間變壓器一次繞組末端通過油箱內(nèi)部接地。因此，對西安廠生產(chǎn)的電容式電壓互感器進行帶電測試，信號取樣可采用圖1所示方式1或方式2，桂林廠生產(chǎn)的只能采用方式2。兩種產(chǎn)品的方式和相對比較法測試數(shù)據(jù)如表1所示。膜紙電容器的行標（DLT5961996）規(guī)定預試介損值、電容量變化范圍分別要求是不超過02和±5，佛山供電分公司把介損值標準放寬到03，綜合分析預試計算值和帶電測試數(shù)據(jù)可知：a）根據(jù)接線方式51，11，33，44的測試結(jié)果，能容易地判斷電容器電容量和介損值是否超標；b）根據(jù)接線方式53，22，54，34的測試結(jié)果，判斷電容器介損值是否

5、超標比較困難，但能容易判斷出電容器電容量是否超標。 針對上述情況，筆者進行了試驗室模擬試驗，接線方式見圖2。在試驗室內(nèi)，通過將西安廠產(chǎn)品的電容器串聯(lián)可變電阻器（R1和R2）、可變電容器（C3和C4），改變電容器C1和C2的介損值（tan）和電容量，用自激法測得電容器C1和C2的電容實測值，理論計算出總電容和介損值。隨后，對試品施加635 kV試驗電壓，利用高壓標準電容器（電容為4967 pF）作為參考設備進行模擬帶電測試，探求電容式電壓互感器的帶電測試方法及測試的有效性。試驗室模擬測試表明，如果采取適當?shù)慕泳€方式對電容式電壓互感器進行帶電測試可以反映其絕緣的變化情況，具有足夠的靈敏度。測試結(jié)果

6、如表2、表3所示。2中間變壓器、阻尼電阻對帶電測試結(jié)果的影響分析電容式電壓互感器的C1和C2構(gòu)成電容分壓器；補償電抗器和中間變壓器的漏抗之和與分壓器等值容抗構(gòu)成串聯(lián)諧振回路，提高帶負載能力；阻尼器起到衰減抑制電容式電壓互感器內(nèi)部鐵磁諧振的作用。早期阻尼器是純電阻型的，阻尼效果好，但影響二次輸出容量；后期為諧振阻尼型，由一電感器（L0）和電容器（C0）并聯(lián)后，再與一電阻器（R0）串聯(lián)。對于工頻50 Hz分量，L0和C0發(fā)生并聯(lián)諧振，等效一高阻抗，R0不吸收功率；發(fā)生分頻諧振時，R0吸收功率，起到阻尼作用。但由于L0和C0的儲能作用使得電容式電壓互感器瞬變響應特性變差，因此新產(chǎn)品采用速飽和型阻尼器

7、。速飽和型阻尼器由非線性電抗線圈構(gòu)成，正常運行時，阻尼器幾乎開路；電壓升高和發(fā)生分頻諧振時，電抗呈低阻，起到阻尼作用。目前，現(xiàn)場安裝的西安廠電容式電壓互感器產(chǎn)品采用諧振阻尼型，桂林廠電容式電壓互感器產(chǎn)品采用純電阻型，電阻約333（300 W）。對于西安廠產(chǎn)品，可以忽略阻尼電阻影響，中間變壓器等效于一個串聯(lián)的激磁電抗和電阻，相對C2的容抗，激磁電抗對所測總電流影響很小，而較小的阻性分量，對介損值的測量不會產(chǎn)生大的影響。    對于桂林廠產(chǎn)品（TYD-110/-0.007），不能忽略阻尼電阻的影響，阻尼電阻（333）折算到高壓側(cè)為R333×1302，導致電容

8、器C2（其電容C20035F）的電流產(chǎn)生角度為的相移。這一計算值與現(xiàn)場測試結(jié)果（1406）大致吻合。3帶電測試方式11和22（簡稱常規(guī)法）的有效性和局限性常規(guī)帶電測試方法是通過兩個電容器末端抽取電容電流信號，進行相對比較測試。試驗室內(nèi)的模擬試驗采用標準電容器（電容為4967 pF）代替電流互感器（或其中一個電容式電壓互感器）。試驗表明：對西安廠產(chǎn)品進行帶電測試，信號取樣分別采用方式1和2，測得的介損差值和電容比與理論計算結(jié)果有較小差異，但都能反映電容器總介損和總電容的變化；對于桂林廠產(chǎn)品信號取樣僅能采用方式2，從現(xiàn)場帶電測試結(jié)果分析也能反映出電容器的總電容變化情況，但判斷電容器介損值是否超標比

9、較困難。    電容器C2的電容（C2）約等于C1的電容（C1）4倍。其總電容C和tan計算公式如下：當電容器C2的電容變化超過±5、介損變化超過05時，總電容、總介損只能發(fā)生15的變化。采用方式11的測量結(jié)果只反映其總變化，且主要反映C1的變化，不能靈敏地反映C2的介損和電容變化。然而，佛山供電分公司曾統(tǒng)計出C2的介損超標故障率高于C1。通過紅外測溫，相角的相對變化。測試時，在電容式電壓互感器二次側(cè)并聯(lián)2F的純電容負載，通過測量兩個電容式電壓互感器負載電流之間的大小和相位差，間接比較了兩個電容式電壓互感器之間的二次輸出變比和相角差。電容式電壓互感器原理

10、結(jié)構(gòu)圖和等效電路圖如圖3所示。     設：U為系統(tǒng)電壓，為C2一端口的開路電壓；XS為中間變壓器的漏抗，XL為補償電抗器的電抗；C1的介損值為R1 C1（其中R1為電阻器R1的電阻，C1為電容器C1的電容），等效于C1和R1串聯(lián)；C2的介損值為R2 C2（其中R2為電阻器R2的電阻，C2為電容器C2的電容），等效于C2和R2串聯(lián)；tan為U和之間的相角差正切值。且XS，忽略變壓器T的角誤差時，有    可見：以系統(tǒng)電壓為參照量，當電容式電壓互感器電容發(fā)生介損變化時，110kV西安廠、桂林廠電容式電壓互感器產(chǎn)品中間變壓器輸出相移的正切

11、值變化分別為4×（tan1tan2）5和38×（tan1tan2）48。當然，也可以類推到220kV電容式電壓互感器。當電容器C1和C2的介損變化相等時，中間變壓器輸出相移的正切值變化為零。在模擬試驗中，改變C1和（或）C2的介損時，用標準電容器代替電流互感器作為參考量，對西安廠電容式電壓互感器信號取樣采用方式3，測得的結(jié)果與上述理論推導一致。另外，改變C1或C2的電容量，相當于電容式電壓互感器輸出變比值變化，在此不再詳述。5影響現(xiàn)場帶電測試結(jié)果穩(wěn)定性的其它因素51系統(tǒng)電壓波動由于電容式電壓互感器能在0912 UN下，都滿足測量準確度，且中間變壓器的勵磁特性在UN附近線性較

12、好。當系統(tǒng)電壓波動時，幾乎不影響電容式電壓互感器的帶電測試數(shù)據(jù)。在試驗室模擬系統(tǒng)電壓波動試驗中，得以證實。52二次負載試驗在現(xiàn)場合和切電容式電壓互感器的二次負載，證實由于二次輸出電壓一般僅被重合閘和同期（微機保護）控制用，負載較小且穩(wěn)定，對電容式電壓互感器的帶電測試數(shù)據(jù)幾乎不產(chǎn)生影響。53中間變壓器匝間短路電容式電壓互感器電容量不變時，二次輸出電壓變高，勵磁電流變大，所測總電容變小。即用方式11（方式22）或方式33（方式44）測得電容量比值變化明顯。54補償電抗器匝間短路中間變壓器空載正常運行時，由于勵磁阻抗遠大于補償電抗，二次輸出電壓幅值變化不大；其電抗值（大約是中間變漏抗的7倍）加上中間

13、變漏抗后，不能補償電容式電壓互感器的電容量，使電源內(nèi)阻抗變大，帶上負載（或人為加大負荷），二次輸出電壓降低明顯。懷疑有此故障時，可通過與同類型電容式電壓互感器比較負載特性來進行判斷。即33測得的電容比變化明顯。6結(jié)語a）對于電容式電壓互感器的帶電測試，最好在相同廠家和型號之間進行測試比較。因此，同一變電站里的電容式電壓互感器安裝和改造時，宜采用相同廠家和型號的產(chǎn)品。b）設電容式電壓互感器中C2C1k，用帶電測試方式33（或方式44），測得介損差值為k（tan1tan2）（k1）。c）對于西安廠生產(chǎn)的電容式電壓互感器的帶電測試信號取樣，建議采用方式1。d）對于西安廠生產(chǎn)的電容式電壓互感器，采用帶電測試方式11和方式33，能可靠、靈敏地判斷電容式電壓互感器里電容器C1和C2的電容和介損變化是否超標，并能測出中間變壓器、補償電抗器匝間短路故障。e）對于接有純電阻式阻尼器的桂林廠生產(chǎn)的電容式電壓互感器，采用帶電測試方式22和方式44，能判斷電容器C1和C2的相對介損變化及總電容變化是否超標，同時也能測出中間變壓器、補償電抗器匝間短路故障。f）采用帶電測試方式12（或方式52）時，純電阻式阻尼器是造成測得桂林廠電容式電壓互感器產(chǎn)品的介損值與停電預試計算值無法進行比較的主要原因。g）110 k V電容式電壓互感器的帶電測試方法，可以類推到220 kV電容式電壓