自激法测量CVT电容量和介质损耗时试验电压的选择分析

自激法测量CVT电容量和介质损耗时试验电压的选择分析

作者：范德明

来源：《中国科技博览》2015年第01期

[摘 要]目前测量电容式电压互感器（CVT）介质损耗及电容值主要使用二次绕组自激法（可分别测试主电容和分压电容）。针对自激法有时会造成CVT中间变压器损坏的情况，结合抗干扰电桥的试验电压档位，以内蒙古自治区第十二届技术比武被试品为例，提出正确的测量方法，即二次绕组串联加压法。通过合理选择二次侧试验端子及试验电压，有效避免测量时中间变压器过载造成设备绝缘损坏事故。

[关键词]电容式电压互感器 自激法 中间变压器过载 二次绕组串联

中图分类号：C752 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）01-0252-02 一、 研究背景及意义

电容式电压互感器是由串联电容器抽取电压，再经变压器变压作为表计、继电保护等的电压源的电压互感器，电容式电压互感器还可以将载波频率耦合到输电线用于长途通信、远方测量、选择性的线路高频保护、遥控、电传打字等。因此和常规的电磁式电压互感器相比，电容式电压互感器器除可防止因电压互感器铁芯饱和引起铁磁谐振外，在经济和安全上还有很多优越之处。所以在110kV及以上电压等级的电力系统中得到了广泛应用。

在以往测试CVT介质损耗和电容量时发现，存在两个问题，困扰现场的试验人员： 1.1 试验电压的选取。

众所周知介质损耗试验，试验电压对结果是有影响的，试验电压过低，正接法CX信号越小，对介损电桥的精度和抗干扰程度要求越严格，不可避免的造成误差。 试验电压过高会导致CVT中间变压器处于过载状态，损坏二次绕组绝缘。 1.2 试验二次绕组的选取

CVT二次绕组分为主二次绕组和辅助二次绕组，《DL_T_474.3-2006现场绝缘试验实施导则介质损耗因数tanδ试验》规定“试验时加压绕组一般选择中间变压器T1的额定输出容量最大的二次绕组，在测量C2和tanδ2时，C2和T1绕组及补偿电抗器L电感会形成谐振回路，从而出现危险的过电压，因此应在加压绕组间接上阻尼电阻R。”如果碰上二次绕组容量一样，都有阻尼电阻的情况，就不好选择了。

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因此，充分分析试验原理，通过计算合理选择二次侧试验端子及试验电压，可有效避免测量时中间变压器过载造成设备绝缘损坏事故，对设备安全稳定运行有重要意义。 二、 CVT结构和原理

CVT由电容分压器、电磁单元（包括中间变压器和电抗器）和二次接线端子盒组成。，结构有两种：单元式结构，其分压器和电磁单元分别为一个单元，中压连线外露，这种CVT可以用正接法分别测量C1、tanδ1、C2、tanδ2；整体式结构，分压器和电磁单元合装在1个瓷套内，中压连线不外露，无法使电磁单元同电容分压器两端断开，这种结构想测量C1、tanδ1、C2、tanδ2需用自激法。结构原理图如下：

简单的讲CVT就是串连电容与电压互感器的结合体。利用电容串联分压的原理，使与C2并联的电压互感器一次电压大幅降低，从而达到可以用于高电压等级的目的。 三、 自激法测量CVT的原理 测量C1等值电路 测量C2等值电路 四、 试验中的理解误区

对于CVT自激法测量介损试验高压同仁们有几个误区。 4.1 选取的测量电压是自激线输出电压。

介损电桥所选的试验电压可近似的看做是测量时中间变压器一次绕组的电压。这个电压是由电桥CN端测量，由于CN只有50 pF，比C1、C2小好几百倍甚至上千倍，所以测量时电压误差可以忽略不计。 4.2 测出数据方法就正确

测量时不注重电压和二次绕组的选择，一律辅助绕组自激，试验电压2kV。测量过程中很可能造成中间变压器过载，可能这一次并不能造成损毁，但对于状态检修，在获取设备状态的同时，又对设备造成了新的危害。 五、 试验实例

以比武用以比武用的TYD220/√3 -0.01W3电容式电压互感器下节为例进行说明，铭牌参数如下：

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厂家技术资料中说明试验电压不可超过2 kV。 5.1 试验分析

根据测量原理接线图可知

自激法测量时，电压由二次绕组加入CVT，所以要控制二次绕组不可过流。 测量C1时中间电压和δ点电压基本一样因此要控制δ点电压不超过2kV。 测量C2时δ点接近零电位，需要考虑的是中间变过流的问题。 5.2 根据铭牌算出额定值

中间变压器一次电压，U2=C1/（C1+C2）*U=18.939 kV 中间变压器一次电流，I=600/U2=31.68 mA

二次电流，I1a-1n=I2a-2n=I3a-3n=150/（100/√3 ）=2.598 A Ida-dn=150/100=1.5 A

5.3试验电压、电流的选择

试验电压US≤2 kV且为了测量准确性US应该尽量大； 试验时中间变压器电流I1≤31.68 mA

试验时自激线加的电流≤2.598 A（主二次绕组）或≤1.5 A（辅助二次绕组）

试验使用泛华AI-6000K型自动抗干扰电桥，该电桥会自动45Hz和55Hz各测试一次。自激法可选电压0.5/0.6/0.8/1/1.5/2/2.5/3/3.5/4 kV。 5.4 二次绕组的选择及试验电压计算 （a）单独在主二次绕组上加压时

中间变压器变比：K=139/（100/√3 ）=328.03

中间变压器一次侧电流：I1max=I2max/K=2.598/328.03=7.92 （mA） 中间变压器一次侧可施加电压：

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US=I1max/（ωC2）=0.00792/（2*55*π*67.525*10-9）=339.40（V） 电桥没有响应的电压档位。 （b）单独在辅助二次绕组上加压时 中间变压器变比：K=139/100=1.39

中间变压器一次侧电流：I1max=I2max/K=1.5/1.39=7.92 （mA） 中间变压器一次侧可施加电压：

US=I1max/（ωC2）=0.00792/（2*55*π*67.525*10-9）=339.40（V） 电桥没有响应的电压档位。 （c）两个主二次绕组串联加压时

中间变压器变比：K=139/（200/√3 ）=1.01

中间变压器一次侧电流：I1max=I2max/K=2.598/1.01=15.84 （mA） 中间变压器一次侧可施加电压：

US=I1max/（ωC2）=0.01584/（2*55*π*67.525*10-9）=678.83（V） 鉴于电桥输出，可选择试验电压为500V。 （d）三个主二次绕组串联加压时

中间变压器变比：K=139/（300/√3 ）=109.34

中间变压器一次侧电流：I1max=I2max/K=2.598/109.34=23.76 （mA） 中间变压器一次侧可施加电压：

US=I1max/（ωC2）=0.02376/（2*55*π*67.525*10-9）=1018.21（V） 鉴于电桥输出，可选择试验电压为1000V。 （e）所有二次绕组串联加压时

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中间变压器变比：K=139/（300/√3 +100）=69.32

中间变压器一次侧电流：I1max=I2max/K=1.5/69.32=21. （mA） 中间变压器一次侧可施加电压：

US=I1max/（ωC2）=0.021/（2*55*π*67.525*10-9）=927.29（V） 鉴于电桥输出，可选择试验电压为800V。 （f）一个主二次绕组和辅助二次绕组串联加压时 中间变压器变比：K=139/（100/√3 +100）=120.07

中间变压器一次侧电流：I1max=I2max/K=1.5/120.07=12.49 （mA） 中间变压器一次侧可施加电压：

US=I1max/（ωC2）=0.01249/（2*55*π*67.525*10-9）=535.37（V） 鉴于电桥输出，可选择试验电压为500V。 （g）两个主二次绕组和辅助二次绕组串联加压时 中间变压器变比：K=139/（200/√3 +100）=87.90

中间变压器一次侧电流：I1max=I2max/K=1.5/87.90=17.07 （mA） 中间变压器一次侧可施加电压：

US=I1max/（ωC2）=0.01707/（2*55*π*67.525*10-9）=731.33（V） 鉴于电桥输出，可选择试验电压为600V。

计算试验电压时，频率使用55Hz计算的原因是防止电桥变频测量时一次电流超过额定值。 结论

通过计算结果可以看出，采取中间变压器三个主二次绕组串联加压，试验电压选取1000 V的方法（即试验方案d）进行试验，此时一二次电压、电流均满足5.3中要求，可以认为此时的试验是在合理、安全状态下进行。

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六、 结束语

采用自激法测量CVT电容量和介质损耗试验时，必须根据所试的CVT铭牌参数采用正确的试验方法（主要是试验电压的选取以及二次绕组激磁端的接线方式）测量及计算，才能保证测量的准确性及试验的安全性。 参考文献

[1] 陈天翔，王寅仲.电气试验[M].北京：中国电力出版社，2008. [2] 李建明，朱康.高压电器设备试验方法.中国电力出版社，2001.

[3] 陈化刚.电力设备预防性试验方法及诊断技术.北京：中国科学技术出版社，2001.