現(xiàn)場CVT介損值和電容量測試需注意的一些問題

1、現(xiàn)場CVT介損值和電容量測試需注意的一些問題摘要：CVT電容量和介損值測試結(jié)果會受到測試方法、環(huán)境條件、測試接線、試品本身等因素的影響而出現(xiàn) 偏差，使得所測數(shù)據(jù)不能正確反映CVT各元件絕緣狀況，本文通過具體案例并結(jié)合理論分析，說明只要在CVT 介損值和電容量測試過程中選擇正確的試驗方法（如自激法）并注意某些問題，就能取得較準(zhǔn)確的試驗數(shù) 據(jù)，并能通過對試驗數(shù)據(jù)的比較分析正確判斷CVT各元件的絕緣狀況。關(guān)鍵詞：CVT；自激法；分壓電容器；中間變壓器；電容量；介損值1引言CVT是電容式電壓互感器的簡稱，由電容分壓器和中間變壓器兩部分組成。中間變壓器 將分壓電容器上的電壓降低到所需的二次電壓，供繼電保

2、護(hù)、計量和測量等回路使用。因CVT 具有絕緣強(qiáng)度高、能夠降低雷電沖擊波頭陡度、避免與系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振、造價低且能兼作 耦合電容器用于載波通信等優(yōu)點，而廣泛應(yīng)用于我國110kV及以上電力系統(tǒng)。做為電力系統(tǒng)重要的一次設(shè)備，CVT絕緣性能穩(wěn)定與否直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全運(yùn) 行，而分壓電容器電容和介損值的變化量是衡量CVT絕緣性能的重要指標(biāo)，CVT分壓電容量 發(fā)生變化或介損值異常升高有可能引發(fā)繼電保護(hù)動作甚至CVT爆炸事故，國標(biāo)電氣裝置安 裝工程 電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)GB 50150及電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程DL/T 596對其電 容量的變化及介質(zhì)值均作了嚴(yán)格的規(guī)定。因此，在現(xiàn)場交接試驗和預(yù)防性試驗中準(zhǔn)

3、確測量 CVT電容量及介損值是非常重要的。2 CVT結(jié)構(gòu)及原理接線圖2.1 CVT結(jié)構(gòu)CVT結(jié)構(gòu)有分裝式和疊裝式兩種。分裝式由電容分壓器構(gòu)成一個單元，電抗器和中間變 壓器構(gòu)成另一個單元，分開安裝；疊裝式將電容分壓器單元疊置在電抗器單元上，聯(lián)成一體。 疊裝式CVT又有兩種情況：一種是下節(jié)電容器瓷套有中間電壓引出端子，該端子專供試驗使 用，一種是無引出端子。目前國內(nèi)普遍使用的是疊裝式CVTO2.2 CVT原理接線圖CVT原理接線，以某500kV CVT為例，如圖1所示。圖1某500kV CVT原理接線圖3自激法測試CVT介損和電容量圖1某500kV CVT原理接線圖3.1常規(guī)方法測試CVT介損及電

4、容量的弊端疊裝式CVT有中間電壓引出端子的試驗方法比較方 便，無引出端子的（中間變壓器高壓繞組端與（的上端連 接點在油箱內(nèi)，無法解開）現(xiàn)場無法用常規(guī)試驗方法分 別測量主電容c1及分壓電容c2的電容量和介損值。以往現(xiàn) 場采用整體反接線測試方法，但該測試方法有很多弊端。 反接線的缺點是被試設(shè)備高壓電極及引線對地雜散電容 與被試設(shè)備電容并聯(lián)，將產(chǎn)生測量誤差，尤其是被試設(shè) 備容量較小時，誤差會更大，更主要的是反接線測得的 數(shù)據(jù)為主電容C1及分壓電容C2的串聯(lián)值，包括中間變壓器 電容量及介損值，一旦某個元件出現(xiàn)問題，很難做出準(zhǔn) 確判斷。因此所得數(shù)據(jù)不能正確反映各元件絕緣狀況。3.2測試CVT介損值及電容

5、量的自激法簡介基于常規(guī)方法現(xiàn)場測試CVT介損及電容量的弊端，電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程DL/T 596 修訂說明中推薦使用電磁單元本身作為試驗電源的自激法對chc2進(jìn)行分別測量，這就是自 激法測試CVT介損及電容量的由來。1 2所謂自激法是針對下節(jié)電容器瓷套無中間電壓引出端子的疊裝式OVT測試介損和電容量 的一種方法。利用中間變壓器替代常規(guī)試驗方法用的電壓互感器進(jìn)行升壓，即從CVT中間變 壓器二次繞組加壓，通過CVT自身中間變壓器獲得所需試驗電壓，以滿足利用介損測試儀對 分壓電容器介損值和電容量的測量。目前國內(nèi)多采用AI-6000型介損測試儀對CVT的和做 自激法測量，先測量C1，然后自動倒線測量

6、C2，并自動校準(zhǔn)分壓影響。123.3自激法原理接線2自激法測量C1、C2接線圖如圖2、圖3所示。圖2自激法測就G原理圖圖3自徽法洲U 4 .原理圖4現(xiàn)場CVT自激法測試需注意的一些問題4.1自激法試驗方法本身需注意的幾個問題試驗時應(yīng)在接有阻尼電阻的輔助繞組afxf加壓，因阻尼器的額定功率一般為400W，二次電流不能超過4A。分壓電容器C2的下端點(圖1中5位置)的絕緣水平較低，出廠時工頻試驗電壓為4kV,同 時中間變壓器的一、二次繞組的最大熱容量僅為2kVA，即允許通過的最大熱穩(wěn)定電流不 能超過150mA，否則會燒損繞組。試驗電壓不能加得太高，要嚴(yán)格控制在3000V以下，通常取2.5kV。由于

7、存在諧振和容升效應(yīng)，不能簡單地用變比衡量中間變壓器一次側(cè)電壓CVT分壓電 容的容量很大(40000pF)，幾伏電壓加在二次側(cè)，一次側(cè)電壓就能達(dá)上千伏。因5位置的保護(hù)球隙放電電壓只有1kV，試驗時應(yīng)將其間隙距離調(diào)大，試驗后再將間隙 距離恢復(fù)。測C1時高壓線芯和屏蔽帶高電壓，Cx線芯和屏蔽是電低壓。測C2時高壓線芯和屏蔽、Cx線芯和屏蔽都是低電壓。高壓線應(yīng)懸空不能接觸地面，否則其對地附加介損會引起誤差，可用細(xì)電纜連接高壓插 座與CVT試品并懸掛起來。在測量C2介損值時，分壓電章2與中間變壓器的一、二次繞組電感及補(bǔ)償電抗搬電感形 成諧振回路，可能會出現(xiàn)危險的過電壓，AI-6000型介損測試儀具有高壓

8、電壓、高壓電 流、低壓電壓和低壓電流四個保護(hù)限制功能，可準(zhǔn)確調(diào)制電壓，確保試驗儀器和被試設(shè) 備的安全。4.2環(huán)境條件對測試結(jié)果的影響多數(shù)試驗人員在進(jìn)行CVT介損和電容量測試時，只關(guān)注環(huán)境溫度和濕度的影響，而對其 它環(huán)境條件關(guān)注較少，下面的例子即可說明其它環(huán)境條件對CVT介損和電容量測試也很重要。 案例1： 2010年3月對某220kV變電站型號為WVB220-10H的CVT進(jìn)行介損值和電容量測試。使用 AI-6000型介損測試儀，用自激法在輔助繞組afxf加壓，使CVT分壓電容器C2的下端點5處產(chǎn) 生2.53kV電壓，試驗過程中CVT中間變壓器內(nèi)部有輕微的“啪啪”放電聲，但能正常測出 電容量和

9、介損值，重復(fù)試驗現(xiàn)象一致。后經(jīng)解體發(fā)現(xiàn)電容分壓器中分壓電容02末端N與中間 變壓器尾端N連線間距離過近，且有放電痕跡，據(jù)此判斷試驗時該處產(chǎn)生放電聲響。該故障屬于產(chǎn)品質(zhì)量問題，廠內(nèi)裝配時沒有滿足相關(guān)工藝要求。出廠試驗和現(xiàn)場交接試 驗應(yīng)能發(fā)現(xiàn)此問題卻未能發(fā)現(xiàn)，了解到的原因如下：按出廠試驗程序，本應(yīng)在3VT誤差試驗 之后進(jìn)行的介損值和電容量測試，安排在誤差試驗之前進(jìn)行，此時的CVT中與N點鄰近的調(diào)節(jié) 繞組尚未接入，故自激法試驗時不會產(chǎn)生放電現(xiàn)象，因而未能發(fā)現(xiàn)此缺陷；在投運(yùn)前的交接 試驗期間，現(xiàn)場附近有施工作業(yè)，背景噪音較大，在測試介損值和電容量均無異常的情況下， 背景噪音很大的環(huán)境，試驗試驗人員難以

10、聽到如此輕微的放電聲，也未能發(fā)現(xiàn)此問題。所以在安排現(xiàn)場CVT測試時應(yīng)盡可能避開較大的噪聲環(huán)境;在保證安全的情況下，試驗過 程中安排專人靠近被試品下方，仔細(xì)聆聽試品內(nèi)部是否有異常聲音，以便及時發(fā)現(xiàn)此類設(shè)備 缺陷問題。另外，現(xiàn)場進(jìn)行CVT測試時，常常需要在被試品周圍搭設(shè)腳手架，以便測試接線。而腳 手架與被試品間距離太近時(尤其是腳手架靠近各節(jié)電容連接法蘭部位時)，往往造成試驗 數(shù)據(jù)偏差過大。案例2： 2013年6月份進(jìn)行委內(nèi)瑞拉比西亞電站項目230kV升壓站24只CVT測試時，因腳手架搭 設(shè)原因，造成8只CVT測試數(shù)據(jù)偏差過大，通過調(diào)整腳手架搭設(shè)位置重新進(jìn)行測試。測試數(shù)據(jù) 見下表1：表1委內(nèi)瑞拉比

11、西亞電站230kV站CVT測試數(shù)據(jù)CVT電容 器編號出廠值(pF)腳手架與電容器間距較近時數(shù)據(jù)調(diào)整腳手架與電容器間距后數(shù)據(jù)腳手架與法蘭間距(mm)C (pF)與出廠值差別(%)調(diào)整后腳手架與法蘭間距(mm)C (pF)與出廠值差別(%)03T5592U102872201293025.69510104101.2003T5596U101552371238021.91500102601.0303T5590U103172301274023.49498104501.2903T5594U102212391246021.91513103200.9703T5612U100902551198018.735151

12、01800.8903T5608U101052341256024.30520102101.0403T5610U102092281274024.79512102900.7903T5606U10165235125202313由表1可見，腳手架與電容器間距小于250mm時，測試試品電容量與出廠值偏差均在20% 以上，而當(dāng)腳手架與電容器間距大于500mm時，測試試品電容量與出廠值偏差只有1%左右， 所以進(jìn)行CVT測試時，周圍物體對其電容量的影響還是比較大的，在試驗準(zhǔn)備階段應(yīng)考慮這 些影響因素，并采取相應(yīng)措施，以取得較準(zhǔn)確的測試數(shù)據(jù)。4.3測試線接觸不良對介損試驗結(jié)果的影響正常情

13、況下,CVT的分壓電容器C2可以等效為一個電阻Rx和電容Cx的串聯(lián)電路，如圖4所 示。此時C2的tg52=3CxRx，而電橋的測量線“Cx”與接線端子接觸不良就相當(dāng)于在這個回 路中又串聯(lián)了一個附加電阻Rf,其等值電路圖如圖5。電橋砧端蘭 日電E 電橋冬呻圖4 C2的等值電路圖圖5與C2接觸不良的等值電路圖這時所測量的C2中：tg52=3CxRx+3CxRf，正是因為Rf的影響，使測量結(jié)果增加7sCxRf 的測量誤差。通常220kV CVT分壓電容（的數(shù)值是55000pF-65000pF,當(dāng)Rf=50Q時，測量誤差 CxRf0.1%，即當(dāng)接觸電阻達(dá)到50Q時就可以使C2的tg&2增加0.1%，當(dāng)

14、Rf=100Q時，測量 誤差xR產(chǎn)0.2%，而對于膜紙復(fù)合絕緣的電容器，其介損的標(biāo)準(zhǔn)值為不大于）.2%，此時的 誤差就已經(jīng)達(dá)到了 0.2%，已經(jīng)嚴(yán)重影響了測試結(jié)果的正確性。因此在測量CVT分壓電容器的介損時，一定要認(rèn)真檢查測量線是否接觸良好，否則可能 會得到與實際值相差很大的數(shù)據(jù)，甚至得到錯誤的結(jié)論。案例3：對某110kVCVT進(jìn)行預(yù)防性試驗時，用介損電橋正接法測量分壓電寄2的電容量和介 損值，發(fā)現(xiàn)其介損值超過電力部DL/T596-1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程的規(guī)定值tg5W0.2%（膜紙絕緣耦合電容器的介質(zhì)損耗應(yīng)不大于0.2%）。該CVT的試驗結(jié)果如表2所示。表2某110kV CVT電容量

15、和介損值試驗結(jié)果C1C2試驗電壓（kV）1010tg 5(%)0.0850.8583Cx (pF)870632936試驗人員查找介損超標(biāo)的具體原因，對試品檢查時發(fā)現(xiàn)，該CVT的5接線端螺栓銹蝕嚴(yán) 重，隨后進(jìn)行了螺栓銹跡的清除，并確保測量引線接觸良好。再次試驗，測試結(jié)果為：tg 5=0.082%，C2=32940pF?？梢娊?jīng)過處理后，測得的CVT的試驗數(shù)據(jù)符合規(guī)程要求。因此在測量大電容小介損試品時，必須注意因測量引線接觸不良造成的偏大誤差，尤其 當(dāng)實測介損值不合格時必須排除引線接觸電阻的影響。4.4中間變壓器對介損測量的影響在對CVT測試中，中間變壓器會對分壓電容器的電容量及介損值測試結(jié)果產(chǎn)生影

16、響，且 在不同測量接線時其影響也不同。以圖1為例，疊裝式CVT電容C13和裝在一個瓷套里并與中間變壓器相連，A點一般沒有 引出點，這就給測試分壓電容帶來了困難。由于入點無法作為屏蔽點引出，只能用5端或Xl 端作為屏蔽點，但由于中間變壓器的存在，將有電流通過中間變壓器一次繞組、二次繞組及 地之間的耦合電容流入地，這部分電流無法屏蔽，這樣就會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。實測結(jié)果 表明：若將Xl點懸空以5點為屏蔽點，測量結(jié)果會使電容量減小，介損值偏大較多；若將中 間變壓器的一次或二次繞組短接，測量結(jié)果就基本上等于真實值。同樣用正接法測量3串（ 時，中間變壓器狀態(tài)也嚴(yán)重影響測量結(jié)果，例如X點懸空，一次繞組、二

17、次繞組不短接時將 得到負(fù)的介損值。L在測量CVT分壓電容的介損時，中間變壓器會對測量結(jié)果產(chǎn)生不利影響，其影響的偏差 方向及大小與中間變壓器的一次對二次繞組及地的阻抗特性有關(guān)。為減小中間變壓器對CVT 分壓電容介損測量的影響，對于c“、c12的測量，可采用xl端屏蔽法；對于c13與串聯(lián)的測量， 可采用xl端懸空并短接中間變壓器的一次或二次繞組的方法。24.5中間變壓器的測試和疊裝部分整體測試需注意的問題中間變壓器的介損測試可采用圖6的接線。試驗時X點必須與地斷開（油箱應(yīng)接地），所有 低壓繞組首尾短接并接地，球隙S的放電電壓調(diào)至34kV,試驗電壓保持在2.5 kV。這種接線 高壓回路仍是諧振回路，

18、試驗時必須小心避免諧振發(fā)生。被試回蹴13和C2并聯(lián)后與中間變壓器高壓繞組對鐵心、外殼和二次繞組的電容串聯(lián)，因C13+C2CB，因此測得的tg5近似為 中間變壓器高壓繞組對鐵心、外殼和二次繞組的介損，由于中間變壓器的高壓繞組無法首尾短接，tgS中含有鐵心損耗，故誤差較大。圖6測量中間變壓器介損的接線圖I 產(chǎn)咬日變供J圖6測量中間變壓器介損的接線圖I 產(chǎn)咬日變供J圖7測量疊裝部分電容和介損的接線圖為避免發(fā)生諧振，有些廠家建議整體測量下節(jié)分壓電容器連同中間變壓器的電容和介 損，測量接線如圖7所示。由于中間變壓器高壓繞組對鐵心、外殼和二次繞組的電容的分流， 使得流過C13的電流與流過C2的不同，故測出

19、的整體電容值并不等于C13與的并聯(lián)值，tgS也 不是C13和C，目串聯(lián)的介損，而是在特定試驗接線下的整體的介損。測試結(jié)果只能用于不同時 間同樣試驗接線下相互比較，而與解體試驗結(jié)果比較一般相差較大。又因：2比C13大得多，這 種接線很難發(fā)現(xiàn)電容器及電磁單元的缺陷，如某文獻(xiàn)介紹在測得整體介損合格的情況下電 容器C2的介損卻嚴(yán)重超標(biāo)。測試CVT電容分壓器各部分的電容及介損值是檢查其絕緣狀況的有效方法，當(dāng)電容器串 聯(lián)或并聯(lián)時，往往因電容量的差異使某部分存在的缺陷難以檢出，故必須對每部分進(jìn)行測 量。無中壓引出端子的CVT,其下節(jié)分壓電容的測量只能采用自激法，試驗時必須避免危險 的諧振過電壓。電磁單元的絕

20、緣缺陷只能帶分壓電容進(jìn)行測量，測量誤差較大。4.6必須重視CVT電容量的變化案例4： 2000年8月至9月期間，華北某變電站220kV CVT運(yùn)行中，保護(hù)發(fā)信號顯示二次開口三 角電壓異常升高，現(xiàn)場測量三相CVT二次電壓C相電壓偏低，時隔不久B相也發(fā)生類似現(xiàn)象， 為了分析原因，對3相CVT進(jìn)行了介損和電容量測試。介損值均正常，兩相電容值偏大。電容 量測試結(jié)果如下表3：表3某220kV CVT電容量測試結(jié)果（單位：pF）相別C1C12C2C總（計算值）C2/C總C變化量（）2A80992088076244732210.410.43B82562175282507750510.998.68C83842

21、196982066760710.798.10注：名牌電容量參數(shù) C總=7300pF、C1=8077pF、C75920pF由表3數(shù)據(jù)可看出，A相電容值與名牌電容值相吻合，而B、C相電容值比額定值均偏大， 其中B相CVT的C2的電容變化量達(dá)到了8.68%。分析認(rèn)為B、C相CVT電容器內(nèi)部元件可能擊穿， c2/c總為電容分壓器的分壓比，電容器分壓和電容量成反比，c2增加較多，分壓比越大導(dǎo)致中間變壓器一次側(cè)電壓降低，輸出電壓也隨之降低，B、C相分壓比均大于A相，因此運(yùn)行中其 二次電壓也低于A相，符合CVT運(yùn)行中的故障現(xiàn)象。在隨后對B相CVT的下節(jié)電容器進(jìn)行解體時，發(fā)現(xiàn)下節(jié)電容器共由72個電容器元件串聯(lián)

22、組 成（其中包括（的16個電容器元件和C12的56個電容器元件）。分別測量各單個元件的電容量， 確認(rèn)共有4個元件擊穿，一個元件放電痕跡輕微，其它3個元件放電損壞嚴(yán)重，其中C2部分有 2個元件擊穿。通常CVT每節(jié)電容器由7090個電容器元件串聯(lián)組成，每擊穿一個元件，造成 總?cè)萘孔兓?.11.4）%，串聯(lián)元件越多，擊穿一個元件造成總電容量變化越小。C12和上節(jié)電容器串聯(lián)組成C根據(jù)單個元件電容量為LpFC的額定電容量為8077pF， 可計算出大約由145個元件組成。部分每擊穿一個元件，q電容量變化只有1/145=0.7%， 對二次電壓的影響較小，而（部分每擊穿一個元件，C2電容量變化為1/16=6

23、.25%，對二次電 壓的影響很大，足以使運(yùn)行中電壓互感器三相開口三角電壓超過定值，引起繼電保護(hù)動作。本案例說明，如果能事先了解被試CVT運(yùn)行情況（三相開口三角電壓是否出現(xiàn)過異常升 高、CVT二次電壓是否有降低、三相電壓是否出現(xiàn)嚴(yán)重不平衡的現(xiàn)象等），結(jié)合對CVT電容量 的測量和歷史比較，能夠有效發(fā)現(xiàn)電容器內(nèi)部元件故障。如發(fā)現(xiàn)電容量變化較大，在排除了 測試原因造成的誤差后，也不能機(jī)械地執(zhí)行規(guī)程中電容值變化量不超過5%的規(guī)定，應(yīng)對 電容器各部分分別進(jìn)行試驗（分別測量和C2的電容量），并對測量結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真分析。歷 史比較電容量變化率大于2%時，應(yīng)引起注意并在試驗報告中注明。5結(jié)論5.1采用自激法測試C

24、VT介損和電容量時，必須注意本文4.1所列自激法試驗方法本身需注意 的幾個問題。5.2在安排現(xiàn)場CVT測試時應(yīng)盡可能避開較大的噪聲環(huán)境，在保證安全的情況下，試驗過程中 安排專人靠近被試品下方,仔細(xì)聆聽試品內(nèi)部是否有異常聲音，以便及時發(fā)現(xiàn)此類設(shè)備缺陷 問題；周圍物體對CVT電容量的影響還是比較大的，在試驗準(zhǔn)備階段應(yīng)考慮這些影響因素， 并采取相應(yīng)措施，以取得較準(zhǔn)確的測試數(shù)據(jù)。5.3在測量CVT分壓電容器的介損時，一定要認(rèn)真檢查測量線是否接觸良好，否則可能會得 到與實際值相差很大的數(shù)據(jù)，甚至得到錯誤的結(jié)論。尤其在測量大電容小介損試品時，必須 注意因測量引線接觸不良造成的偏大誤差，實測介損值不合格時必須排除引線接觸電阻的影 響。5.4在測量CVT分壓電容的介損時，中間變壓器會對測量結(jié)果產(chǎn)生不利影響，其影響的偏差 方向及大小與中間變壓器的一次對二次繞組及地的阻抗特性有關(guān)。為減小中間變壓器對CVT 分壓電容介損測量的影響，對于c“、c12的