麻守孝，蘇進(jìn)勝，張云鳳，馬守豐，蔣自金

(1.宜賓電業(yè)局，四川 宜賓 644000;2.西寧供電公司，青海 西寧 810001;3.青海省電力公司檢修公司，青海 西寧 810001)

0 概述

電容式電壓互感器(capacitor voltage transformer，CVT)廣泛應(yīng)用于工頻50 Hz的高壓和超高壓中性點直接接地電力系統(tǒng)中，作為電壓及功率測量、繼電保護(hù)和自動裝置抽取電壓信號。其總體上可分為電容分壓器和電磁單元兩大部分，電容分壓器由主電容及分壓電容組成，電磁單元由中間變壓器、補(bǔ)償電抗器、限壓裝置和阻尼器等組成，如圖1所示。根據(jù)電容分壓器和電磁單元的組裝方式，可分為疊裝式和分裝式兩大類，目前國內(nèi)常見電容式電壓互感器大都采用疊裝式結(jié)構(gòu)。疊裝式是電容分壓器疊裝在電磁單元油箱之上，電容分壓器的下節(jié)底蓋上有一個中壓出線套管和一個低壓端子出線套管，伸入電磁單元內(nèi)部將電容分壓器中壓端與電磁單元相連［1］。

電容分壓器采用戶外式瓷套外殼，內(nèi)裝經(jīng)過高真空浸漬處理的若干元件串聯(lián)組成的電容芯子，元件由電容器紙和聚丙烯薄膜組成的復(fù)合介質(zhì)與鋁箔卷繞而成。瓷套內(nèi)灌注12烷基苯等絕緣油，并裝有金屬膨脹器，瓷套內(nèi)的絕緣油預(yù)加了一定的油壓以補(bǔ)償油體積隨溫度的變化。220 kV電壓等級的電容式電壓互感器有兩個主電容C11和C12，電容C12和分壓電容C2是裝在同一個絕緣瓷套內(nèi)，分壓電容器C2的高壓端和低壓端引線分別通過瓷套由電容器底板引出，接到電磁單元中間變壓器的一次繞組高壓端和二次端子接線板上的δ通訊端。

電容式電壓互感器底部的金屬箱為電磁裝置，箱體內(nèi)裝有中間變壓器、補(bǔ)償電抗器、限壓裝置和阻尼器等。箱體內(nèi)灌注絕緣油，油面至箱頂預(yù)留有規(guī)定的空間距離，以補(bǔ)償絕緣油體積隨溫度的變化。中間變壓器二次繞組由電磁裝置側(cè)面的接線盒引出。阻尼器由電阻、電感、電容元件組成諧振型或速飽和型阻尼器，長期接在輔助二次繞組兩端。補(bǔ)償電抗器與分壓電容C2組成串聯(lián)諧振回路，以消除高次諧振波，同時能抑制諧波的放大，減小電壓波形畸變;當(dāng)系統(tǒng)電壓波動時，不至于影響互感器電壓比的變化。

圖1 CVT電氣原理圖

1 電容分壓器介質(zhì)損耗因數(shù)測試的意義

絕緣介質(zhì)在高電壓作用下，都有能量損耗，這些損耗稱為介質(zhì)損耗。介質(zhì)損耗會使絕緣材料溫度上升，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)p耗越大，此時溫升越高，如此惡性循環(huán)。如果介質(zhì)溫度高達(dá)使絕緣體熔化、燒焦，則會使介質(zhì)失去絕緣性能而造成熱擊穿。電容式電壓互感器發(fā)生運(yùn)行事故，主要是由于生產(chǎn)廠家對電容芯子烘干不好留有較多水份，或元件卷制后沒有及時轉(zhuǎn)入壓裝，造成元件在空氣中滯留時間過長，個別電容器由于膠圈密封不嚴(yán)進(jìn)入水份，在卷制過程中碰破電容器紙，使絕緣中局部受潮或發(fā)生局部放電，聚積大量能量形成熱擊穿，從而使其內(nèi)部壓力不斷增加而超過外瓷套的強(qiáng)度所造成的。因此介質(zhì)損耗因數(shù)測試是電容式電壓互感器絕緣監(jiān)測中衡量其絕緣水平的一項重要試驗項目。

另外，運(yùn)行中的電容式電壓互感器，當(dāng)二次電壓為零或在開口繞組出現(xiàn)電壓信號時，退出運(yùn)行后應(yīng)首先檢測主電容和分壓電容的電容量及介質(zhì)損耗因數(shù)，以及中間變壓器的變壓比或電容分壓器的分壓比。運(yùn)行條件下C2和中間變壓器一次繞組電感在過電壓下易于損壞，對于一次繞組的斷線或短路故障，可以在用自激法測量電容分壓器介質(zhì)損耗因數(shù)的同時來發(fā)現(xiàn)故障［2，3］。

交接驗收試驗和缺陷檢測時，自激法測量電容式電壓互感器的主電容C12和分壓電容C2作為原始記錄存檔和故障后的分析比較有實用性。

2 介質(zhì)損耗因數(shù)測量的方法

在實際現(xiàn)場中，西林電橋測量介質(zhì)損耗因數(shù)的接線方式主要有正接線和反接線，如圖2和圖3所示。

圖2 正接線

圖3 反接線

2.1 正接線測量

當(dāng)被測試品兩端對地絕緣，高壓加在試品兩端，此時所測介質(zhì)損耗因數(shù)為試品的實際值，由于試品在高電位，試品與大地之間的雜散電容很小可以忽略。并且，此時電橋處于低電位，試驗電壓不受電橋絕緣水平限制。

2.2 反接線測量

當(dāng)被測試品一端牢固接地時，無法用正接線進(jìn)行測量，此時可利用反接線進(jìn)行測量，測量時電橋處于高電位，由于試品一端接地，非接地端與大地之間的雜散電容影響較大，此時所測值為被測試品與雜散電容并聯(lián)時的值。在反接線中雜散電容對其的影響最為嚴(yán)重。

2.3 兩種方法的比較

按正接線測量電容介質(zhì)損耗因數(shù)時，測量結(jié)果是實際被測試品的介質(zhì)損耗因數(shù)。而電容高壓側(cè)與周圍接地部分之間的電容和介質(zhì)損耗因數(shù)均被屏蔽掉(電橋正接線測量時，接地點是電橋屏蔽點)。為了在現(xiàn)場測量方便，可按照正接線直接測量介質(zhì)損耗因數(shù)，便可以靈敏地發(fā)現(xiàn)其進(jìn)水受潮等絕緣缺陷;而按反接線測量電容介質(zhì)損耗因數(shù)時，由于被測試設(shè)備本身電容小，而電容未接地端高壓側(cè)與周圍接地部分之間的雜散電容所占比例相對就比較大，也就對測量結(jié)果有較大的影響。

經(jīng)分析可知電容高壓側(cè)與周圍接地部分之間的雜散電容是導(dǎo)致反接線測量產(chǎn)生誤差最主要的原因，當(dāng)運(yùn)用適當(dāng)?shù)钠帘畏椒▽Ψ唇泳€法進(jìn)行改進(jìn)，必能將相應(yīng)的雜散電容屏蔽掉，從而得到測試品本身的電容及介質(zhì)損耗因數(shù)值，此方法定義為反接線低壓屏蔽法。

3 220 kV電容式電壓互感器主電容C11介質(zhì)損耗因數(shù)測試方法

220 kV電容式電壓互感器主電容C12和分壓電容C2可以采用自激法進(jìn)行測量。傳統(tǒng)方法在測試主電容C11時必須拆開一次高壓引線，再用正接線進(jìn)行測量，但由于電力設(shè)備的電壓等級越高，其器身也越高，引接線面積越大，感應(yīng)電壓也越高，拆除一次高壓引線需要用升降車、吊車，工作量大，拆接時間長，耗資大，且對人身及設(shè)備安全均構(gòu)成一定威脅。為提高試驗工作效率，降低安全風(fēng)險，節(jié)省人力、物力，減少停電時間，220 kV電容式電壓互感器主電容C11及耦合電容器的上節(jié)電容的介質(zhì)損耗因數(shù)可以采用不拆高壓引線反接線低壓屏蔽方法進(jìn)行測量。

3.1 220 kV白沙變電站沙高北線265電容式電壓

電容分壓器出廠試驗值為如下。

3.2 試驗前的準(zhǔn)備工作

(1)應(yīng)準(zhǔn)備的儀器設(shè)備:QS1型交流電橋、高壓靜電電壓表Q3-V、調(diào)壓器TDGC-5/0.25、電壓表0-50 V-300 V、電流表0-10 A、試驗線;

(2)準(zhǔn)備好施工“三措”、“三查”、辦理第一種工作票;

(3)交待安全措施、帶電部位、技術(shù)交底和危險點分析與控制;

(4)拆除端子盒內(nèi)的二次線，并做好標(biāo)記。

3.3 主電容C11電容量和介質(zhì)損耗因數(shù)測量

測量時符合試驗條件的良好天氣，將絕緣瓷套表面的污垢檫試干凈。使用抗干擾自動介損測試儀，將測量線Cx接至主電容 C11與C12之間的連接處，并保證接觸良好，同時上節(jié)電容器頂端必須可靠接地。采用交流電橋的反接線方式進(jìn)行測量，為了消除電場干擾、表面電導(dǎo)和高壓端對地雜散電容的干擾，應(yīng)將上瓷套下端、下瓷套上端和低電位端δ點用軟銅線屏蔽，并接到介損測試儀的屏蔽端。使干擾電流不經(jīng)過測量回路，而返回到電源側(cè)。檢查試驗接線正確，無關(guān)人員離開現(xiàn)場后，采用介損儀的反接線抗干擾內(nèi)接方式試驗。

圖4 主電容C11介質(zhì)損耗測試原理圖

電容式電壓互感器及耦合電容器低電位端δ點絕緣水平為4 kV。試驗中為了不使低電位端擊穿損壞，試驗電壓不宜過高，一般為3 kV。這里統(tǒng)計了兩年對十多臺電容式電壓互感器及耦合電容器拆除一次線和不拆線的對比、綜合分析。所測得的試驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，誤差在允許范圍之內(nèi)，符合《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》的要求。實用于現(xiàn)場預(yù)防性檢修電氣試驗，目前已取得滿意的效果。試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 兩年試驗數(shù)據(jù)對比

4 結(jié)論

由理論分析和現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)可得:在測量220 kV電容式電壓互感器主電容C11介質(zhì)損耗因數(shù)時，對上瓷套下端、下瓷套上端和低電位端δ點用軟銅線進(jìn)行低壓屏蔽，就可以采用反接線低壓屏蔽法進(jìn)行介質(zhì)損耗因數(shù)測量，且與正接線測得數(shù)據(jù)的誤差在規(guī)程允許范圍之內(nèi)。為了提高工作效率，減少停電時間，在現(xiàn)場工作時可以采用前面所介紹的方法。

［1］陳化鋼.電力設(shè)備預(yù)防性試驗方法及診斷技術(shù)［M］.北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社，2004.

［2］馬文磊.電壓互感器介質(zhì)損耗因數(shù)測量的結(jié)果分析［C］.中國電機(jī)工程學(xué)會第九屆青年學(xué)術(shù)會議，2006:739-742.

［3］邢惜波.淺談串級式電壓互感器介質(zhì)損耗因數(shù)測試［J］.廣東水利水電，2004(5):77-78.