带电测试电容式电压互感器介损的应用研究

1、带电测试电容式电压互感器介损的应用研究             带电测试电容式电压互感器介损的应用研究姬黎波1，王红斌2，王祖林1 （1广东省广电集团有限公司佛山供电分公司，广东佛山528000； 2广东省电力试验研究所，广东广州510600）    摘要：介绍了使用RCD1B型在线检测仪进行电容式电压互感器绝缘带电测试的方法，对现场带电测试数据的异常情况进行了分析。根据试验室模拟试验结果，研究了测量两电容式电压互感器分压电容之间介损差值的带电测

2、试方法，并分析了现场带电测试电容式电压互感器的有效性和可靠性。    关键词：电容式电压互感器；绝缘；带电测试目前，对电流互感器、套管、金属氧化物避雷器、电容式电压互感器（capacitor voltage transformer）或耦合电容器等电容型设备，用RCD1B在线检测仪进行带电测量两个同相电容型设备的介质损耗差值（tanxtann）和电容比（CxCn）的工作，已取得初步成效。但由于电容式电压互感器结构特殊，它由电容分压器、中间变压器、阻尼器等部分组成，所以在以往停电预防性试验时一般只能采用“自激法”进行测量。因应用常规方法对其进行带电测试结果都不甚理想，

3、因而能否对其可靠和有效地进行带电测试，成为全面开展此项工作的关键。1测试介绍国内外已进行带电测试的经验表明，对于检测结果的判断，发展趋势的综合分析更为重要，采用相对测量、综合分析的诊断方法能够有效消除各种外部因素对测量结果的影响。使用RCD1B型检测仪，可以测量同相电容型设备之间的介质损耗差值和电容量比值，根据其介质损耗差值及电容量比值的大小结合其变化趋势，可以有效检测设备的绝缘状况。RCD1B型带电检测仪采用穿心电流互感器，现场需要从被试设备末屏取电流信号进行测试。目前变电站运行的电容式电压互感器主要应用在线路上，通常有两种产品：一种是西安某电器厂制造的，其内置中间变压器一次绕组末端引至接线

4、板上，在外部接地；另一种是桂林某电器厂制造的，其内置中间变压器一次绕组末端通过油箱内部接地。因此，对西安厂生产的电容式电压互感器进行带电测试，信号取样可采用图1所示方式1或方式2，桂林厂生产的只能采用方式2。两种产品的方式和相对比较法测试数据如表1所示。膜纸电容器的行标（DLT5961996）规定预试介损值、电容量变化范围分别要求是不超过02和±5，佛山供电分公司把介损值标准放宽到03，综合分析预试计算值和带电测试数据可知：a）根据接线方式51，11，33，44的测试结果，能容易地判断电容器电容量和介损值是否超标；b）根据接线方式53，22，54，34的测试结果，判断电容器介损值是否

5、超标比较困难，但能容易判断出电容器电容量是否超标。 针对上述情况，笔者进行了试验室模拟试验，接线方式见图2。在试验室内，通过将西安厂产品的电容器串联可变电阻器（R1和R2）、可变电容器（C3和C4），改变电容器C1和C2的介损值（tan）和电容量，用自激法测得电容器C1和C2的电容实测值，理论计算出总电容和介损值。随后，对试品施加635 kV试验电压，利用高压标准电容器（电容为4967 pF）作为参考设备进行模拟带电测试，探求电容式电压互感器的带电测试方法及测试的有效性。试验室模拟测试表明，如果采取适当的接线方式对电容式电压互感器进行带电测试可以反映其绝缘的变化情况，具有足够的灵敏度。测试结果

6、如表2、表3所示。2中间变压器、阻尼电阻对带电测试结果的影响分析电容式电压互感器的C1和C2构成电容分压器；补偿电抗器和中间变压器的漏抗之和与分压器等值容抗构成串联谐振回路，提高带负载能力；阻尼器起到衰减抑制电容式电压互感器内部铁磁谐振的作用。早期阻尼器是纯电阻型的，阻尼效果好，但影响二次输出容量；后期为谐振阻尼型，由一电感器（L0）和电容器（C0）并联后，再与一电阻器（R0）串联。对于工频50 Hz分量，L0和C0发生并联谐振，等效一高阻抗，R0不吸收功率；发生分频谐振时，R0吸收功率，起到阻尼作用。但由于L0和C0的储能作用使得电容式电压互感器瞬变响应特性变差，因此新产品采用速饱和型阻尼器

7、。速饱和型阻尼器由非线性电抗线圈构成，正常运行时，阻尼器几乎开路；电压升高和发生分频谐振时，电抗呈低阻，起到阻尼作用。目前，现场安装的西安厂电容式电压互感器产品采用谐振阻尼型，桂林厂电容式电压互感器产品采用纯电阻型，电阻约333（300 W）。对于西安厂产品，可以忽略阻尼电阻影响，中间变压器等效于一个串联的激磁电抗和电阻，相对C2的容抗，激磁电抗对所测总电流影响很小，而较小的阻性分量，对介损值的测量不会产生大的影响。    对于桂林厂产品（TYD-110/-0.007），不能忽略阻尼电阻的影响，阻尼电阻（333）折算到高压侧为R333×1302，导致电容

8、器C2（其电容C20035F）的电流产生角度为的相移。这一计算值与现场测试结果（1406）大致吻合。3带电测试方式11和22（简称常规法）的有效性和局限性常规带电测试方法是通过两个电容器末端抽取电容电流信号，进行相对比较测试。试验室内的模拟试验采用标准电容器（电容为4967 pF）代替电流互感器（或其中一个电容式电压互感器）。试验表明：对西安厂产品进行带电测试，信号取样分别采用方式1和2，测得的介损差值和电容比与理论计算结果有较小差异，但都能反映电容器总介损和总电容的变化；对于桂林厂产品信号取样仅能采用方式2，从现场带电测试结果分析也能反映出电容器的总电容变化情况，但判断电容器介损值是否超标比

9、较困难。    电容器C2的电容（C2）约等于C1的电容（C1）4倍。其总电容C和tan计算公式如下：当电容器C2的电容变化超过±5、介损变化超过05时，总电容、总介损只能发生15的变化。采用方式11的测量结果只反映其总变化，且主要反映C1的变化，不能灵敏地反映C2的介损和电容变化。然而，佛山供电分公司曾统计出C2的介损超标故障率高于C1。通过红外测温，相角的相对变化。测试时，在电容式电压互感器二次侧并联2F的纯电容负载，通过测量两个电容式电压互感器负载电流之间的大小和相位差，间接比较了两个电容式电压互感器之间的二次输出变比和相角差。电容式电压互感器原理

10、结构图和等效电路图如图3所示。     设：U为系统电压，为C2一端口的开路电压；XS为中间变压器的漏抗，XL为补偿电抗器的电抗；C1的介损值为R1 C1（其中R1为电阻器R1的电阻，C1为电容器C1的电容），等效于C1和R1串联；C2的介损值为R2 C2（其中R2为电阻器R2的电阻，C2为电容器C2的电容），等效于C2和R2串联；tan为U和之间的相角差正切值。且XS，忽略变压器T的角误差时，有    可见：以系统电压为参照量，当电容式电压互感器电容发生介损变化时，110kV西安厂、桂林厂电容式电压互感器产品中间变压器输出相移的正切

11、值变化分别为4×（tan1tan2）5和38×（tan1tan2）48。当然，也可以类推到220kV电容式电压互感器。当电容器C1和C2的介损变化相等时，中间变压器输出相移的正切值变化为零。在模拟试验中，改变C1和（或）C2的介损时，用标准电容器代替电流互感器作为参考量，对西安厂电容式电压互感器信号取样采用方式3，测得的结果与上述理论推导一致。另外，改变C1或C2的电容量，相当于电容式电压互感器输出变比值变化，在此不再详述。5影响现场带电测试结果稳定性的其它因素51系统电压波动由于电容式电压互感器能在0912 UN下，都满足测量准确度，且中间变压器的励磁特性在UN附近线性较

12、好。当系统电压波动时，几乎不影响电容式电压互感器的带电测试数据。在试验室模拟系统电压波动试验中，得以证实。52二次负载试验在现场合和切电容式电压互感器的二次负载，证实由于二次输出电压一般仅被重合闸和同期（微机保护）控制用，负载较小且稳定，对电容式电压互感器的带电测试数据几乎不产生影响。53中间变压器匝间短路电容式电压互感器电容量不变时，二次输出电压变高，励磁电流变大，所测总电容变小。即用方式11（方式22）或方式33（方式44）测得电容量比值变化明显。54补偿电抗器匝间短路中间变压器空载正常运行时，由于励磁阻抗远大于补偿电抗，二次输出电压幅值变化不大；其电抗值（大约是中间变漏抗的7倍）加上中间

13、变漏抗后，不能补偿电容式电压互感器的电容量，使电源内阻抗变大，带上负载（或人为加大负荷），二次输出电压降低明显。怀疑有此故障时，可通过与同类型电容式电压互感器比较负载特性来进行判断。即33测得的电容比变化明显。6结语a）对于电容式电压互感器的带电测试，最好在相同厂家和型号之间进行测试比较。因此，同一变电站里的电容式电压互感器安装和改造时，宜采用相同厂家和型号的产品。b）设电容式电压互感器中C2C1k，用带电测试方式33（或方式44），测得介损差值为k（tan1tan2）（k1）。c）对于西安厂生产的电容式电压互感器的带电测试信号取样，建议采用方式1。d）对于西安厂生产的电容式电压互感器，采用带电测试方式11和方式33，能可靠、灵敏地判断电容式电压互感器里电容器C1和C2的电容和介损变化是否超标，并能测出中间变压器、补偿电抗器匝间短路故障。e）对于接有纯电阻式阻尼器的桂林厂生产的电容式电压互感器，采用带电测试方式22和方式44，能判断电容器C1和C2的相对介损变化及总电容变化是否超标，同时也能测出中间变压器、补偿电抗器匝间短路故障。f）采用带电测试方式12（或方式52）时，纯电阻式阻尼器是造成测得桂林厂电容式电压互感器产品的介损值与停电预试计算值无法进行比较的主要原因。g）110 k V电容式电压互感器的带电测试方法，可以类推到220 kV电容式电压