CVT额定运行电压下介质损耗因数及电容量的测量
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妻 澉 术交流 C VT额定 运行 电压 下 介质损耗 因数及 电容量的测量 李娟绒,翁 威(陕西 电力科 学研 究 院,陕西 西安7 1 0 0 5 4)摘 要 对于电容式电压互感器(C VT)介质损耗因数以及 电容量的测量,通常采 用 自激 法对其加压 并测试。但 这种 方 法存在 许 多缺 点,本 文在分 析这 些 不足 的 同时,提 出了一种 测 量 C VT 额 定 电压 下 介 损和电容量的方法,分析 了解该方法的测量可靠性、可行性及优点。关键词 C VT;自激法;介质损耗 因数;电容量 中图分类号:T M4 5 1 文献标 识码:B文章编号 1 0 0 8 4 8 3 5(2 0 0 6)0 40 0 0 2 8 0 2 1 概 述 在电力设备预防性试验规程中,设备绝缘材料的 介质损耗 因数和电容量测量是一项十分重要 的试验 内 容,介损值的大小对 于判断设备的绝缘状态有着举足 轻重的作用。电容式电压互感器通常也称为 C V T,由 于其具有绝缘强度高、结构简单、重量轻、造价低,可兼 作电力线载波通讯或线 路高频保护 的耦合 电容等特 点,被广泛应用于 1 1 0 k V及以上高压电力系统 中。目 前现场测试 C VT的介质损耗 因数和电容量普遍采用 的是“自激法”,但 这 种方法 施加 电压 很低,有 时 难 以准 确判断设备的真实绝缘状况。本文通过分析 自激法试 验原理及其存在的 问题,提出了一种测量 C VT额定 电压下介质损耗因数 和电容量的方法,分析 了该方法 的测量可靠性及误 差原因,对正确判断设 备的绝缘状 况,保 障设备安全运行具有一定的意义。2 自激 法测 量原理及存在缺点 C VT的基本 结构如 图 1所示。C。与 C。串联分 压,C 上电压较低,根据设计不同,一般从 1 3 8 k V到 2 0 k V不 等,因此 C。的电容量一 般是 C。的 6到 1 0 倍。C:末端 J 点接载波装置。二次绕组一般为 3 组。目前现场测试 C VT的介质损耗因数和电容 量普 遍使用 的是“自激法”,其试验接线如图 2所示。国 N O H W E S T IN A E L E C T R IC P O W E R N O 4 2 0 0 6 R T C H 。接载波 T 匕 匕 匝 C1 高压 电容 器;C 2 一 中 压 电 容器;X、J 间隙接点;T一中 问变 压器;L 一 补偿 电抗器;a 1 X 1 一 主二 次 1号绕 组;R为 阻 尼器;a 2 x 2 一主二次 2号绕组;S 一保护 间 隙;a f x f 一剩余 电压绕组 图 1 电容式电压互感器结构图 j _ 一 =cf j 审 图 2 自激法测量原理图 采用 自激法可 以分别测量 C。和 C。的介质损耗因 数和电容量,但 当测 量 C 时,由于低压端子 J点的耐 压水平只有 4 0 0 0 V,所以试验时其上 电压 不能超过 维普资讯 http:/ 2 5 0 0 V,以防止损坏绝缘。从试验 回路来看,标准 电 容器 C 的 电容量 很 小(5 O p F),而 C z的 电容 量则 较大(O O 5 u F),根据电容分压原理,C:上的压降仅为 2 5 V,实际上是由标准 电容器来承受全 电压的,即 J点电 位 基本 为外 施 电压。因 此测 量 C 时 所能 施 加 最 高 电 压 只能为 2 5 0 0 V。另外 当测 量 C z时,由于 C z电容 量 大,考 虑 中间 变压器 输 出容量 限制,试 验 电压 也 只能 取 得较 低(一般 不 大于 4 0 0 0 V)。对大多数电容器 而言,介质损耗 因数几乎 与试验 电压值的大小无关。但少数油纸绝缘 电容器在额定电 压下的介质损耗 因数较低,并满足 国标要求;而在较低 电压下的值 就较大,且超过国标要求,因此对于这类 电 容 器,如 在较 低 电压下 测试 结果 不理 想,则 应补 测 额定 电压下 的介 损与 电容量。为 观察 C VT介 损 随 电 压 的 变 化情 况,笔者 对 一批 电 容式 电压 互 感 器进 行 了不 同 电压 下介 损 的测试,试 验结果 如 表 1 所 示。表 1 一 批 电 容器 不 同 电 压 下 的 t a n 实 测值 产 品 编 号 8 9 1 2 6 8 91 2 7 8 9 2 1 2 9 01 4 9 0 2 1 9 0 2 5 9 02 6 1 7 k V电压下 t a n 8 0 4 7 3 0 6 0 2 0 5 3 0 0 7 8 3 0 4 4 3 0 4 7 0 0 4 0 5 9 6 k V电压下 t a n 3 0 2 4 3 0 2 6 3 0 2 4 7 0 2 9 3 0 2 3 0 0 2 4 2 0 2 4 5 从 表 1中可 以看 出,随 着 试 验 电压 的 升 高,C VT 的介 质 损耗 因数 在逐 渐减 小。产生这 样测 试结 果 的原 因可 能 是绝 缘 纸 中有 导 电的 杂质,或 者 是 卷绕、压 紧,焊接时清洁度不够所致。在元件加工后产生了“杂质 损 耗”,当电压升 高 时,电容 电流加 大,但“杂 质损 耗”不 变,因而 t a n 随电压的升高呈下 降趋势,由“杂质损 耗”引起低电压下 t a n 增大的现象一般在设备验收中 就可以发现,对这类电容器应 以额定 电压下的 t a n 值 为准。为此,DL T 5 9 6 1 9 9 7电力设备预 防性试验 规 程 编制说 明推荐 C VT额定运行 电压下测量介质损 耗 因数及 电容 量,如果 采用 自激 法测量,显然 无 法满 足 这 个要求。3 额定 电压下 C VT介损测试 方法 3 1 试 验原 理 额 定 电压下 C VT介损 测试 试验 接线 如 图 3 所 示。试验时试验 电压从 C点引入,放电间隙的 J点接桥体,中间变压器和补偿电抗器的末端 X接地,中间变压器 二次线圈一点接地,这样对 C VT而言,试验方式与其 技术交流?正常运行时相同。这种方法可测取 C VT整体 的电容 量及介损值。T 图 3额定电压下 C V T介损测试原 理图 以试 品为 w VL l l O 一 1 O H 型 的 电 容 式 电压 互 感 器 现场测 试 为例,此 试 品 高 压 电容 C 为 0 0 1 2 5 F,中压 电容 C 为 0 0 5 F,当 C B上 加 c VT 额 定 电压 1 l O J k V时,根据电容分压原理,c。上的电压约为 1 3 k V,即是其正常运行 时的电压,那么 C 所 承受 的 电压也为其正常运行时的额定电压。取两只这种型号的 C VT并分 别测量其在不 同电 压下的介损值与电容量,试验结果如表 2、表 3所示。表 2 试样一在不 同电压下 t a n 测量值 试 验电压 k V 电容量 n F t a n S 表 3试样二在不同 电压下 t a n 测量 值 试验电压 k V 9 8 O 1 9 7 4 2 9 3 1 3 8 9 8 4 9 2 O 6 2 1 2 t a n 8 0 1 5 0 0 1 4 0 0 1 3 8 0 1 3 4 0 1 3 0 0 1 2 9 表 2和表 3的结果 再 次 验 证 了 C VT 介 损 随 施 加 电压升高而下降 的趋势。从测试结果来 看,这种 测量 方法是真实可信 的。因此,对 于 CVT如果在较 低 电 压下介损值超标,则应补测其在额定电压下的介损值,以便正确判断该设备的真实绝缘状况。3 2试 验误 差分析 试验时试验回路的等效电路如图 4所示,图中 C 为电磁单元部分引起的杂散电容。【下转第 3 2页)N OR TH WES T CHIN A E LE CTR塑IC盟POW堕ER NO 4 2 0 0 5 旨 一 一 9 9 9 9 9 9 瑚朋瑚瑚瑚瑚 一 电 一 维普资讯 http:/ i :技术交流一 的结束时间,起 始时间可修改。给水流量转储起始时 间 为 1 s。转储 数 据 的 结束 时 间是 根 据 表 内历 史 数 据 的容 量、软 盘容 量及 转储 的起 始 时间计 算得 出的,不 可 修改。在转储统计数据、顺序和追忆数据时,是将记录 仪内所存 的这 3种数据全部存入软盘。2 6通道 校验 在 每 一个通 道 设 定 好 之后,因本 记 录 仪 为 智 能 自 校准式仪表,其测量精度 由制造厂商提供保证,用户选 点检查即可。2 7 连接 测量 信号。使该 表投 入使 用。3 运行操作及 日常维护 运行 画面(测量 运算数据的显示画面)由状态显 示和数据显示构成,运行画面有曲线、棒图、巡测数显、分 页数显 和一览 数显。灞 桥热 电厂该 记 录仪运 用 一览 数 显,便 于 运行 人 员 同 时监 控 4个通 道。运 行 人 员需 要 进行 操 作 时,可 根 据 箭 头 方 向键 进 行 切换。该记 录(上 接第 2 9页)仪操作简单,全汉化 的功能菜单,友好 的人机对话 界 面,简洁、有效的帮助提示,使操作极为简单,无需专门 培训即可从容使用。内置高稳定精密基准源,随时进 行零点和满度校正,有效克服基 准随环境 和时间变化 所 产 生的漂 移。该 记 录 仪采 用 各 种 隔 离 技 术、超 大 规 模 集 成电路 及 四层 电 路 板 制作 工 艺,实 现 了高 度 集 约 化,提 高 了抗 干扰 能力,大大降 低 了故 障率。灞桥 热 电厂 6 号 机组 使 用 R XA 一0 3型 多用 数 据 显示 记 录 仪后,更 利 于监 视 运 行 参 数,事 故 分 析便 捷,省去了记录仪纸等耗材和备 品备件的使用,节省 了大 量的资金,取得了较好的经济效益。R XA一0 3型多 用 数 据 显示 记 录仪 在 实 际 使 用 中 还存在着不足之处。该记录仪在数据转储功能上除 内 置 电子 磁盘 外,还 外配 3 5英寸 软 盘驱动 器,而 3 5英 寸软盘驱动器容易损坏,3 5英寸软盘不宜长久保存,若能增加更先进可靠 的外部存储媒体,将使该 记录仪 的存储功能更加完善。收稿 日期:2 0 0 6 一O 5一O 8 (责任编辑付小平)图 4 试验误差分析等效电路图 一般情 况下 CV T 的 电磁 单元不会 影 响测量结 果。但是实测结果表 明,电磁单元出线端子 的接线方 式 对测 量结 果 有较 大影 响,其 原 因是 C。的低 压端 子 是 通过一根引线与 电磁单 元 出线端子板 上的 J端子相 连,这根低压引线与 电磁 单元 中补偿电抗器 的线圈及 其引线、油箱之间距离较近,存在着分布电容 C c,影响 了测量 结果。如果将补偿电抗器 的 x端接地后,由于 c c:,l;I c I 堕 皇 蕉 鱼 NORTHWEST CHINA ELE CTRl C POWE R 4 2 0 6 6 而 j 一 C U,所 以 j j ,即分 布 电 容 上 的 电 压 降 很 低,经分布电容入地 的电流可 以忽略不计,对 t a n 8测 量 影响也 很小,因 此,将 补 偿 电抗 器 X 端 及 中 间 变 压 器二次线圈的一端接地,可 以使测量结果很接近于真 实 值。4 结 论(1)对于 电容 式 电 压互 感 器,其 介 质 损 耗 因数 具 有 随着外施 电压 升高 而下 降 的趋势,因此 对 该类 设 备,如果在较低电压下介损超标,则应补测额定 电压下介 损值,以便正确判断设备的绝缘状况。(2)采用“自激 法”测 量 C VT介 质 损 耗 因数 和 电 容量存在较多缺点,主要是试验电压较低,所 以有时无 法正确 反 映设 备绝 缘状 况。(3)本 文 提 出 了 一 种 在 额 定 运 行 电 压 下 测 量 C VT的介质损耗 因数和电容量的方法,该方法准确可 靠,可以测量 C VT整体的介损与 电容量,对正确判断 设备绝缘状况具有一定 的意义。收稿日 期:2 0 0 6 0 5 2 0 (责任 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