周林波 符玉珊 文峰 石平燈 史純清

摘 要：根據(jù)行業(yè)規(guī)程和南方電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，試驗(yàn)檢修人員需要定期對(duì)電容式電壓互感器（以下簡(jiǎn)稱CVT）進(jìn)行電容量和介損測(cè)試，通過(guò)比較其變化趨勢(shì)和變化值，判斷設(shè)備健康狀況。目前進(jìn)行110kV CVT測(cè)試時(shí)，基本都需要拆除高壓引線，導(dǎo)致工作量大，風(fēng)險(xiǎn)高，效率低等問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外技術(shù)人員和發(fā)表的文章，對(duì)不拆引線的試驗(yàn)方法和探討均是針對(duì)220kV及以上的CVT，還從來(lái)沒有任何一篇文章探討過(guò)110kV電壓等級(jí)的CVT在不拆高壓引線的情況下，采用自激法進(jìn)行電容量和tgδ測(cè)試。本文中，筆者將首次針對(duì)110kV電容式電壓互感器不拆引線試驗(yàn)進(jìn)行探討，并與本人撰寫的另一文《關(guān)于使用自激法進(jìn)行110kV電容式電壓互感器不拆引線試驗(yàn)的探討》（發(fā)表于《工程技術(shù)》2020年09月刊，CN50-9203/TB）進(jìn)行對(duì)比，并給出相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以供參考。

關(guān)鍵詞：110kV電容式電壓互感器;電容量測(cè)試;自激法;不拆引線;間接法

根據(jù)安全工作規(guī)程要求，在進(jìn)行110kV電容式電壓互感器試驗(yàn)時(shí)，需要將高壓引線接地。按照目前現(xiàn)有的測(cè)試儀器和方法，需要將高壓引線接地端拆除才能進(jìn)行電容量和介損測(cè)量。這就導(dǎo)致了工作量大，風(fēng)險(xiǎn)高，效率低等問(wèn)題。因此筆者將在本文就不拆引線的方法，進(jìn)行CVT電容量及介質(zhì)損耗測(cè)試進(jìn)行探討，并給出相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以供參考。

1 CVT原理及試驗(yàn)要求

1.1 CVT工作原理

CVT主要是利用電容分壓原理，其原理圖如圖1所示。

分壓電容C2遠(yuǎn)大于主電容C1，因此中間變壓器TV一次側(cè)電壓為：U1=Uph·C1/（C1+C2），約為13kV左右。這樣在經(jīng)過(guò)中間變壓器變比后，在二次側(cè)得到所需的二次保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量等所需的電壓。

1.2 CVT運(yùn)行維護(hù)及試驗(yàn)要求

根據(jù)CVT的工作原理，該設(shè)備的關(guān)鍵在于主電容C1和分壓電容C2的數(shù)值，若其電容量與額定值稍有偏差，將會(huì)引起二次電壓的較大幅值變化，長(zhǎng)期運(yùn)行可能會(huì)在此設(shè)備爆炸損壞。因此在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中需要定期檢測(cè)其主電容和分壓電容量變化、介質(zhì)損耗值的增加、絕緣電阻的變化情況等。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，至少每三年要檢測(cè)C1和C2的電容量和介質(zhì)損耗。

2 現(xiàn)有試驗(yàn)方法及缺點(diǎn)

根據(jù)目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的試驗(yàn)儀器和方法，進(jìn)行110kV CVT電容量及介損測(cè)試，主要采用自激法。

2.1 測(cè)量C1時(shí)，接線如圖2

在測(cè)量時(shí)，通過(guò)儀器測(cè)量線，得到流過(guò)C1的電流值等于流過(guò)C2、CN（儀器內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)電容器）的電流值，由于C2遠(yuǎn)大于CN，因此電壓主要分布在CN上。因此儀器通過(guò)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電容CN兩端的電壓，來(lái)控制儀器的輸出到二次繞組上的電壓。C2與CN串聯(lián)回路上，C2上幾乎不分布電壓，因此可以忽略C2，因此可推導(dǎo)出：C1=R4R3·CN，tgδ1=ωC4R4。

2.2 測(cè)量C2時(shí)，接線如圖3

在測(cè)量時(shí)，儀器內(nèi)部自動(dòng)更換電橋形式，利用已經(jīng)測(cè)量出來(lái)的電容值C1和介損tgδ1作為標(biāo)準(zhǔn)電容來(lái)測(cè)量C2，當(dāng)電橋達(dá)到平衡時(shí)：

C2=R4R3·C1×11-ω·tgδ1R4C4，tgδ2=tgδ1+ωC4R41-ωtgδ1C4R4

對(duì)于110kV電容式電壓互感器，在停電試驗(yàn)時(shí)，其高壓端必須接地才能滿足工作人員的安全要求。如上面介紹的測(cè)量原理，在測(cè)試過(guò)程中，需要拆除高壓引線，否則電橋?qū)o(wú)法平衡。

因此現(xiàn)有的儀器和測(cè)量方法具有以下缺點(diǎn)：

（1）拆除和恢復(fù)引線工作強(qiáng)度大，一次引線的引接比較牢固，工作人員需要登高操作，工作強(qiáng)大較大。

（2）整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，拆除引線和恢復(fù)引線需要40分鐘左右，而測(cè)試過(guò)程僅需要3分鐘左右。

（3）人身風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)高，大量的高處作業(yè)比如帶來(lái)較大的人員墜落風(fēng)險(xiǎn)。

（4）存在一定的設(shè)備隱患，由于室外設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中導(dǎo)致高壓引線銹蝕，因此恢復(fù)引線時(shí)可能會(huì)造成引線緊固不牢，接觸不良，引起設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)。

3 關(guān)于不拆引線試驗(yàn)方法的探索

3.1 穿心CT相減測(cè)量原理

基于以上原理分析，進(jìn)行測(cè)量時(shí)必須要使內(nèi)部電橋達(dá)到平衡。而為了使電橋平衡，需要從被試品圖2中的A端和N端分別采集電流值流入電橋中?，F(xiàn)在我們需要解決的問(wèn)題是在不拆高壓引線A端的情況下，如何將流過(guò)電容C1的電流引入到測(cè)試電橋中。

在不拆高壓引線的情況下，中間變壓器感應(yīng)出來(lái)的高壓施加于C1于大地之間，電流流向如圖4中藍(lán)色虛線所示。而儀器測(cè)量線Cx中沒有電流通過(guò)，因此測(cè)量電橋無(wú)法平衡。

基于此，筆者假想，如果在不拆接地引線的情況下，在C1的電流回路中增加一個(gè)穿心電流互感器，然后將感應(yīng)出來(lái)的電流引入到儀器測(cè)量線Cx中，一樣可以達(dá)到電橋平衡。如圖5所示。

由于A端位于設(shè)備的頂端，加裝穿心CT同樣不便。因此我們需要將穿心CT改到低壓XL端，如圖6所示。

由于由于流過(guò)XL端的電流為I=I1+I2。其中I1為流過(guò)電容C1的電流，也是我們需要接入的電流;I2為流過(guò)電容C2的電流，其值通過(guò)低壓N端進(jìn)入電橋。

因此將穿心CT改到低壓側(cè)XL端時(shí)，需要扣除電流I2。根據(jù)電流互感器電磁轉(zhuǎn)換原理，將XL端和N端均接入穿心CT，由于兩者的電流流向相反，因此在穿心CT二次側(cè)感應(yīng)出來(lái)的電流實(shí)質(zhì)為：

na為穿心CT的變比，可設(shè)置為等變比，即na=1。（若不設(shè)置為等變比，可通過(guò)放電電路，將感應(yīng)出來(lái)的電流放大na倍即可。）

測(cè)量C2時(shí)，通過(guò)電橋變換，原理如圖7：

因此，當(dāng)電源達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)試結(jié)果與本文1.2節(jié)分析結(jié)果相同：

3.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證

通過(guò)上面的理論分析，筆者對(duì)一臺(tái)型號(hào)為WVB110—20H的CVT進(jìn)行了測(cè)試對(duì)比，額定容量為20000PF，測(cè)試結(jié)果對(duì)比如下表。

在試驗(yàn)過(guò)程中，筆者使用了等變比測(cè)試方式。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，可以驗(yàn)證筆者前面的分析，使用穿心電流互感器相減的方式，可以時(shí)測(cè)試電橋達(dá)到平衡，從而得到試驗(yàn)結(jié)果，而且試驗(yàn)精度也能滿足工作需求。

4 總結(jié)與思考

本文分析了使用自激法進(jìn)行110kV電容式電壓互感器測(cè)試時(shí)，存在的問(wèn)題，探討了進(jìn)行不拆高壓引線試驗(yàn)的方法，并進(jìn)行了試驗(yàn)檢驗(yàn)。在試驗(yàn)檢驗(yàn)過(guò)程中，與本人撰寫的另一文《關(guān)于使用自激法進(jìn)行110kV電容式電壓互感器不拆引線試驗(yàn)的探討》中提到的隔離法進(jìn)行了對(duì)比，有以下幾點(diǎn)思考，供各位讀者共享。

第一，相比于隔離大地法，本文中的穿心CT相減法接線更為簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本更低，更容易進(jìn)行工藝實(shí)現(xiàn)。

第二，由于本方案中使用了穿心CT，因此容易受到空間電磁場(chǎng)的干擾，從而帶來(lái)測(cè)量誤差。因此在穿心CT轉(zhuǎn)換過(guò)程中，務(wù)必要做好抗干擾措施。

第三，若在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中使用放大電路將電流互感器二次側(cè)電流進(jìn)行放大，務(wù)必要做到同相位放大。

第四，采用間接自激法時(shí)，電橋的電位有些許變化，但由于ZN和ZX遠(yuǎn)大于Z3和Z4，因此可以忽略電位變化帶來(lái)的誤差影響。

第五，若使用本測(cè)量原理和方法，發(fā)現(xiàn)某一設(shè)備數(shù)據(jù)異常，建議拆除引線進(jìn)行對(duì)比分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]王抒祥，等.油務(wù)化驗(yàn).中國(guó)電力出版社，2008：131-132.

[2]陳天翔，等.電氣試驗(yàn)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2016：431-442，452.

[3]Q/CSG1206007-2017《電力設(shè)備檢修試驗(yàn)規(guī)程》.中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司，2017-06-01.

[4]賀紹鵬，等.220kV電容式電壓互感器不拆高壓引線試驗(yàn)方法總結(jié).機(jī)電信息，2015.

[5]楊茂輝，劉滔.電容式電壓互感器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)電容時(shí)高壓端接地對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響計(jì)算.電力電容器與無(wú)功補(bǔ)償，2003.

[6]倪學(xué)鋒，林浩.試驗(yàn)引起CVT損壞的原因及預(yù)防措施.高電壓技術(shù)，2006.

作者簡(jiǎn)介：周林波（1988— ），男，本科，工程師，電氣試驗(yàn)高級(jí)技師，貴安供電局試驗(yàn)班班長(zhǎng)，主要從事高壓試驗(yàn)、油化驗(yàn)及熱工儀表工作。