電容式電壓互感器超標原因分析 （介質損耗測試儀解決）
瀏覽次數：9955發布日期：2009-04-01
電容式電壓互感器超標原因分析
（介質損耗測試儀解決）
針對微水電廠電容式電壓互感器（CVT）介損超標現象，采用幾種接線方式進行了試驗研究，找出了CVT介損超標的原因，提出了減小測量誤差的方法。
在微水電廠6臺35 kV電容式電壓互感器（CVT）的交接試驗中，有2臺分壓電容（C2）的介質損耗角正切（tgδ）超標。考慮到其高壓電容（C1）tgδ都在合格范圍內，且絕緣試驗和電容量也都合格，初步分析CVTtgδ不合格可能不是由CVT本身引起。為了避免誤判斷，對其中3臺CVT進行了進一步的試驗研究，分析了CVTtgδ超標的真正原因，提出了減小測量誤差的方法。
1 試驗接線及測量結果
1．1 常規反接線及測量結果
采用常規反接線測量CVT的整體tgδ和電容量，即C1、C2串聯等值tgδ和電容量，試驗接線如圖1所示。
試驗分中間變壓器一次側末端接地二次繞組開路、中間變壓器一次側末端懸空二次繞組開路、中間變壓器一次側末端二次繞組短路3種情況進行，試驗結果見表1、表2。
1．2 常規正接線及測量結果
常規正接線測量原理見圖2。試驗分中間變壓器一次側末端接地二次繞組開路、中間變壓器一次側末端接地二次繞組短路、中間變壓器一次側末端懸空二次繞組開路、中間變壓器一次側末端懸空二次繞組短路4種情況進行。試驗結果見表3。
1．3 自激法介損測量接線及測量結果
試驗采用HV9001智能電橋，試驗時拆除C2尾端與大地的連接線，試驗接線如圖3所示。由于本次所測35 kVCVT的高壓電容及低壓電容電容量均較大，受電橋容量限制，試驗時將2個二次繞組串聯激磁。測量結果見表4、表5。
2 影響測量結果的因素分析
2．1 中間變壓器的影響
采用常規反接線時，隨著接線方式的不同，測量結果差別很大。由表1、表2測量結果可知，二次開路X端懸空或接地時，都產生較大的正誤差，tgδ值為0．38％～0．55％?二次短路X端接地時，產生非常大的誤差，tgδ值達231．9％?二次短路X端懸空時，產生較小的正誤差，tgδ值為0．19％～0．33％。
以上測量誤差主要是由于存在中間變壓器造成的。圖1表明，流過測量橋臂R3的電流為I1，測量結果反映的是I1與In夾角的大小。中間變壓器的存在，使I1不再等于I2，而是I2與I3的向量和，隨著大小和相角的不同，I1與In夾角也不同，即tgδ不同。中間變壓器的等效電路如圖4所示。
圖4中L
b為中間變壓器激磁電感或漏感，C
b為中間變壓器一次對鐵芯、外殼、二次繞組的等值電容，R
b為中間變壓器總損耗的等效電阻。A、B兩點 之間的等效阻抗為：
（2）可知C
0為負值，等效為一電感，所以當X端接地時，不論二次開路還是短路，Z
AB呈感性。這樣，圖1（b）中I
3的相位落后于電壓U，使I
n與I
3夾角加大，即當X端接地時，不論二次開路還是短路都產生正誤差。當二次開路時，Z
AB的電抗主要由中間變壓器一次激磁電感決定?而當二次短路時，Z
AB的電抗主要由變壓器的漏感決定。由于中間變壓器漏抗比激磁阻抗小得多，即二次短路時的I
3幅值要大得多，因此X端接地時，不論二次開路還是短路都將產生難以接受的正誤差，二次短路比二次開路引起的正誤差要大得多，tgδ實測值達到231．9％。
b．X端懸空時，不論二次開路還是短路，在工頻情況下總能滿足式（2）中C
0為正值，即Z
AB呈容性，因為中間變壓器的tgδ一般大于電容器部分的tgδ，同時考慮到激磁感抗或漏抗與容抗的抵消作用，I
3支路的等效tgδ更大，此時圖1（b）所示I
3比I
2更落后，由此產生較大的正誤差。由于激磁感抗比漏抗抵消容抗的效果大得多，所以X端懸空時，二次開路比二次短路產生更大的測量正誤差，不能滿足工程要求?二次短路產生的誤差較小，C
2?C
1的值越大，誤差越小，35 kV比110 kV及以上電容式電壓互感器誤差要大。采用常規正接線和自激法測量時，中間變壓器對測量結果的影響參考文獻?1］已有分析，本文不再重復。
2．2 測量引線接觸狀況的影響
在進行35 kV電容式電壓互感器tgδ測量時，測量結果重復性較差，特別是測量引線接到生銹部位時tgδ明顯偏大，測量結果見表2、表5。為了分析誤差原因，引入圖5所示的串聯等值電路，圖中R
x為試品的等效串聯電阻，C
x為試品的等效串聯電容，R
0表示引線與試品之間的接觸電阻。
引線接觸良好時，相當于接觸電阻R
0非常小，可以忽略不計，由圖5可知，此時試品的tgδ為：
tgδ＝ωR
x C
x（3）
當引線接觸不良時，接觸電阻R0不能忽略不計，此時試品介損測量值tgδ
0為：
由式（3）、式（4）得出，測量引線接觸不良引起的介損測量誤差Δtgδ為：
由式（5）可知，引線接觸不良引起的tgδ測量誤差與試品的電容量及接觸狀況有關，試品的電容量越大，接觸電阻越大，測量誤差Δtgδ越大?反之越小。由表5測量結果可知Δtgδ≈0．2％，C
x≈40nF，經計算得接觸電阻R
0≈160Ω。
2．3 測量電壓的影響
用康申HV9001智能電橋，采用自激法測量35kV電容式電壓互感器tgδ時，由于激磁電流的限制（15?20 A），有時試驗電壓只能升到1 500 V，難以保證電橋的測量精度，致使測量結果出現較大誤差，有時出現負值。遇到這種情況，可以采用如圖3所示的試驗接線，將基本二次繞組和輔助二次繞組串聯起來激磁，以降低激磁電流，提高測量電壓，提高儀器的測量精度。在對微水電廠35 kV電容式電壓互感器進行tgδ測量時，由于測量電壓低，曾出現過tgδ測量值不穩或為負值的情況，后來采用基本二次繞組與輔助二次繞組串聯激磁，使測量電壓提高到2．5 kV，獲得了滿意的結果，詳見表4。
3 結論
a．參考文獻?1］中介紹的自激法是測量CVTtgδ較理想的方法，其測量結果zui真實準確。
b．采用常規反接線測量時，只有X端懸空、二次繞組短路接線方法的測量誤差較小，特別是C
2的電容量較C
1大得多時，測量誤差更小。
c．對于電容量較大的試品，測量引線接觸狀況對測量結果的影響較大，進行CVTtgδ測量時應引起注意。
d．采用自激法測量CVTtgδ時，測量電壓低，容易引起測量結果不穩定，有時會出現負值，采用基本二次繞組與輔助二次繞組串聯起來激磁的方法，可以解決激磁電流超標的問題。
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