赵京武 李红林
河北省电力公司超高压输变电分公司 石家庄 050051
引言
近年来随着电容式电压互感器的广泛应用，其现场试验问题越来越突出。现就结合我们在石南500kV变电所对500kV的CVT的解体试验，对一些问题提出我们的观点和看法。
电容式电压互感器(又称CVT)分为两类：分装式和叠装式。对于叠装式CVT又有两种情况：一种是下节电容器的瓷套有中间电压引出端子，该端子是专供试验用的，另一种是无引出端子的。对于前者的试验方法比较方便，而对于下节瓷套中无引出端子的情况，测量电容C1和C2就比较困难。《电力设备预防性试验规程》DL/T-596-1996修订说明中推荐使用电磁单元本身作为试验电源的自激法进行测量，但是又受电磁单元本身和测试方法的影响使测量结果跟实际结果有很大的偏差，下面就其影响作如下分析。
1 自激法测试由辅助绕组加压和所加电压的确定
进行C1、C2自激法测试的原理图如图1图2所示。
图1 自激法测量C1原理图
图2 自激法测量C2原理图
1.1 由上面两测试原理图可知，进行自激法测试均从辅助绕组af、xf加压，其主要原因是在测量C2时，C2与中间PT的电感及补偿电感会形成谐振回路，从而会出现危险的过电压，所以测试时一定接上阻尼电阻，即从af、xf上加压。
1.2 所加电压的确定
在进行C1测量时，由于C2和标准电容相串联，而CnC2,那么电压主要降在标准电容上，所以δ端子上将有高电压。由于出厂时δ端子耐受的电压为4kV，所以一般为2.5kV为宜。其电压不能用PT的变比进行计算。在保北500kV变电所用静电电压表对δ端子进行监测，并和按变比进行计算的数值进行了比较，其数值如表1所示。
表1 220kV CVT自激法测试电压监测数据
测 别
二次电压
af.xf(V)
二次电流(A)
静电电压表值(V)
变比计算值(V)
C1
15
1.25
2400
1905
注： C1—12829pF C2—52068.7pF Cn—49pF
图3 电容电感的等值电路图
为什么会有这么大偏差呢?我们知道对于CVT的下节来说，必须满足电容分压器的等值容抗等于电磁单元一次回路的感抗，即XL=1/ω(C1+C2)。其等值回路如图3所示。则XL=1/ω(C1+Cn)=1/314(12829+52068.7)=49kΩ，XC=1/ω(C1+Cn)=1/314(12829+49)=247kΩ,那么回路的总阻抗为|Z|=|XL-XC|=198kΩ，则回路的总电流为I=1905/198×103=0.00962A，XL上的压降为UL=0.00962×49000=471.4V，那么XC上的电压为UC=1905+471.4=2376.4V，这个数值才基本和静电电压表的数值相符。由于在回路当中应计入XL上的压降，所以δ端子的电压不能按中间PT的变比进行计算。
当测量C2时，由于C2较大且测量回路可能会发生工频谐振，因此，为防止产生过负荷，注意低压励磁电流不要太大。由于补偿电抗器两端并有一个间隙和电阻的回路，该间隙的击穿电压整定值为额定二次负荷情况下补偿电抗器电压值的4倍。当达到此数值时，间隙击穿电阻接入。此电阻的功率是按短时接入计算的，因此，测量电容时控制补偿电抗器上端的电压不要超过额定时的三倍。主二次负荷除以100再乘以3即为试验电流限值。以保北站CVT为例：主二次负荷一个是150VA0.2级，另一个是150VA0.5级，则电流控制在9A以下(300/100×3=9)。否则有可能损坏CVT。
由上述分析可知测量C1时，应保证δ端子的电压不超过2.5kV，可用静电电压表监测δ端子的电压或用上述方法控制二次侧的电压，测量C2时可通过主二次负荷按上述方法控制二次侧的电流。
2 影响自激法测量的主要因素
2.1 测量方法的影响
以自激法测量C2为例，其测量回路如图2所示。由图可知，采用的是正接线测量，标准电容由C1和Cn的串联组成，C1和Cn会影响测量的准确度。我们以TYD110/ -0.01H的CVT为例进行分析，其电容分压器的标称电容量为C1=12500pF，C2=50000pF，电容器的介损为0.1%，Cn=100pF，介损为0，这样C1可等效为一电阻和一电容相串联，则标准电容桥臂等效如图4所示。R1=tgδ/ωC1=0.001/314×12500×10-12=255Ω，Cn′=C1×Cn/(C1+Cn)=12500×100/(12500+100)=99.206pF，其标准电容为99.206pF，其误差为(99.206-100)/100=-0.79%。其等值回路的介损为tgδ′=RωCn′=255×314×99.206×10-12=7.9×10-6，由以上可知，如果标准电容器选择合适(电容量要小，介损要小)则电容器电容量的测量误差将很小。
如果Cn的介损不为0或C1的介损偏大，将对介损的测量产生影响。例如石南500kV变电所500kV的CVT用不同的标准电容测得的数据如表2所示。
图4 标准电容桥臂等效图
表2 用不同的标准电容器测得的数据
试品
标电
C2
C1
tgδ(%)
电容量(pF)
tgδ(%)
电容量(pF)
BR26
0.05
111519
0.06
24818
TL10-50
0.10
111950
0.11
24960
注：BR26标准电容器的实测介损为0.04%，TL10—50标准电容器的介损为0.001%。
由上表可以看出用不同的标准电容测出的介损值偏差较大，其主要原因是由于BR26标准电容的介损为0.04%。已经超标(厂家要求值≯0.002%)。为什么标准电容的介损偏大会使测量介损的值偏小?分析如下：当以有介损tgδn的标准电容当作Cn时，试品Cx的介损为tgδx，当电桥平衡后，测试值为tgδm其相量图如图5所示，由西林电桥原理得，电桥平衡后得介损tgδm=ωC4R4=tg(δx-δn)=(tgδx-tgδn)/(1+tgδxtgδn)，由于tgδn 1、tgδx1故tgδm≈tgδx-tgδn，tgδx≈tgδm+tgδn，由上述公式可知，被试品的介损约为测量值与标准电容的介损之和。用BR26标准电容测量值加上BR26的介损值基本和用TL10—50标准电容的测量值相符。所以选择标准电容很重要。要注意两点：
(1)电容量要小一些，一般50pF为宜。
(2)介损要小一些，一般tgδ不大于0.005%。
2.2 (1)自激法测量C1的误差来源
石南500kV变电所500kV的CVT的自激法测量及解体测量数据如表3。
图5 相量图
表3 自激法测量和解体直接测量数据
方法
试品
自激法测量
解体直接测量
C1
tgδ(%)
0.16572
0.09924
电容量(pF)
24816
24827
C2
tgδ(%)
0.11231
0.098972
电容量(pF)
111519
111508
型号：TYD3500/-0.005H
试验日期：1999.06.10
温度：29℃ 湿度：38%
注：解体后对小套管进行了擦拭。
采用自激法测量高压电容器C1时，其介损值一般都高出真实值很多，其原因除了测试方法的误差外还有电容分压器低压端引出套管和引出端子板的绝缘性能的影响。由于测量C1时，δ端子的电位为2500V左右，处于高电位状态，沿小套管表面的泄漏和引出端子板上的δ端子对地的泄漏以及绝缘板的绝缘性能都会影响测量结果。为什么分压器的低压套管和引出端子板的绝缘性能会影响C1的测量结果呢?以西林电桥的测量原理来说明。电桥的测试原理如图6。
图6 电桥原理图
西林电桥的测试原理：
 (1)
其中：
代入(1)式得：
 (2)
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