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关于CVT介质损耗测量影响因素的分析

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电容式电压互感器（简称CVT）以其结构简单、维护方便、功能多样、冲击耐压强度高等优点而被广泛应用。电容量和介质损耗角的测量是检验设备绝缘性能的一项重要试验，文中主要对CVT试验方法中的“自激法”进行介绍和探讨，阐述了对CVT的维护以及预防性试验的一些看法。

电容式电压互感器 介质损耗 影响因素

电容式电压互感器（CVT）由于绝缘结构合理，绝缘强度较高，又能充分利用载波通信所必需的耦合电容器，在110 kV及以上电压等级电网系统中得到广泛应用。近年来，在35 kV和66 kV系统中也逐渐开始用电容式电压互感器代替传统的电磁式电压互感器[1]。介质损耗的测量是判断CVT绝缘状态中最重要的试验项目之一，其数据可能受其他各种因素的影响。因此，针对各类影响因素进行分析，从而得到准确真实的介质损耗数据是十分重要的[2]。

1 CVT结构及特点

1.1 CVT的结构及原理

电容式电压互感器（CVT）由电容分压器、电磁单元和接线端子盒组成。其中，电容分压器由高压电容C1和中压电容C2组成，位于瓷套内并充满绝缘油；电磁单元由中间变压器、补偿电抗器、阻尼器等组成，位于油箱内，密封在绝缘油中。

CVT作为变电站内一次设备中的电压变换装置，接于高压线路与地电位之间，将系统中的电压降到中压，再经过中间变压器将中压转换为二次电压，输出至计量仪表和继电保护装置。其用途包括计量电压和电能，用于继电保护，同时可兼做耦合电容器使用[3]。

图1 电容式电压互感器原理图

其原理接线如图1所示。

C11、C12—耦合电容；C13、 C2—分压电容；L—补偿电抗器；T—中压互感器；a1x1、a2x2—二次绕组；afxf—剩余绕组。

1.2 CVT的特点

因此，加强CVT试验的准确性，消除误差，正确判断其运行状态是十分重要的。

2 测量CVT介质损耗的意义及原理

对于CVT而言，其总体运行情况较好，不易出现故障，但如因制造工艺不佳、进水受潮、缺油、绝缘老化等因素形成的缺陷，在运行中也偶有发生，因此，及时发现CVT的内部缺陷，确定运行状况，对其安全可靠运行具有重要意义。目前，停电试验测量CVT电容分压单元中每节电容器的电容量及介质损耗值，是判断其运行状况的主要手段。

CVT按结构分为分装式和叠装式两种，目前我国目前运行的大部分是无中间抽压端子的叠装式CVT。对于此类CVT，现场无法使用常规方法测量下节分压电容的电容量及介损值，目前一般采用自激法进行测量。自激法是以CVT的中间变压器作为试验变压器，从二次段子引出线施加电压对其进行激磁，在一次侧感应出高压作为电源来进行测量[4]。应用自激磁法可以实现准确测量分压电容的电容值及介损值，近年来已在变电站现场CVT例行试验中得到广泛应用。其测量原理如图2所示。

图2 自激法测量原理图

任何二次端子理论上都可以作为自激端子进行试验。但实际上，考虑到电容单元测试过程中的电压效应，宜选择容量较大的二次端子作为自激端子，以使试品所加电压更高，测试值更加准确，且不会损坏中间变压器。大多数厂家CVT二次端子中da-dn线圈容量最大，而且使用带有阻尼电阻的剩余绕组da-dn进行试验可以使试验过程中安全性更高，因此，自激法测分压电容时一般从da-dn端子施加电压[5]。

考虑到试品低压端绝缘安全的因素，试验电压不能超过C2末端最大允许电压，一般现场进行试验时应选择2 kV作为自激法的试验电压。

3 测量中的影响因素分析

在进行CVT介质损耗测量的过程中，时常会由于某种因素的影响而出现误差，影响测量结果的准确性，下面就一些常见的影响因素进行分析。

3.1 温度的影响

温度的高低对介质损耗角的正切值tanδ的测量影响很大，影响的程度随材料、结构的不同而不同。一般情况下，介质损耗值随温度的升高而增大。而有些绝缘材料在温度低于某一临界值时，其介质损耗可能随温度的降低而上升；潮湿的材料在0℃以下时，由于水分冻结，介质损耗值就会降低。所以，过低的温度下测得的介质损耗值不能反映绝缘的真实状况，容易导致错误判断。因此，进行介质损耗试验时，应在不低于5℃的环境中进行[6]。

He could say things like, “Let’s go to the car” or “Let us go for a walk” in French.他能用法语说“我们去开车吧”或“我们去散步吧”之类的话。

3.2 试验电压的影响

图3 tanδ与电压的关系曲线1——绝缘良好时；2——绝缘老化时；3——绝缘中存在气隙；4——绝缘受潮

一般来说，被试品绝缘良好时，tanδ值不会随电压的升高而有明显的增加。在其额定电压的范围内，tanδ值几乎是不变的。但如果绝缘中存在气泡、分层、脱壳等情况，结果就不同了。当所施加的试验电压不足以使绝缘中的气泡或气隙击穿时，其tanδ值与正常值不会发生明显变化；当试验电压使绝缘中的空气游离、产生电晕或局部放电时，其tanδ值将随试验电压的升高而明显增加。几种典型情况的测试曲线如图3所示。

3.3 标准电容的影响

进行电容量及介质损耗测量时，试验回路中需要用到标准电容，因此标准电容的电容量及介损大小是影响CVT自激法测量电容量及介损值准确度的主要因素。以自激法测量C2为例，采用的是正接线测量，标准电容由C1和Cn的串联组成，其大小会影响测量的准确度。

以型号为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。

综上所述，想要减小电容量及介损的测量误差，则需要选择合适的标准电容器（电容量要小，介损要小）。如果Cn的介损不为0或C1的介损偏大，则将会对介损的测量产生影响[7]。

3.4 低压端绝缘的影响

在现场试验中发现，采用自激法测量分压电容器C1时，其介损值有时会高于真实值，这通常是由于受到了电容分压器低压端和引出端子排绝缘性能的影响。由于在测量C1时，电容末端N端子的电位为2 kV左右，处于高电位状态，沿小套管表面的泄漏电流、N端子对地的泄漏电流以及二次端子盒中端子排的绝缘性能都会影响测量结果。这种由于低压端绝缘强度下降而引起的介损值偏大在现场实际测量中是比较常见的，一般都是由于二次端子盒受潮导致端子排绝缘强度降低所引起。因此在实际测量中如发现端子盒受潮，测试结果与历史值相差很大时，可在进行干燥处理后重新测量，以便得到真实准确的测量结果[8]。

当自激法测量C2时，分压器的电容末端N端直接进入电桥，电位很低，此时影响测量结果的因素主要是测量方法所引起的误差，此误差很小。因此采用自激法进行C2的电容量及介损测量时，其结果通常比较真实。

通过以上分析可知，自激法测量CVT的影响因素有很多，但C2的测量结果一般能够比较真实的反映实际情况，而C1、C2是装在同一节瓷套内的，其介损值也应该是一样的。因此可以用C2的测量结果来判断该节电容分压器的绝缘状况。如果C1的介损偏大，而C2的介损值正常，这时就要考虑是否是因为二次端子排和N端子及小套管受潮等因素的影响。

3.5 其他因素

在试验过程中，电磁单元中各部件上的电压相当于干扰源通过N端及其引线的分布电容影响N端的电压幅值和相位，从而影响测量准确度[9]。

在工作现场做CVT例行试验时，一般都采取部分停电的方式，周围感应电很大，也可能会对测试结果造成干扰，影响试验精度。对此工频干扰，现场采用变频电源测量介质损耗的方法便可以有效的消除干扰。

4 结论

综上所述，影响CVT介质损耗测量准确性的因素有环境温度、试验电压、标准电容的好坏及低压端绝缘强度等。其中标准电容的好坏及低压端的绝缘状况对试验结果准确度影响较大，也是现场进行试验时最常见到的影响因素。因此在现场发现介质损耗与历史值相比变化较大时，应根据实际情况，分析原因，进行综合判断，从而准确判断CVT的绝缘状况是否良好，以确保电网安全稳定运行。

[1]程志华． 基于电容分压的电子式电压互感器研究[J]． 今日科苑．2015 (11)．

[2]梁灏, 魏丽峰, 连三山． 电容式电压互感器电容元件损坏分析[J]．科技创新导报． 2015 (29)．

[3]罗婉婷． 电容式电压互感器介损超标的原因分析及处理[J]． 电子技术与软件工程． 2015 (23)．

[4]周志强, 刘旸, 陈浩．电容式电压互感器事故处理与反事故措施[J]． 东北电力技术． 2015 (12)．

[5]郑宇． 电容式电压互感器故障分析及预防措施[J]． 科技资讯．2015 (28)．

[6]范会亮． 一起110kV电容式电压互感器故障的分析[J]． 电子制作． 2016 (08)．

[7]单涛, 刘琪, 王立强, 张春,宫丽娜． 110kV电容式电压互感器电容量超标原因分析[J]． 山东电力技术． 2015 (12)．

[8]范晓丹, 付炜平, 王伟, 王琪． 500kV电容式电压互感器缺陷分析[J]． 河北电力技术． 2015 (05)．

[9]董森森, 平海涛, 王静丽, 田冠军, 焦淑敏． 电容式电压互感器误差影响因素及现场验收注意事项[J]． 电工技术． 2015 (09)．