110kV電容式電壓互感器介損試驗及常見問題分析

藍彬

【摘 要】為了保證電氣設備的安全穩定運行及電網的可靠工作，必須按照相關規程定期對電氣設備開展預防性試驗。本文主要講述電力系統中常見的110kV電容式電壓互感器的結構特點，及其介損試驗以及標準。同時介紹了測量介損常用的儀器及方法。另外列舉出試驗工作中一些常見的問題及注意事項，并對其進行分析。

【關鍵詞】電容式電壓互感器；介損；試驗；問題分析

中圖分類號： TM451.2 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）25-0025-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.25.011

【Abstract】In order to ensure the safe and stable operation of electrical equipment and power grid，we must follow the relevant regulations and conduct preventive tests on electrical equipment on a regular basis.This article focuses on that 110kV capacitive voltage transformer's structural features in the power system，include it's dielectric loss and standard.At the same time，I also introduce the instruments and methods of measuring dielectric loss.And listing some common problems and precautions in the experiment，which we should analyze。

【Key words】Capacitive voltage transformer；Dielectric loss；Experiment；The analysis of problems

0 前言

隨著電力系統的不斷發展，電氣設備的更新換代也在不斷加快。相對于傳統的電磁式電壓互感器，電容式電壓互感器是一種新型的產品，其內部的電容分壓器可將線路電壓降到中壓（一般為10～20kV），然后再經中間變壓器降到100V 或 100/√3V，供給繼保裝置和測量儀表使用。電容式電壓互感器具備絕緣性能好，耐雷水平高，防諧振性能好，二次輸出容量大以及良好的瞬變響應特性等特點，在實際應用中可同時兼顧電壓互感器和電力線路載波耦合電容器兩種設備的功能，因此近年來電容式電壓互感器在110kV 及以上電壓等級的電力系統中得到了非常廣泛的使用，現常見于變電站內線路間隔及母線間隔，已經基本取代了舊有的電磁式電壓互感器。

1 電容式電壓互感器結構特點

現電力系統中的電容式電壓互感器的常見結構為疊裝式，是由電容分壓器和電磁單元組成，其原理圖如下圖1所示。電容分壓器是由主電容 C1 和分壓電容 C2 組成，其中主電容又是由數臺耦合電容器串聯而成。A是電容分壓器高壓端，A1是中間變壓器一次端子與電容分壓器的連接點，即中壓端。中壓端從結構上也分為兩種，一種是試驗抽頭引出（常見于大連互感器廠、桂林電容器廠的產品），一種是無試驗抽頭引出。其電磁單元在下節油箱內，是由中間變壓器T、阻尼器D、補償電抗器L、保護裝置P組成。其中補償電抗器L是用來補償電容分壓器的容性阻抗，使電壓穩定；阻尼器D用于限制過電壓以及抑制持續的鐵磁諧振；保護裝置P并聯于補償電抗器兩端，用于限制過電壓，一般可以采用避雷器或其他放電間隙。電容分壓器低壓端N、中間變壓器一次繞組尾端XL及其二次端子1a1n、dadn，均從油箱正面的出線端子盒引出。

2 電容式電壓互感器介損試驗

2.1 介質損耗的概念

電介質在外電場的作用下，內部會產生一定的泄漏電流，泄漏電流中的有功分量就會產生介質損耗。通過介質損耗試驗，可以檢測出設備絕緣的分布性缺陷，如絕緣受潮、絕緣油劣化變質、絕緣中存在氣隙放電等。

2.2 測量儀器的使用

測量介損所用的電橋原理如圖2及圖3所示，不管是傳統的西林電橋，亦或是如今最常用的數字電橋，其關鍵原理都是為了使電路達到平衡。在平衡電路的狀態下，西林電橋可通過CX=CN*R4/R3和tanδ=ωC4R4計算出被試品的電容及介損。而數字電橋的原理仍然是基于最傳統的橋式電路，其最大的不同在于使用智能計算機模塊所代替了西林電橋中的平衡檢流計，例如濟南泛華生產的AI6000k系列的變頻自動抗干擾精密介損測量儀，其工作原理就是在對被試品進行變頻（45Hz～55Hz）測量，自動調節輸出試驗電流，然后通過傅立葉變換排除過濾干擾成分，智能計算機模塊對標準值和實測值進行矢量計算，幅值用于計算電容量，角差用于計算介質損耗正切角tanδ。

2.3 介損的測量

關于電容式電壓互感器介損的測量，一般有兩種方法。一種是針對帶有試驗抽頭的電容式電壓互感器，可采用正接法分別測量上節和下節的電容量及介損。另一種是針對無試驗抽頭引出的，則采用自激法進行試驗。

下面以無試驗抽頭引出的電容式電壓互感器的試驗為例，簡述采用自激法測量介損的接線方式及注意事項。

自激法試驗接線如上圖所示。測量C1和tanδ1時，儀器高壓線接C2的低壓端N端，測試線Cx接C1上端，中間變壓器一次繞組尾端XL必須保持接地，由儀器低壓輸出端從中間變壓器開口繞組勵磁加壓。需要注意的是，為了避免損壞二次繞組的絕緣，試驗電壓不能大于2.5kV。而測量C2和tanδ2時，儀器高壓線接C1上端，儀器測試線Cx接C2低壓端N端，XL端仍然保持接地，由儀器低壓輸出端從中間變壓器開口繞組勵磁加壓。試驗電壓與之前保持一致，不得大于2.5kV。