CVT介質(zhì)缺陷的低壓測(cè)試技術(shù)

文/李勝 詹紅生 田軍明 方堃

電容式電壓互感器（CVT）主要用在35kV及以上電力線路中，擔(dān)任一次高壓測(cè)量的作用。CVT通常有2-3個(gè)繞組，分別為計(jì)量、保護(hù)、測(cè)量繞組。CVT狀態(tài)異常可能導(dǎo)致變電站計(jì)量和保護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)異常，如發(fā)生保護(hù)誤動(dòng)作，或保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作失效等。作為重要的電力設(shè)備，CVT的品質(zhì)管理和運(yùn)維不容小視，但目前測(cè)試技術(shù)手段有限。離線法主要是耐受電壓和介質(zhì)損耗測(cè)試。因耐受電壓有較強(qiáng)的破壞性，只對(duì)絕緣強(qiáng)度合格與否的判別，無(wú)法識(shí)別絕緣缺陷；介質(zhì)損失是一種測(cè)量損耗角的方式，有一定的缺陷或介質(zhì)參數(shù)變化的測(cè)試能力，但實(shí)際應(yīng)用中，介質(zhì)損失測(cè)試受環(huán)境影響大，且其試驗(yàn)電流較小，對(duì)內(nèi)部發(fā)生的缺陷診斷不夠靈敏，即使被試品存在缺陷，單純依賴(lài)介質(zhì)損耗參數(shù)很難作出檢測(cè)結(jié)論。

1 CVT檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

針對(duì)容性高壓設(shè)備缺陷靈敏度提升的檢測(cè)方法有：局部放電試驗(yàn)或局部放電在線測(cè)量法、紅外測(cè)溫法、阻抗頻響法等，其中局放試驗(yàn)法需施加額定工作電壓，有破壞性；紅外測(cè)溫法和在線局放測(cè)試需在線測(cè)試，對(duì)新購(gòu)設(shè)備或試驗(yàn)大廳的實(shí)驗(yàn)樣品的檢測(cè)則需搭建工頻運(yùn)行環(huán)境；阻抗頻響法是一種離線測(cè)試法，可用于試驗(yàn)大廳和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的離線檢測(cè)，該技術(shù)在電纜、電容器等領(lǐng)域被證實(shí)有較高的靈敏度和缺陷偵測(cè)能力，本文重點(diǎn)對(duì)該技術(shù)進(jìn)行分析，探討該技術(shù)應(yīng)用在CVT測(cè)試方面的技術(shù)特點(diǎn)。

表1：阻抗頻響法的典型頻率范圍

2 阻抗頻響法原理及特點(diǎn)

阻抗頻響法是一種低壓非破壞性的寬頻阻抗測(cè)試方法，對(duì)被試品內(nèi)部有較強(qiáng)的分布參結(jié)構(gòu)的環(huán)境非常實(shí)用。根據(jù)被試品絕緣強(qiáng)度的不同，阻抗頻響法的測(cè)試量程調(diào)整較大，重點(diǎn)體現(xiàn)在低頻段的調(diào)整，如電壓等級(jí)高的設(shè)備，低頻段響應(yīng)電流小，誤差偏大，由此通常阻抗頻響法用于評(píng)估絕緣阻抗值，頻率范圍起點(diǎn)較高，在數(shù)千赫茲到數(shù)百千赫茲之間。同樣，由于被試品分布參數(shù)結(jié)構(gòu)不同，測(cè)試的頻率上限也有較大的差異，典型的頻率范圍如表1所示。

由此可見(jiàn)，電容式電壓互感器的典型測(cè)試頻率大概為補(bǔ)償電容器和電磁式互感器的交集，選擇該頻率范圍的主要原因是：

（1）獲得較合適的響應(yīng)電流，降低診斷誤差。

（2）捕捉被試品的諧振頻率點(diǎn)。

其中諧振頻率點(diǎn)，指被試品自身內(nèi)部的等效阻抗元素之間固有的諧振頻率，即當(dāng)激勵(lì)信號(hào)頻率與固有頻率相同時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生諧振，產(chǎn)生較大的能量損耗。

3 基于諧振的CVT分析法

如前所述，諧振對(duì)于CVT運(yùn)行條件而言，是一種危害較大且不可避免的現(xiàn)象。但CVT主要運(yùn)行環(huán)境是工頻，只要確保兩個(gè)因素，即可降低諧振危害：

（1）提高諧振頻率；

（2）降低系統(tǒng)諧波或沖擊波頻率，使之與諧振頻率遠(yuǎn)離。

借助該特點(diǎn)，可通過(guò)諧振特性測(cè)試分析CVT的運(yùn)行環(huán)境，也可根據(jù)CVT諧振頻率的變化分析內(nèi)部分布參數(shù)是否存在改變，即是否存在介質(zhì)缺陷。

4 小結(jié)

阻抗頻響法可用于發(fā)現(xiàn)CVT內(nèi)部諧振頻率，或繪制CVT的阻抗頻響曲線。實(shí)際用于介質(zhì)缺陷時(shí)，為進(jìn)一步提高靈敏度，還可在不同接線狀態(tài)下綜合評(píng)估多組頻響曲線的差異，如測(cè)試高壓側(cè)電容對(duì)地頻響時(shí)，將二次繞組開(kāi)路，短路及其他標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載阻抗下分別測(cè)試，還可考慮部分二次繞組短路，部分二次繞組開(kāi)路，利用二次繞組之間的短路電流互感耦合效應(yīng)，產(chǎn)生新的耦合電流來(lái)辨別諧振阻抗的穩(wěn)定性。當(dāng)然，在開(kāi)展諧振點(diǎn)比對(duì)時(shí)，只能在相同接線狀態(tài)下進(jìn)行。作者將在后期開(kāi)展實(shí)物測(cè)試，深入分析不同接線狀態(tài)下分析介質(zhì)缺陷。