500kV電容式電壓互感器上節耦合電容的介損及電容量測試新方法探究

鄢宜軍，王軍峰，高 爽

（國電大渡河檢修安裝有限公司，四川 樂山 614900）

1 概述

電壓互感器作為一種電壓變換裝置，在確保安全發電運行過程中，具有重要的作用，通過將低電壓供給儀表和繼電保護裝置，實現測量、計量、保護等作用，目前在電力系統高電壓等級中，通常采用電容式電壓互感器進行測量。根據電壓等級的不同，通常采用2～3節耦合電容和分壓電容通過串聯方式進行分壓。而耦合電容及分壓電容的介損試驗，能夠準確地判斷電容式電壓互感器的絕緣狀態。隨著對電力設備檢修質量要求的不斷提高，500 kV系統的電站陸續投產普及，在發電站500 kV系統出線場電容式電壓互感器上節耦合電容試驗過程中，采用常規的拆引方法進行試驗，已造成人力、物力、工期成本的大大提高。而傳統的不拆引方法卻造成了較大的測量誤差，主要受CVT電磁干擾及電壓互感器N端絕緣較為薄弱的影響，使得測量試驗數據嚴重超標，無法真實反映上節電容的介質損耗情況，本文提出一種新的測量方法能夠準確測量上節耦合電容的電容量及介質損耗，所得試驗數據科學可靠，能夠準確判斷上節電容的絕緣性能狀況。在縮減設備檢修成本，提高檢修工作效率上都有很積極的意義。

2 傳統試驗方法

2.1 500 kV電容式電壓互感器電氣原理

500 kV電容式電壓互感器通常由三節或者四節耦合電容組成；電容分壓器由耦合電容下節C11及分壓電容C2串聯組成，與電磁單元共同位于油箱內部，內部原理見圖1。本文討論的對C13電容，即上節耦合電容的試驗方法。

圖1 電容式電壓互感器的內部原理圖

2.2 常規試驗方法

方法一：采用拆引的方式進行，對500 kV母線進行拆引，對C13耦合電容采用正接線法的方式進行介質損耗及電容量的測量。優點：試驗數據準確可靠，能夠有效判斷上節耦合電容的絕緣狀況；缺點：工程量較大（需搭設腳手架），人力、物力成本高，且處于山區高空作業，風速較大，人身安全風險高。并且嚴重影響檢修工期，延長設備的送電時間，間接造成巨大的發電經濟損失。（通常范圍內的設備停電檢修時間僅為4天左右，而采用此方法僅此電容式電壓互感器拆、接引線的時間將耗去4天，故采用拆引的方法不現實。）

圖2 為電容式電壓互感器拆、接引線

方法二：采用常規不拆引的方法，在圖1上節耦合電容C13的下端通入高壓（考慮N端絕緣較低，試驗電壓一般為2 kV），用反接線法的方式進行上節耦合電容試驗。試驗前需保證N、X端拆除懸空。優點：采用不拆引的方式，縮短了檢修工期，減少了人力、物力成本投入；缺點：因N端絕緣較為薄弱，在多次試驗過程中，易造成N端絕緣損壞。同時，受CVT電磁單元的影響，使得上節耦合電容測量得到的介質損耗值嚴重超標（一般測量得到的數據為0.8%～0.9%，根據《電力設備預防性試驗規程》（DL/T 596-1996），規定電容介質損耗值不得大于0.2%），不能真實反映上節電容的絕緣狀況。只用測量的數據作為基礎數據進行比較，因所得的試驗數據干擾成份較大，當上節耦合電容真實的介質損耗值出現較大變化甚至超標時，通過此種方法測量得到的數據，進行歷年數據比較，仍可能判斷顯示在合格范圍內，造成對上節耦合電容絕緣性能的誤判。使得有問題的電壓互感器帶病運行，以致嚴重時，因電容式電壓互感器的故障損壞，引起輸電線路的非計劃停運，造成重大的經濟損失和電力生產安全事故。

綜上，上述兩種試驗方法在電容式電壓互感器的試驗過程中并不適用。因此，需要探索一種新的方法，能夠在不拆引的情況下，使上節耦合電容測得的介質損耗值更加接近真實值，以實現對其絕緣性能的真實判斷，確保電力生產的安全穩定運行。

3 新的試驗方法

3.1 原理

在測量電容式電壓互感器上節耦合電容C13介質損耗值的過程中，因上節耦合電容和中節耦合電容C12為純電容，采取上節耦合電容和中節耦合電容并聯方式進行測量，具體方法為：因上節耦合電容上端通過輸電線路直接接地，故在上節耦合電容下端施加電壓，中節耦合電容下端進行人工接地，采用反接線法的方式測量上節和中節耦合電容并聯后的介質損耗值及電容量。然后，采用正接線法測量中節耦合電容的介質損耗值及電容量，在已知中節耦合電容的介質損耗值和電容量的條件下，參考《高壓電氣設備試驗方法（第二版）》，運用如下計算公式，將上節耦合電容的電容值和介質損耗值求得[1]。

式中：tgδ、CX為上、中節耦合電容并聯后的總介質損耗值和總電容值；C1、tgδ1為上節耦合電容的電容值及介質損耗值；C2、tgδ2為中節分壓電容的電容值及介損值。

試驗原理見圖3。

圖3 新實驗方法原理圖

3.2 新方法特點

此種方法在測量過程中，僅需將中節耦合電容的下端人工接地，下端CVT的試驗措施可不再另行考慮，即防止了測量過程中的高電壓對下端CVT的N端絕緣損壞，同時，可減測量過程中的試驗技術措施，更加安全簡便，經過計算獲得的試驗數據更加的真實可靠，能有效判斷上節耦合電容的絕緣性能狀況。

3.3 實際應用

在瀑布溝電站500 kV線路（5E）檢修試驗過程中，運用新方法和常規的不拆引方法試驗進行了驗證比對，獲得了較好的試驗數據結果，并進一步證實了新方法科學、可靠、可信。試驗對比數據見表1。

表1 瀑布溝電站出線場5E 2YH試驗數據比較

新試驗方法能夠有效排除老方法（常規不拆引）試驗過程中的測量干擾。增強對上節耦合電容的絕緣性能判斷能力。新方法成功排除了下節CVT部分的干擾，使得測量的數據更加接近真實值，對上節耦合電容的絕緣性能判斷更加準確。此方法運用在大渡河流域500 kV系統不拆引的電容式電壓互感器試驗過程中，同樣取得了良好的試驗效果。

4 結語

通過在瀑布溝電站500 kV出線場電容式電壓互感器試驗中，對上節耦合電容的測試，得出新的不拆引方法能夠有效測量出上節耦合電容的介質損耗值和電容值，相較于老式的拆引方法和后續提出的不拆引方法，具有各方面的優勢。在兼顧工期、縮減成本的基礎上提高設備檢修質量，一定程度上緩解了企業人力資源緊張，既提高了試驗數據的準確性，又保證了電壓互感器的安全。對于加強500 kV及以上系統電力設備的絕緣監測，起到了積極的作用，避免了以往存在的數據誤判現象。在保證電力設備的可靠運行以及縮減檢修成本投入上，起到了積極的意義。