淺析CVT測量精度的影響因素及周期現場檢驗的重要性

王少華，黃昕龑

（國網江蘇省電力公司營銷服務中心，江蘇南京 210000）

CVT已有近六十年的發展歷史，具有絕緣強度高、不會與系統發生鐵磁諧振、兼有高頻載波通道耦合設備的復用功能、高電壓下成本較低等優點，尤其生產廠家在開發CVT產品的過程中，對CVT結構上采取了措施，改善了CVT的特性，克服了早期產品性能和結構上存在的不足，現在的產品在性能上已能滿足電力系統的要求。關口計量用CVT肩負著貿易結算的使命，目前江蘇統調上網電廠的關口計量點大多使用CVT，因此對CVT的準確性和穩定性提出更高的要求。另一方面，它在產生鐵磁諧振的機理上、暫態響應和頻率特性方面，由于結構特點，在運維方面也存在一些特殊的問題，除了對目前在系統中運行的CVT加強運行巡視、加裝二次在線監測裝置、定期預防性試驗以外，還應對以CVT的測量精度進行現場周期檢驗，確保CVT適應電力系統可靠運行的要求和關口貿易結算的準確。

1 CVT基本工作原理

CVT主要由一、二次線圈、鐵芯和絕緣套管組成，由串聯電容器抽取電壓，再經變壓器變壓作為表計、繼電器、數據采集終端等的電壓源。

式中K——分壓比，K=C1/(C1+C2)。

改變C1和C2的比值，可得到不同的分壓比。由于UC2與一次電壓U1成正比，故測得UC2就可得到U1。

圖1

但是，當C2兩端接入普通電壓表或其他負荷時，所測得的值小于電容分壓值UC2，且負載電流越大，測得的值越小，誤差也越大。這是由于電容器的內阻抗1/jω（C1+C2）所引起的。為減小誤差，在電容分壓器與二次負載間加一變壓器TV一中間變壓器時間就是一臺電磁式電壓互感器，中間變壓器TV中的電感L是為了補償電容器的內阻抗的，因此稱為補償電感。當ωL= 1 /ω(C1+C2)時，內阻抗為零，使輸出電壓UC2與二次負載無關，實際上，由于電容器，電感L中有損耗存在，接負載時仍存在誤差。在TV的二次側繞組上并聯一補償電容CK，用來補償TV的勵磁電流和負載電流中的電感分量，提高負載功率因數，減少測量誤差。阻尼電阻rd作用，是防止二次側發生短路或斷路沖擊時，由鐵磁諧振引起的過電壓，補償電抗器L及中間變壓器TV不致被過電壓損壞。

2 CVT誤差的影響因素

2.1 頻率特性對測量精度的影響

電壓互感器的比角差最大允許值是在電力系統額定頻率下運行作出的規定，而對遠離額定頻率時的比角差則無任何約束。為了得到高的準確度，需滿足XC≈XL+X1+X2′，即串聯諧振關系基于額定頻率fN下得到的，當頻率變化為f時，必將影響這種串聯諧振的關系，其結果將產生剩余電抗Xo，而這種剩余電抗是很難消除的，它是CVT的一種固有誤差，要減小X0，只能增加C1、C2的值，這勢必會增加產品的設計、生產成本，作為廠家來說，這是必須要考慮的性能、價格關系。

2.2 外界電場對測量精度的影響

CVT的鐵芯會受到附近電流導體磁場影響，安裝在現場的電容式電壓互感器與鄰近不帶電的金屬構架及電力設備之間也會形成空間電容，從而在耦合電容器中流過雜散電容電流。試驗證明，三相一組的CVT即使用同一型號的產品，由于安裝在不同位置，檢驗時也會得到不同的誤差值，原因是周邊物體與三臺互感器有不同的電容耦合，產生不同的干擾所致。對誤差的影響大小與電容式電壓互感器的主要電容量有關，對0.05uF的干擾明顯大于0.02uF的干擾。

2.3 溫度特性對測量精度的影響

CVT使用模紙或全模電容，電容的溫度系數大致為-（1～2）*10-4/℃，變化25℃可能使電容量發生0.25%～0.5%的變化。設計時使用相同材料制作高壓臂和低壓臂電容，通過補償作用可以使誤差變化減小一個數量級，相當于1～2個化整單位的影響。電容式電壓互感器的補償電抗器需要調節到分壓電容器諧振，這種電感元件使用帶氣隙的鐵芯，氣隙的大小受到溫度影響，氣隙大小的變化對電感量的影響可以達到10-3量級。由于失諧度增加使中壓變壓器一次回路阻抗增加，再加上電感線圈的銅電阻對電感線圈Q值的影響，對CVT會產生較大的誤差。

2.4 輕載對測量精度的影響

CVT的原理可以推出，當負載減小時CVT測量準確度將提高。但對給定額定負載的CVT卻并非如此。由于實際的CVT要兼顧到輕載和滿載下的準確度，因此，其準確度都是以某一負載下的準確度為基準，使CVT在輕載和重載下的準確度均在要求范圍內。但實際運行中的CVT輕載下的準確度并不比額定負載下的準確度高。若CVT具有較大的負載能力，但只要求其額定負荷為低一個負荷等級，廠家可依據這個條件進行調整，使CVT的準確度提高一個等級。如不按此調整的CVT輕載不僅不能提高準確度，還可能引起鐵磁諧振進而影響CVT的測量準確度。

3 CVT運行后周期內現場檢驗的必要性

3.1 CVT運行中的故障現象

目前，CVT技術已日趨成熟，但在在系統中運行中還是難免發生的故障，主要以下幾種現象。（1）安裝前誤差正常，安裝后誤差變大，檢查原因安裝時單元電容安裝錯位（單元電容相互裝錯位置）；（2）運行中二次電壓突然升高，運行中CVT的二次電壓突然升高，一般是由CVT本身的缺陷造成，極易造成故障擴大和保護誤動。（3）運行中二次電壓持續降低的現象，低壓電容C2設計電場強度偏高，經過長期的運行有絕緣老化，造成有元件擊穿。（4）運行中滲漏油的現象，CVT的密封結構是采用不銹鋼膨脹器的全密封結構，理論上不應出現滲漏情況，但由于制造廠采用的材料差異、制造和安裝工藝控制的分散性，加之金屬膨脹器的制造、安裝、結構設計不合理，其連管處易積水，使連接處發生銹蝕，以及2節電容器之間的等電位連接與膨脹器波紋面發生金屬碰擦，產生電腐蝕，導致膨脹器破損，而發生滲漏油。（5）運行中CVT的銹蝕和污穢現象，CVT外絕緣的污穢如果嚴重，則會影響CVT本身的電場分布，從而使內部電容元件上電壓分布不均，而局部發生擊穿，特別是在剛下雨，干濕分布不均時尤其嚴重。

3.2 CVT運行后周期內現場檢驗的必要性

結合CVT測量精度的影響因素，尤其磁場和溫度的變化直接影響著CVT的誤差，這就使得人們在考慮測量CVT的計量誤差時，不得不關注這些因素的影響量。尤其CVT的前級是電容分壓電路，而電容是一種對溫度和頻率較為敏感的元件，隨著CVT運行時間的推移，歷經嚴寒和酷暑以及線路的切換，也沒有人能保證其誤差就一直不變。現場試驗是在產品出廠合格的基礎上，以檢驗產品在運輸、安裝或運行過程中是否有損壞、劣化為目的的。結合全省關口計量點CVT運行前和運行后的測試數據，可以發現CVT在運行前和運行一段時間后的誤差是會改變的，且同一只試品在不同的環境溫度下的誤差數據也會有所改變。關口計量點基本上采用準確度等級0.2級的CVT，JJG1021-2007《電力互感器》檢定規程規定，0.2級CVT誤差不得超過±0.2%，即額定二次電壓為57.7V時，要求實際二次電壓不得超過57.58V～57.82V的范圍，可以想象當上述故障發生此時的二次電壓下降絕對超過此范圍，它們給用戶方帶來的經濟損失不可估量，而且僅依靠二次電壓是否下降來判斷CVT誤差合格與否，肯定是不可行的；DL/T 448-2016《電能計量裝置技術管理規程》中規定：“高壓電容式互感器宜每四年現場檢驗一次”，為保證CVT可靠運行，準確計量，電廠應結合本廠停電計劃，在周期內制定CVT現場檢驗計劃。

4 結束語

近年來，CVT一直不斷地進行改進，國家標準也在修訂之中，電力系統在廣泛應用中也發現了各種故障現象，除了廠家的質量問題外，外部運行環境和使用維護也是重要因數。基于這種現狀，用戶應對CV T特性的深入，對運行中的CVT正確維護，達到提高CVT運行可靠的目的。尤其訂購CVT時要“量體裁衣”，避免CVT輕載運行，這樣無端消耗寶貴的能源還增加了不安全因素。