不拆引線110 kV CVT 試驗方法的研究

劉康康，宗浩杰，秦 剛

（國網江西省電力有限公司九江供電分公司，江西 九江 332000）

0 引言

電容式電壓互感器（CVT）是由串聯電容器分壓，再經電磁式互感器降壓和隔離，為計量和繼電保護裝置提供電壓信號的一種電壓互感器[1]。CVT還可以將載波頻率耦合到輸電線路用來長途通信、遠方測量、選擇性的線路高頻保護、遙控等。和常規的電磁式電壓互感器相比，CVT在經濟型及安全性上也有眾多優越之處。

國家電網公司企業標準Q/GDW 1168—2013《輸變電設備狀態檢修試驗規程》規定110 kV CVT的例行試驗需進行介損及電容量測試，試驗周期3年[2]。

CVT介損及電容量測試可以靈敏地發現CVT內部絕緣受潮、劣化及套管絕緣損壞等缺陷[3]。目前其測試主要采用CVT自激法進行，該方法需進行登高作業對一次引線進行拆除。經統計發現，整個測試過程中拆除、恢復一次引線用時占比高達44.54%，其要因在于需要登高作業進行拆卸和緊固CVT頂部螺栓。依據國家電網公司安全規范要求，進行110 kV CVT高空作業時還需搭建絕緣腳手架[4]。該方法工作量大，耗費時間長，且登高作業存在較大安全隱患。目前已有學者提出不拆高壓引線的CVT介損測量方法[5]，該方法雖然無需進行拆卸和緊固CVT頂部螺栓，但仍需進行高空作業且試驗精度無法滿足實際要求。因此，文中基于CVT自激法提出不拆高壓引線且無需進行高空作業的CVT介損測量改進方法。經過實踐檢驗證明，在滿足試驗的精度的條件下該方法高效可行，可以大大縮短CVT例行試驗時長，試驗裝置簡便、成本低廉。

1 傳統CVT自激法原理

110 kV CVT 由電容分壓器、電磁單元（包括中壓互感器、電抗器）和接線端子盒組成。其內部結構如圖1所示，其中分壓器及中壓互感器T 合裝密閉于瓷套內，在外部進行試驗時無法將電磁單元與電容分壓器兩端斷開。此外，110 kV CVT 內部電容C1與電容C2為一體結構，C1、C2中間無電壓引出端子[6]，圖中虛線框為中間變壓器T示意圖。

圖1 110 kV CVT器結構示意圖

電容C1與電容C2的介損及電容量測試傳統方法主要采用CVT 自激法進行，具體接線如圖2所示，圖中虛線框為介損測試儀內部示意圖。

圖2 CVT自激法接線圖A

測量電容C1及介損tanδ1 時，從CVT 的中間變壓器T 的二次側繞組施加電壓對其進行激磁，中間變壓器T 的高壓尾X 與電容尾δ 的連接解除，并將X進行接地。按QS1電橋正接線測量，δ 點接高壓電橋的標準電容器CN，主電容C1的高壓端接高壓電橋的CX端。由于δ點的絕緣水平較低，所以試驗電壓不宜超過3 kV；同理，當測量電容C2及介損tanδ2時，標準支路為C1與CN串聯，δ 點接電橋CX端，仍由中間變壓器T 輔助二次繞組加壓，X 點接地，接線如圖3所示。由于C2電容比較大，加壓時應考慮容升電壓[7]。

圖3 CVT自激法接線圖B

通過測試原理可以發現，測量C1的電容量及介損tanδ1時，為了方便測量流過電容C1的電流Ic1，試驗過程需要登高作業將電壓互感器的一次高壓引線進行拆除，而測量C2的電容量及介損tanδ2時，無需進行高壓引線拆除。因此，文中主要考慮如何在不拆高壓引線的情況下進行C1的電容量及介損tanδ1測試。

2 傳統不拆高壓引線法

通過查閱文獻表明，此前已有學者提出不拆高壓引線進行C1的電容量及介損tanδ1的測試方法，該方法的原理如圖4所示。

圖4 傳統不拆高壓引線法示意圖

該方法在CVT 高壓側不拆除引線接地的情況下，將原本需拆除高壓引線測試的流過C1的電流Ic1與流過CN的電流IcN電流分量更改為在高壓引線鉗形電流表獲取Ic1分量，再將鉗形電流表引入測量儀器進行計算。該方法在保留原有介損及電容量測試算法不變的情況下，通過更改電流獲取方法來達到不拆高壓引線的目的。該方法的弊端在于：一方面由于鉗形電流表采用電磁感應原理進行獲取電流信號，若需要獲取較為精確的電流信號，鉗形電流表準確性要求較高，隨之帶來的是較高的儀器成本；另一方面，該方法雖然無需拆除高壓引線，但仍然需要搭建絕緣腳手架進行登高作業接取鉗形電流表，絕緣腳手架不易攜帶、搬運、搭建，仍會增加不必要的時間成本。

3 不拆高壓引線CVT快速法

基于以上論述，文中提出一種基于CVT自激法的不拆高壓引線CVT快速法，該方法的原理如圖5所示。

圖5 不拆高壓引線CVT快速法原理圖

該方法在不拆除CVT 高壓高壓引線的情況下，通過將C2支路及中間變壓器T 的高壓側支路引入減法數字邏輯電路，通過基爾霍夫電流定律進行內部減法運算得到Ic1，再將該支路引入測量儀器進行計算。

該方法只是在原有的設備上增加外設裝置，不改變原有算法邏輯及試驗儀器。電壓同樣采用4次異頻電壓，通過電流選擇選出4種特定頻率的電流取最小值，來減小大地中雜散電流的影響。

4 試驗比較

為驗證文中所提出的不拆高壓引線CVT 快速法的有效性，文中分別采用CVT 自激法、傳統不拆高壓引線法、不拆高壓引線CVT 快速法對5 組110 kV CVT 例行試驗進行了跟蹤調查與統計，文中采用福建普華PH2801介損儀進行測試，其介損及電容量測試結果如表1所示。

表1 三種方法試驗數據對比表

由于CVT自激法作為拆除高壓引線的傳統方法，該方法所測試的介損及電容量數據較為準確，因此表1中|△C1|為方法2、方法3分別測得的電容量與方法1所測得電容量進行的準確性比較。通過表1數據顯示，在介損及電容量測試中，傳統不拆高壓引線法電容量平均誤差為9.09%，由此可知該方法誤差較大，無法滿足試驗要求；不拆高壓引線CVT快速法在接線準確的情況下電容量平均誤差為0.84%，該方法能得到介損及電容量誤差均較小，在數據準確性方面優勢明顯。

此外，依據國家電網公司電氣試驗標準化作業流程要求，文中使用CVT 自激法、傳統不拆高壓引線法、不拆高壓引線CVT 快速法對九江轄區內各變電站10組110 kV CVT 進行了時間上的對比，最終測試時間統計如表2所示。

表2 三種方法試驗時間對比表min

通過表2可知，CVT自激法作為需要拆除高壓引線、登高作業進行的CVT 介損及電容量方法，測試時間最長；傳統不拆高壓引線法省去拆除高壓引線部分作業內容，可將平均時間縮短16.9 min；而文中提出的不拆高壓引線CVT 快速法不僅無需拆除高壓引線，且無需進行登高作業，因此在時間上甚至比傳統不拆高壓引線法平均快8.2 min。因此，文中提出的方法在作業時間上有明顯優勢。

此外，經過現場實踐發現，由于不同生產廠家CVT 內部結構的差異，若CVT 中間變壓器高壓側尾部串有補償電抗器L 時，將造成一定的測試數據偏差。因此測試過程中應從避雷器頂部獲取電流信號，從而繞開補償電抗器L 的影響，最終試驗數據依然可以達到較高精度。

5 結語

根據文獻統計，雖然此前已有學者提出針對110 kV CVT 介損及電容量測試方法，但目前110 kV CVT 仍然延用CVT 自激法進行測試，其原因是不拆引線法測試數據存在較大偏差。文中所提出的不拆高壓引線CVT 快速法可以在滿足試驗精度的條件下大大縮短試驗時間，具有極強現場實踐效果。

此外，采用不拆高壓引線CVT快速法進行110 kV CVT 介損及電容量測試不僅大大縮短了試驗時間，同時由于最費時的高空作業及拆、接一次引線部分時間的省去，使整個測試過程時間趨于穩定，改進后的測試時間波動較小，時間分布較均勻，易于把控例行試驗時間，為各地市供電公司精準掌握主網運行情況提供了重要支撐。