CVT自激法测试原理及其试验电压的选取.pdf

内蒙古电力技术 2 0 1 0 年第2 8 卷第6 期I N N E RM O N G O L I AE L E C T R I CP O W E R 1 7 C V T 自激法测试原理及其试验电压的选取 T e s t i n gP r i n c i p l eo fC V TS e l f e x c i t i n gM e t h o d o l o g ya n dS e l e c t i o no fi t sT e s t i n gV o l t a g e 王亚平1 2 岳永刚2 1 华北电力大学 河北保定0 7 1 0 0 3 2 内蒙古超高压供电局 内蒙古呼和浩特0 1 0 0 8 0 冀 摘要 结合无中间抽压端子的叠装式电容式电压互感器 C V T 原理 阐述了采用串联法 测试C V T 耦合电容 分压电容及介损值存在的问题 基于目前普遍使用的数字电桥 介绍了 C V T 自激测试法 自激法 测试的原理及其现场试验电压的选取 选取电压时应重点考虑试品 绝缘安全 中间变绕组过载 串联补偿电抗器过流等因素 关键词1 电容式电压互感器 自激法 试验电压 介损值 f 文献标志码1B 文章编号11 0 0 8 6 2 1 8 2 0 1 0 0 6 0 0 1 7 0 4 0 引言 电容式电压互感器 C V T 根据安装结构划分为 分装式和叠装式2 种 对于叠装式C V T 有中间抽 压端子和无中间抽压端子之分 我国目前大量运行 的是无中间抽压端子叠装式C V T 对该类型 C V T 在制造现场 预防性试验可直接分体测量 而 在运行现场却无法用常规方法测试 目前 对于该类 型的C V T 现场测量耦合电容器 C 末节 C 及分 压电容器 c 2 电容 介损值时 多采用串联法或自激 法 本文主要介绍C V T 自激法的测试原理及其现场 试验电压的选取 1C V T 串联法原理及缺陷 由于C V T 无中间抽压端子 无法使用常规的正 接线 反接线方法测量C C 电容及介损值 但可通 过采用测量C 与C 串联电容C 介损值t a n S 对C 与G 运行状况进行判断 该方法一般称之为串联法 C V T 串联法 其原理如图l 所示 以5 0 0k VC V T 为例 根据试验原理可得 至 高 至 测 图中 C C 1 2 C 1 3 一耦合电容器 c 2 一分压电容 l a I n 2 a 一 2 n 3 a 一3 n 一 次绕组 t t a d n 一剩余绕组 F 一氧化锌避雷器 L 一补偿电抗器 Z 一阻尼电阻 圈l串联法电气原理图 正接线 腓竺豢譬 c 一器 式中c C UC 串联电容 收稿日期 2 0 1 0 0 6 0 9 作者简介 王亚平 1 9 7 2 一 男 内蒙古人 学士 高级工程师 从事一次变电设备管理T 作 2 万方数据 1 8 内蒙古电力技术2 0 1 0 年第2 8 卷第6 期 C 一耦合电容器C 电容 c 1 一分压电容 根据式 1 2 可得如下结论 1 串联法所得介损介于电容单元C 与c 2 介 损之间 且接近电容较小者 即t a n t 2 串联测试法所得电容小于电容单元C 与孟 G 的值 接近电容值较小者 即C n 的电容 3 由于受一次线圈泄漏电阻的影响 容易出 现负介损 因此 若C 绝缘存在缺陷时 使用串联法进行 试验易产生误判 当c 2 电容 介损值超标 C 电容 介损值正常时 预防性试验所得串联电容C 介损 t a n 3 合格或只是处于警示值 如5 0 0k V 响沙湾变电 站响布I I 线C V TA 相电容单元C n C 出厂值分别 为1 7I x F 1 3 5I x F 介损出厂值均为0 0 5 C I l c 2 串 联电容值为1 5 1 斗F 当c 2 存在故障时 电容 介损 2 值增大 甚至c 2 电容已大大超过规程规定1 4 1 串联法 所得结论也只是正常或电容超警示值 如表l 所示 裹1串联法试验数据分析 2C V T 自激法测试原理 针对串联法测试C 与c 2 电容 介损值存在的 问题 部分电力企业采用自激法对C 与C 2 进行测 量 并做了一些研究 5 o 1 自激法是以C V T 的中间变 压器作为试验变压器 从二次侧施加电压对其进行 激磁 在一次侧感应出高压作为电源来测量C 和 c 2 的电容及介损值 目前 国内对于C V T 自激法测 试普遍采用以数字电桥为核心的测试电路 自激法 测试C 电气原理如图2 所示 由于c n 电容远小于 c 2 测量过程中c 2 与c n 串联作为测试回路标准电 容 对测试结果影响可以忽略不计 测试过程中 加 在c n 上的电压可用回路电流和C 的电容量算出 自激法测试G 电气原理如图3 所示 测量c 2 时 用 已经确定电容 介损量的C 作为标准电容进行测 量 图2自激法测试C 电气原理图 图3自激法测试G 电气原理图 3 试验电压的选择 C V T 自激法可以现准确测量C c 2 电容及介 损值 但由于对该方法的认识仍存在不足 以及对现 有规程 标准1 4 t 7 缺乏了解 C V T 自激法在实际推广 应用中存在一定问题 尤其在试验电压的选择上具 有一定的随意性 而各文献的说法也不尽相同1 6 8 1 这 给自激法的现场预试的安全性带来一定影响 对于 采用C V T 自激法进行测量 很多学者表示反对开展 的1 个主要原因是试验电压较低1 9 1 所以试验电压的 选择在不影响设备安全情况下适合选择较高电压进 行 根据C V T 结构原理 C V T 自激法试验电压的选 择主要需考虑试品绝缘安全 二次自激绕组容量 二 次自激绕组过流 串联补偿电抗器过流等因素 3 1 试品绝缘安全 试品绝缘安全性主要考虑试品的试验电压不低 于试品额定电压 且不超过G 末端最大允许电压 即40 0 0V 二次自激绕组试验电压不超过其额 定电压 如式 3 一式 5 U l U l 3 U l 40 0 0V 4 魄 5 式中仉 一试品试验电压 万方数据 2 0 1 0 年第2 8 卷第6 期内蒙古电力技术1 9 观一二次自激绕组试验电压 广试品额定电压 卧二次自激绕组额定电压 试品额定电压一般大于1 0k V 根据式 3 一式 5 试品电压不超过40 0 0V 时 二次自激绕组试 验电压也将小于其额定电压值 试品绝缘安全性满 足要求 所以试品电压不超过40 0 0V 即可 文献 6 8 1 根据该方面因素而将试验电压限定为40 0 0V 或使用更低的30 0 0V 3 2 二次自激绕组容量限制 C V T 自激法电压选择 多数文献都从c 末端 点耐压角度考虑1 6 8 1 选择低于 点耐压值作为试 验电压 而对于二次自激绕组容量裕度是否足够则 考虑得较少 C V T 正常运行时 中间变压器作为 C V T 负载运行 运行电压比自激法试验电压高 但 电流较小时 不会出现过容现象 自激法试验过程电 压虽仅为运行电压的几分之一 但由于C V T 及整个 桥路功率都由中间变压器提供 使得中间变压器在 很低的电压下也存在过容的可能 仅仅用 点耐压 值来限制试验电压会存在问题 如很多文献提到使 用30 0 0V 电压作为试验电压 这对于部分厂家的 C V T 中间变二次已经严重过容 这也是工作人员容 易忽略的问题 自激法试验过程中 整个电桥回路可作为中间 变压器负载 电桥回路消耗的功率P l 要小于中间变 压器二次白激绕组容量S 如式 6 P 1 s m 6 根据测试C c 2 自激法试验原理 C c 2 测试 回路功率P l 可表示为 P 1 P c P c P c P c B P c 2 斥 7 对于C 测试回路 如图2 所示 由于尺 阻抗 远小于C 与C 串联容抗 c 2 一R 串联阻抗远小于 c n 容抗 式 7 可简化为 22 P l P c 尸c t o C l l 以 t o G 也 8 对于c 2 测试回路 如图3 所示 由于R 阻抗 远小于C 与C 3 串联容抗 且R 阻抗远小于c 2 容 抗 式 7 可简化为 P 1 产吃 吃 P c P c t o C i l 配 c 2 以 9 结合式 8 与式 9 试验过程中c 2 测试回路消耗功 率要大于C 测试回路消耗功率 自激法测试过程 只要满足式 9 要求 即能使电桥回路消耗的功率小 于中间变压器二次自激绕组容量 即 22 C 1 1 配 c 2 以 S h 1 0 现场需要估算试验电压极值 使满足式 1 0 参考国 内部分厂家5 0 0k VC V T 参数 通过计算得U 极大 值 如表2 所示 对于不同参数C V T 以最大可取 21 5 8V 最小取13 7 7V 所以对于试验电压按 r 点耐压值考虑而选择4k V 或其他电压 存在一定的 安全隐患 表2 考虑二次容量试验可取的最大试验电压 3 3 二次自激绕组过流限制 C V T 正常运行二次绕组基本不存在过流问题 多数C V T 使用说明书中也没有二次电流限制的要 求 因此在C V T 自激测试过程中对于二次绕组过流 问题考虑较少 电流的限制往往主要依据测试仪器 出厂时的厂家设置值 如国内使用较普遍的A I 系列 介损仪一般使用l OA 为限定电流 而这对于某些厂 家的C V T 来说已经严重超限 因此存在巨大的安全 隐患 极易发生绝缘损伤的事故 自激法试验过程整个电桥回路可作为中间变压 器负载 如图2 所示 根据式 8 一式 1 1 自激法试 验电压的选择需满足式 1 1 使二次自激绕组不超 限 frf U C 1 1 C 2 t J T F N 2 I T N 2 1 1 U T N j 式中 一中间变一次绕组额定电压 一中间变自激所选绕组额定电压 一中间变自激所选绕组最大电流 由于考虑电桥存在其他损耗和中间变在低压阶段存 在非线性等问题 现场通过式 1 1 计算所得电压需 留有一定余度 使试验电流不至超限 根据式 1 1 二次自激绕组选择额定电压较大 可耐受较大电流 的绕组 单个绕组无法满足试验要求时 可以考虑几 个二次绕组进行串 并联作为二次自激绕组 由于一 般测试仪器只能监测二次自激绕组总电流 所以对 于几个二次绕组并联进行试验 尽量使用额定电压 额定容量相等绕组进行 便于各绕组电流的准确监 测 3 4 串联电抗器过压限制 为防止过电压损坏串联 补偿 电抗器 串联电 抗器两侧需并联避雷器 该避雷器放电电压整定为 万方数据 2 0 内蒙古电力技术2 0 1 0 年第2 8 卷第6 期 额定二次负载运行情况下串联电抗器两侧电压的4 倍 自激法试验过程中 串联电抗器两侧电压会随着 试验电压的增大而增大 因此一般将该电压限制在 不超过放电电压的3 4 1 硼 试验中可认为串联电抗器 两侧电压与通过串联电抗器电流成正比 整个电桥 回路可作为中间变压器负载 同时根据式 1 0 试验 需满足 配 c l l c 2 型驾警 1 2 u 1 1 I 结合国内各厂家5 0 0k VC V T 参数 电抗器过 压可取的最大电压如表3 所示 由表3 可知 考虑电抗器过压所取试验电压比 较高 普遍超过25 0 0V 上海M W B 公司所产C V T 试验要求较低 电压仍比较低 为21 3 6V 在通常 试验中 电抗器过压问题仍值得考虑 表3 考虑电抗器过压可取的最大试验电压 4 结语 C V T 自激法可有效克服传统串联法存在的无 法准确测量C c 2 电容值及介损值的问题 现场自 激法测试需根据不同C V T 设备的参数来进行 兼顾 设备安全与试验测试的准确性 选择合适试验电压 二次自激绕组或二次绕组串并联接线方式等 I 参考文献1 1 1 陈德兴 谢春雷 电容式电压互感器故障分析及防范措施 l J 电力电容器 2 0 0 6 6 4 4 4 5 2 马国柱 吕安璞 固原变3 3 0k VC V T 内部故障分析叨 宁 夏电力 2 0 0 5 2 1 4 一1 6 3 陈俊章 电容式电压互感器的典型故障分析 J 电力电容 器 2 0 0 1 3 5 9 f 4 1 华北电网有限公司 华北电网有限公司电力设备交接和预 防性试验规程 M 北京 中国电力出版社 2 0 0 8 5 8 6 0 5 1 谢松瑜 王继纯 用自激法不拆高压引线测量C V T 的探 讨们 高电压技术 2 0 0 4 3 0 1 0 6 8 6 9 f 6 1 韩桂芝 采用C V T 自激法测量电容式电压互感器的t a n 8 值 J 内蒙古电力技术 2 0 0 5 0 2 6 1 6 2 f 7 1 中华人民共和国建设部 中华人民共和国质景监督质量 检验检疫总局 G B T5 0 1 5 旺2 0 0 6 电气装置安装T 程电 气设备交接试验标准 S 北京 中国计划出版社 2 0 0 6 3 0 3 5 8 陈化钢 电力设备预防性试验方法及诊断技术 M 北京 中 国科学技术出版社 2 0 0 1 3 9 2 3 9 7 9 9 倪学锋 盛国钊 林浩 C V T 使用中应注意的几个问题叨 高电压技术 2 0 0 2 2 8 4 1 8 2 0 1 0 1 赵京武 李红林 用自激法测试电容式电压互感器及误差 分析 J 高压电器 2 0 0 0 2 4 9 5 1 编辑 王金丽 内蒙古电力公司在国内率先完成2 2 0k 风电线路 保护装置检测试验 2 0 1 0 0 9 0 8 一l l 1 1 内蒙古电力公司在困内率先完成2 2 0k V 风 电线路继电保护装置的数字动模检测 共计检测图内6 个生产厂家2 种类型 1 2 种型号2 2 0k V 线路保护装置 试验利用 实f l f 数字仿真 R T D S 试验系统构建风电系统模型 通过对模犁进行 高度拟合 测试保护装置的动作行为本次试验充分验证了基f R T l s 的风机数学模型的正确性 为今后开展风电研究T 作提供了重 要r 具 同时对于 家装置的改进和电网 风场的安全稳定运行具有 重要意义 内蒙古电力科学研究院王树一张鹏供稿 万方数据 CVT自激法测试原