电容式电压互感器自激法测试和误差研究

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1、电容式电压互感器自激法测试和误差研究　　中图分类号：TM451文献标识码：A文章编号：电容式电压互感器(又称CVT)分为两类：分装式和叠装式。对于叠装式CVT又有两种情况：一种是下节电容器的瓷套有中间电压引出端子，该端子是专供试验用的，另一种是无引出端子的。对于前者的试验方法比较方便，而对于下节瓷套中无引出端子的情况，测量电容C1和C2就比较困难。使用电磁单元本身作为试验电源的自激法适合现场测试，但是又受电磁单元本身和测试方法的影响使测量结果有时跟实际结果有很大的偏差，下面就其影响作如下分析。自激法测试由辅助绕组加压和所加电压的确定进行C1、C2自激法

2、测试的原理图如图1图2所示。1.1由上面两测试原理图可知，进行自激法测试均从辅助绕组af、xf加压，其主要原因是在测量C2时，C2与中间PT的电感及补偿电感会形成谐振回路，从而会出现危险的过电压，所以测试时一定接上阻尼电阻，即从af、xf上加压。1.2所加电压的确定5在进行C1测量时，由于C2和标准电容相串联，而Cn远小于C2,那么电压主要降在标准电容上，所以δ端子上将有高电压。由于出厂时δ端子耐受的电压为4kV，所以δ端子上电压必须小于4kV（一般取2.5kV）。二次侧所加电压限值可通过中间PT变比计算得到。以西安西电电力电容器有限责任公司的TYD1

3、10/√3-0.01H型CVT为例，中间PT变比为100，即二次侧所加电压必须小于4000/100=40V。（实际测试时，由于受C1容抗的影响，实际变比与100略有出入）。当测量C2时，由于C2较大且测量回路可能会发生工频谐振，因此，为防止产生过负荷，注意低压励磁电流不要太大。由于补偿电抗器两端并有一个间隙和电阻的回路，该间隙的击穿电压整定值为额定二次负荷情况下补偿电抗器电压值的4倍。当达到此数值时，间隙击穿电阻接入。此电阻的功率是按短时接入计算的，因此，测量电容时控制补偿电抗器上端的电压不要超过额定时的三倍。主二次负荷除以100再乘以3即为试验电流限

4、值。例如某只CVT主二次负荷一个是150VA0.2级，另一个是150VA0.5级，则电流控制在9A以下(300/100×3=9)。否则有可能损坏CVT。由上述分析可知测量C1时，应保证δ端子的电压不超过4kV，测量C2时可通过主二次负荷按上述方法控制二次侧的电流。2影响自激法测量的主要因素2.1测量方法的影响5以自激法测量C2为例，其测量回路如图2所示。由图可知，采用的是正接线测量，标准电容由C1和Cn的串联组成，C1和Cn会影响测量的准确度。我们以TYD110/-0.01H的CVT为例进行分析，其电容分压器的标称电容量为C1=12500pF，C2=5

5、0000pF，电容器的介损为0.1%，Cn=100pF，介损为0，这样C1可等效为一电阻和一电容相串联，则标准电容桥臂等效如图4所示。R1=tgδ/ωC1=0.001/314×12500×10-12=255Ω，Cn′=C1×Cn/(C1+Cn)=12500×100/(12500+100)=99.206pF，其标准电容为99.206pF，其误差为(99.206-100)/100=-0.79%。其等值回路的介损为tgδ′=RωCn′=255×314×99.206×10-12=7.9×10-6，由以上可知，如果标准电容器选择合适(电容量要小，介损要小)则电容

6、器电容量的测量误差将很小。所以选择标准电容很重要。要注意两点：(1)电容量要小一些，一般50pF为宜。(2)介损要小一些，一般tgδ不大于0.005%。现场测试中标准电容与试验仪器配套，可不考虑此因素影响。2.2(1)自激法测量C1的误差来源某500kV变电所500kV的CVT的自激法测量及解体测量数据如表2。表2自激法测量和解体直接测量数据注：解体后对小套管进行了擦拭。5采用自激法测量高压电容器C1时，有时介损值会高出真实值很多，其原因除了测试方法的误差外还有电容分压器低压端引出套管和引出端子板的绝缘性能的影响。由于测量C1时，δ端子的电位为2500

7、V左右，处于高电位状态，沿小套管表面的泄漏和引出端子板上的δ端子对地的泄漏以及绝缘板的绝缘性能都会影响测量结果。为什么分压器的低压套管和引出端子板的绝缘性能会影响C1的测量结果呢?以西林电桥的测量原理来说明。电桥的测试原理如图5。图5电桥原理图代入(1)式得：由上式可知：tgδx随Rn的减小而增大，采用自激法测C1时，当计及δ端的泄漏电流时，其标准电容桥臂的实际原理如图7(a)，如前所述，图6(a)中，因为C2、R2的影响较小，将C2、R2的影响忽略不计。有Cn′=Cn+CL,Rn=RL，则简化为图(b)，图中的CL，RL为δ端对地的杂散电容和绝缘电阻

8、，当端子板受潮或低压套管受潮时，RL减小，Rn减小，则由式(4)知，tgδx随Rn的减小而增大