直流125 kV電壓互感器介損試驗測試誤差值分析

孫卓凝，袁僮瞳

（國網(wǎng)遼寧省電力有限公司 檢修分公司，沈陽 110055）

按目前國家標準和產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范要求，對125 kV直流電子式電壓互感器進行絕緣強度試驗時，試驗前后應(yīng)進行產(chǎn)品的電容量和介質(zhì)損耗測量，并且前后兩次的測量值不能有明顯差異，以判斷設(shè)備的絕緣性能。根據(jù)相關(guān)電容器試驗標準，確定試驗電壓為100.0 k，絕緣試驗前電容量和介質(zhì)損耗為測試電壓100.1 kV，電容量 553.49 pF，tanδ＝5.39×10-2；絕緣試驗后的情況為測試電壓100.1 kV，電容量551.37 pF，tanδ＝4.94×10-2。前后數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)絕緣試驗后電容量減小 2.12 pF、介質(zhì)損耗因數(shù)減小 8.35%，減小程度很明顯，因此，判斷數(shù)據(jù)變化是由產(chǎn)品引起還是測量引起，對于試驗結(jié)果分析至關(guān)重要。

1　試驗過程

2016年9月28日對某站直流125 kV PCS-9250-125電子式電壓互感器進行試驗，根據(jù)國家標準和產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范要求，測量各類電力設(shè)備tanδ時，應(yīng)盡量分解試驗。PCS-9250型電壓互感器內(nèi)部直流分壓器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　PCS－9250型電壓互感器內(nèi)部直流分壓器結(jié)構(gòu)圖Figure 1　Structure chart of DC voltage diveder in PCS－9250 type electronic voltage transformer

在進行高壓臂絕緣電阻試驗后，測量電容量和介損，之后相繼進行直流耐壓及局部放電試驗、交流耐壓及局部放電試驗（持續(xù)1 min）、直流電壓測量準確度試驗、交流電壓測量準確度試驗，最后再次測量電容量和介損。精度測量和絕緣試驗均正常。進行電容量和介損測試的接線圖如圖2所示。

圖2　測試接線圖Figure 2　W iring diagram of test

互感器內(nèi)部直流分壓器由多節(jié)阻容單元串聯(lián)而成，單節(jié)阻容單元由若干高壓電阻及單節(jié)電容器并聯(lián)組成。因此，介損大小與測量電阻和屏蔽電阻阻值密切相關(guān)。電壓互感器高壓側(cè)本體的等效電路為試品的等效電容C與等值電阻R的并聯(lián)值。根據(jù)介質(zhì)損耗因數(shù)的定義，并聯(lián)等效回路的損耗角正切值計算公式為：

測試用電橋是QS30A型西林電橋，該電橋具有不受外界溫度、濕度及時間等因素影響的特點，理論上具有較好的長期穩(wěn)定性。這類電橋試驗時采用裸銅線作為接至標準電容CN的高壓引線，實際電容的測試值和電橋讀盤數(shù)值及倍率K的關(guān)系為：

使用的標準電容為50 pF，當倍率K＝500時，可測得最大電容量為25 000 pF；當倍率K＝20時，可測得最大電容量為1 000 pF。

2　異常原因分析

絕緣試驗后，被試品介質(zhì)損耗減小了8.35%，但是前后電容量值變化僅為 2.12 pF（變化 0.38%）。 根據(jù)式（1）分析，介損的變化主要由并聯(lián)電阻阻值變化引起，但精度復(fù)測試驗結(jié)果表明測量電阻也是正常的；此外，如果屏蔽電阻出現(xiàn)故障，通過局放、沖擊等試驗結(jié)果一定會發(fā)現(xiàn)異常。因此，可以認為該介損值和試品關(guān)系不大，要從測量方法和試驗接線兩方面排查原因。當QS30A電橋倍率較大而試品電容量較小時，指示計的靈敏度就低，電橋越容易調(diào)平衡，試驗時倍率選擇為500、試品電容量為550 pF；另一方面，試品至標準電容的高壓引線與試品間存在耦合電容，該引線與試品夾角越小，耦合電容越大，試驗時施加于被試品的電壓較高，采用裸銅線作高壓引線，當電壓超過50 kV后就會出現(xiàn)電暈現(xiàn)象，電暈損耗通過雜散電容會被計入被試品的介質(zhì)損耗內(nèi)，嚴重影響測量結(jié)果，并可能導(dǎo)致誤判。

因此，可認為介損減小的原因是倍率選擇不當，電容量減小與高壓引線和試品的角度有關(guān)。為此進行相應(yīng)的試驗，試驗時設(shè)置連接標準電容的高壓引線與試品的夾角為α，試品為最新生產(chǎn)的直流電壓互感器。試驗數(shù)據(jù)見表1和表2。

表1　α為30°時電容量和介損數(shù)值Table 1　Capacitance and dielectric loss value when α is 30°

表2　α為60°時電容量和介損數(shù)值Table 2　Capacitance and dielectric loss value when α is 60°

由表1和表2的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：1）夾角α一定時，倍率K越大，則介質(zhì)損耗越容易調(diào)平衡，對應(yīng)的介質(zhì)損耗是一個范圍，這是因為倍率K越大，平衡指示計的靈敏度越低，所以越容易平衡。這種測試僅針對大電容試品，若試品電容量較小，則會有較大誤差；并且試驗也發(fā)現(xiàn)，倍率小時介損讀數(shù)更為準確。2）夾角α越大，測試的電容量越小。這是因為高壓引線與試品間存在雜散電容，該雜散電容直接并聯(lián)在電容C的兩端，造成電容C增加；夾角越小，雜散電容越大，測得的電容量就越大。這一點對于測量小電容值的試品尤為重要，所以測量這種試品時要求引線與試品夾角盡可能大，以減小雜散電容的影響。3）倍率相同、夾角變化，測出的介質(zhì)損耗會偏差5%以上。

為了消除電暈損耗引起的誤差，同時進一步驗證是否夾角α越大、耦合電容越小、測量的誤差越小，對引至標準電容的高壓引線加裝直徑100 mm的無暈導(dǎo)線。試驗結(jié)果見表3和表4。

表3　加裝無暈導(dǎo)線后，α為30°時的電容量和介損數(shù)值Table 3　Capacitance and dielectric loss value when α is 30°after retrofiting no corona w ire

表4　加裝無暈導(dǎo)線后，α為60°時的電容量和介損數(shù)值Table 4　Capacitance and dielectric loss value when α is 60°after retrofiting no corona w ire

由表3和表4的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：加裝無暈導(dǎo)線后，夾角不變時，隨著電壓的升高，電容量和介質(zhì)損耗幾乎不變，且夾角較大的電容量偏小。試驗數(shù)據(jù)與前述情況完全一致。

3　結(jié)語

在直流125 kV電子式電壓互感器的介損測試中，出現(xiàn)絕緣試驗前后介損值減小約10%的情況，這是由試驗時介損儀倍率選擇偏大和接線引起的。建議在進行此類產(chǎn)品介損測量時，應(yīng)注意：1）選擇合適的倍率。倍率的選擇以試品電容量為準，根據(jù)試品電容量變化而變化，不能固定為某一值。2）若試品電容量較小，一定要注意從試品引至標準電容的引線與試品的夾角，該夾角應(yīng)盡可能大，避免對電容值的測量造成較大的誤差。3）若試驗電壓超過50 kV，則需采用無暈導(dǎo)線，以防止導(dǎo)線的電暈損耗對試品介損的測量造成影響。

［1］陳化鋼.電力設(shè)備預(yù)防性試驗適用技術(shù)問答［M］.北京：中國水利水電出版社，1998.

［2］王蕾云，李德超，張玉環(huán).電容式電壓互感器介損現(xiàn)場測量方法及誤差分析［J］.電力電容器與無功補償，2015（3）：72-76.

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