不拆引線110 kV CVT 試驗方法的研究

劉康康，宗浩杰，秦 剛

（國網(wǎng)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(lián)電容器分壓，再經(jīng)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(guī)的電磁式電壓互感器相比，CVT在經(jīng)濟型及安全性上也有眾多優(yōu)越之處。

國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW 1168—2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》規(guī)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(fā)現(xiàn)CVT內(nèi)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(yè)對一次引線進行拆除。經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，整個測試過程中拆除、恢復(fù)一次引線用時占比高達44.54%，其要因在于需要登高作業(yè)進行拆卸和緊固CVT頂部螺栓。依據(jù)國家電網(wǎng)公司安全規(guī)范要求，進行110 kV CVT高空作業(yè)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(yè)存在較大安全隱患。目前已有學(xué)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(yè)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(yè)的CVT介損測量改進方法。經(jīng)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(tǒng)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(nèi)部結(jié)構(gòu)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(nèi)，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(nèi)部電容C1與電容C2為一體結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)示意圖

電容C1與電容C2的介損及電容量測試傳統(tǒng)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(nèi)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(cè)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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)測量電容C2及介損tanδ2時，標(biāo)準(zhǔn)支路為C1與CN串聯(lián)，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(yīng)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(fā)現(xiàn)，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(yè)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(tǒng)不拆高壓引線法

通過查閱文獻表明，此前已有學(xué)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(tǒng)不拆高壓引線法示意圖

該方法在CVT 高壓側(cè)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(yīng)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(zhǔn)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(yè)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(cè)支路引入減法數(shù)字邏輯電路，通過基爾霍夫電流定律進行內(nèi)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(shè)備上增加外設(shè)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(tǒng)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(diào)查與統(tǒng)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(jié)果如表1所示。

表1 三種方法試驗數(shù)據(jù)對比表

由于CVT自激法作為拆除高壓引線的傳統(tǒng)方法，該方法所測試的介損及電容量數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)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(zhǔn)確性比較。通過表1數(shù)據(jù)顯示，在介損及電容量測試中，傳統(tǒng)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(zhǔn)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(shù)據(jù)準(zhǔn)確性方面優(yōu)勢明顯。

此外，依據(jù)國家電網(wǎng)公司電氣試驗標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程要求，文中使用CVT 自激法、傳統(tǒng)不拆高壓引線法、不拆高壓引線CVT 快速法對九江轄區(qū)內(nèi)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(tǒng)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(yè)進行的CVT 介損及電容量方法，測試時間最長；傳統(tǒng)不拆高壓引線法省去拆除高壓引線部分作業(yè)內(nèi)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(yè)，因此在時間上甚至比傳統(tǒng)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(yè)時間上有明顯優(yōu)勢。

此外，經(jīng)過現(xiàn)場實踐發(fā)現(xiàn)，由于不同生產(chǎn)廠家CVT 內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異，若CVT 中間變壓器高壓側(cè)尾部串有補償電抗器L 時，將造成一定的測試數(shù)據(jù)偏差。因此測試過程中應(yīng)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(shù)據(jù)依然可以達到較高精度。

5 結(jié)語

根據(jù)文獻統(tǒng)計，雖然此前已有學(xué)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(shù)據(jù)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(xiàn)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(yè)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(wěn)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(zhǔn)掌握主網(wǎng)運行情況提供了重要支撐。