电容式电压互感器超标原因分析 (介质损耗测试仪解决)
浏览次数:7900发布日期:2009-04-01
电容式电压互感器超标原因分析
(介质损耗测试仪解决)
针对微水电厂电容式电压互感器(CVT)介损超标现象,采用几种接线方式进行了试验研究,找出了CVT介损超标的原因,提出了减小测量误差的方法。
在微水电厂6台35 kV电容式电压互感器(CVT)的交接试验中,有2台分压电容(C2)的介质损耗角正切(tgδ)超标。考虑到其高压电容(C1)tgδ都在合格范围内,且绝缘试验和电容量也都合格,初步分析CVTtgδ不合格可能不是由CVT本身引起。为了避免误判断,对其中3台CVT进行了进一步的试验研究,分析了CVTtgδ超标的真正原因,提出了减小测量误差的方法。
1 试验接线及测量结果
1.1 常规反接线及测量结果
采用常规反接线测量CVT的整体tgδ和电容量,即C1、C2串联等值tgδ和电容量,试验接线如图1所示。
试验分中间变压器一次侧末端接地二次绕组开路、中间变压器一次侧末端悬空二次绕组开路、中间变压器一次侧末端二次绕组短路3种情况进行,试验结果见表1、表2。
1.2 常规正接线及测量结果
常规正接线测量原理见图2。试验分中间变压器一次侧末端接地二次绕组开路、中间变压器一次侧末端接地二次绕组短路、中间变压器一次侧末端悬空二次绕组开路、中间变压器一次侧末端悬空二次绕组短路4种情况进行。试验结果见表3。
1.3 自激法介损测量接线及测量结果
试验采用HV9001智能电桥,试验时拆除C2尾端与大地的连接线,试验接线如图3所示。由于本次所测35 kVCVT的高压电容及低压电容电容量均较大,受电桥容量限制,试验时将2个二次绕组串联激磁。测量结果见表4、表5。
2 影响测量结果的因素分析
2.1 中间变压器的影响
采用常规反接线时,随着接线方式的不同,测量结果差别很大。由表1、表2测量结果可知,二次开路X端悬空或接地时,都产生较大的正误差,tgδ值为0.38%~0.55%ﴛ二次短路X端接地时,产生非常大的误差,tgδ值达231.9%ﴛ二次短路X端悬空时,产生较小的正误差,tgδ值为0.19%~0.33%。
以上测量误差主要是由于存在中间变压器造成的。图1表明,流过测量桥臂R3的电流为I1,测量结果反映的是I1与In夹角的大小。中间变压器的存在,使I1不再等于I2,而是I2与I3的向量和,随着大小和相角的不同,I1与In夹角也不同,即tgδ不同。中间变压器的等效电路如图4所示。
图4中L
b为中间变压器激磁电感或漏感,C
b为中间变压器一次对铁芯、外壳、二次绕组的等值电容,R
b为中间变压器总损耗的等效电阻。A、B两点 之间的等效阻抗为:
(2)可知C
0为负值,等效为一电感,所以当X端接地时,不论二次开路还是短路,Z
AB呈感性。这样,图1(b)中I
3的相位落后于电压U,使I
n与I
3夹角加大,即当X端接地时,不论二次开路还是短路都产生正误差。当二次开路时,Z
AB的电抗主要由中间变压器一次激磁电感决定ﴛ而当二次短路时,Z
AB的电抗主要由变压器的漏感决定。由于中间变压器漏抗比激磁阻抗小得多,即二次短路时的I
3幅值要大得多,因此X端接地时,不论二次开路还是短路都将产生难以接受的正误差,二次短路比二次开路引起的正误差要大得多,tgδ实测值达到231.9%。
b.X端悬空时,不论二次开路还是短路,在工频情况下总能满足式(2)中C
0为正值,即Z
AB呈容性,因为中间变压器的tgδ一般大于电容器部分的tgδ,同时考虑到激磁感抗或漏抗与容抗的抵消作用,I
3支路的等效tgδ更大,此时图1(b)所示I
3比I
2更落后,由此产生较大的正误差。由于激磁感抗比漏抗抵消容抗的效果大得多,所以X端悬空时,二次开路比二次短路产生更大的测量正误差,不能满足工程要求ﴛ二次短路产生的误差较小,C
2ﴏC
1的值越大,误差越小,35 kV比110 kV及以上电容式电压互感器误差要大。采用常规正接线和自激法测量时,中间变压器对测量结果的影响参考文献ﴻ1]已有分析,本文不再重复。
2.2 测量引线接触状况的影响
在进行35 kV电容式电压互感器tgδ测量时,测量结果重复性较差,特别是测量引线接到生锈部位时tgδ明显偏大,测量结果见表2、表5。为了分析误差原因,引入图5所示的串联等值电路,图中R
x为试品的等效串联电阻,C
x为试品的等效串联电容,R
0表示引线与试品之间的接触电阻。
引线接触良好时,相当于接触电阻R
0非常小,可以忽略不计,由图5可知,此时试品的tgδ为:
tgδ=ωR
x C
x(3)
当引线接触不良时,接触电阻R0不能忽略不计,此时试品介损测量值tgδ
0为:
由式(3)、式(4)得出,测量引线接触不良引起的介损测量误差Δtgδ为:
由式(5)可知,引线接触不良引起的tgδ测量误差与试品的电容量及接触状况有关,试品的电容量越大,接触电阻越大,测量误差Δtgδ越大ﴛ反之越小。由表5测量结果可知Δtgδ≈0.2%,C
x≈40nF,经计算得接触电阻R
0≈160Ω。
2.3 测量电压的影响
用康申HV9001智能电桥,采用自激法测量35kV电容式电压互感器tgδ时,由于激磁电流的限制(15ﵞ20 A),有时试验电压只能升到1 500 V,难以保证电桥的测量精度,致使测量结果出现较大误差,有时出现负值。遇到这种情况,可以采用如图3所示的试验接线,将基本二次绕组和辅助二次绕组串联起来激磁,以降低激磁电流,提高测量电压,提高仪器的测量精度。在对微水电厂35 kV电容式电压互感器进行tgδ测量时,由于测量电压低,曾出现过tgδ测量值不稳或为负值的情况,后来采用基本二次绕组与辅助二次绕组串联激磁,使测量电压提高到2.5 kV,获得了满意的结果,详见表4。
3 结论
a.参考文献ﴻ1]中介绍的自激法是测量CVTtgδ较理想的方法,其测量结果zui真实准确。
b.采用常规反接线测量时,只有X端悬空、二次绕组短路接线方法的测量误差较小,特别是C
2的电容量较C
1大得多时,测量误差更小。
c.对于电容量较大的试品,测量引线接触状况对测量结果的影响较大,进行CVTtgδ测量时应引起注意。
d.采用自激法测量CVTtgδ时,测量电压低,容易引起测量结果不稳定,有时会出现负值,采用基本二次绕组与辅助二次绕组串联起来激磁的方法,可以解决激磁电流超标的问题。