電容式電壓互感器超標(biāo)原因分析 （介質(zhì)損耗測(cè)試儀解決）

　　試驗(yàn)分中間變壓器一次側(cè)末端接地二次繞組開路、中間變壓器一次側(cè)末端懸空二次繞組開路、中間變壓器一次側(cè)末端二次繞組短路3種情況進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果見表1、表2。

1．2　常規(guī)正接線及測(cè)量結(jié)果
　　常規(guī)正接線測(cè)量原理見圖2。試驗(yàn)分中間變壓器一次側(cè)末端接地二次繞組開路、中間變壓器一次側(cè)末端接地二次繞組短路、中間變壓器一次側(cè)末端懸空二次繞組開路、中間變壓器一次側(cè)末端懸空二次繞組短路4種情況進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

1．3　自激法介損測(cè)量接線及測(cè)量結(jié)果
　　試驗(yàn)采用HV9001智能電橋，試驗(yàn)時(shí)拆除C2尾端與大地的連接線，試驗(yàn)接線如圖3所示。由于本次所測(cè)35 kVCVT的高壓電容及低壓電容電容量均較大，受電橋容量限制，試驗(yàn)時(shí)將2個(gè)二次繞組串聯(lián)激磁。測(cè)量結(jié)果見表4、表5。

2　影響測(cè)量結(jié)果的因素分析
2．1　中間變壓器的影響
　　采用常規(guī)反接線時(shí)，隨著接線方式的不同，測(cè)量結(jié)果差別很大。由表1、表2測(cè)量結(jié)果可知，二次開路X端懸空或接地時(shí)，都產(chǎn)生較大的正誤差，tgδ值為0．38％～0．55％?二次短路X端接地時(shí)，產(chǎn)生非常大的誤差，tgδ值達(dá)231．9％?二次短路X端懸空時(shí)，產(chǎn)生較小的正誤差，tgδ值為0．19％～0．33％。
　　以上測(cè)量誤差主要是由于存在中間變壓器造成的。圖1表明，流過測(cè)量橋臂R₃的電流為I₁，測(cè)量結(jié)果反映的是I₁與I_n夾角的大小。中間變壓器的存在，使I₁不再等于I₂，而是I₂與I₃的向量和，隨著大小和相角的不同，I₁與I_n夾角也不同，即tgδ不同。中間變壓器的等效電路如圖4所示。

　　圖4中L_b為中間變壓器激磁電感或漏感，C_b為中間變壓器一次對(duì)鐵芯、外殼、二次繞組的等值電容，R_b為中間變壓器總損耗的等效電阻。A、B兩點(diǎn) 之間的等效阻抗為：

（2）可知C₀為負(fù)值，等效為一電感，所以當(dāng)X端接地時(shí)，不論二次開路還是短路，Z_AB呈感性。這樣，圖1（b）中I₃的相位落后于電壓U，使I_n與I₃夾角加大，即當(dāng)X端接地時(shí)，不論二次開路還是短路都產(chǎn)生正誤差。當(dāng)二次開路時(shí)，Z_AB的電抗主要由中間變壓器一次激磁電感決定?而當(dāng)二次短路時(shí)，Z_AB的電抗主要由變壓器的漏感決定。由于中間變壓器漏抗比激磁阻抗小得多，即二次短路時(shí)的I₃幅值要大得多，因此X端接地時(shí)，不論二次開路還是短路都將產(chǎn)生難以接受的正誤差，二次短路比二次開路引起的正誤差要大得多，tgδ實(shí)測(cè)值達(dá)到231．9％。
　　b．X端懸空時(shí)，不論二次開路還是短路，在工頻情況下總能滿足式（2）中C₀為正值，即Z_AB呈容性，因?yàn)橹虚g變壓器的tgδ一般大于電容器部分的tgδ，同時(shí)考慮到激磁感抗或漏抗與容抗的抵消作用，I₃支路的等效tgδ更大，此時(shí)圖1（b）所示I₃比I₂更落后，由此產(chǎn)生較大的正誤差。由于激磁感抗比漏抗抵消容抗的效果大得多，所以X端懸空時(shí)，二次開路比二次短路產(chǎn)生更大的測(cè)量正誤差，不能滿足工程要求?二次短路產(chǎn)生的誤差較小，C₂?C₁的值越大，誤差越小，35 kV比110 kV及以上電容式電壓互感器誤差要大。采用常規(guī)正接線和自激法測(cè)量時(shí)，中間變壓器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響參考文獻(xiàn)?1］已有分析，本文不再重復(fù)。

2．2　測(cè)量引線接觸狀況的影響
　　在進(jìn)行35 kV電容式電壓互感器tgδ測(cè)量時(shí)，測(cè)量結(jié)果重復(fù)性較差，特別是測(cè)量引線接到生銹部位時(shí)tgδ明顯偏大，測(cè)量結(jié)果見表2、表5。為了分析誤差原因，引入圖5所示的串聯(lián)等值電路，圖中R_x為試品的等效串聯(lián)電阻，C_x為試品的等效串聯(lián)電容，R₀表示引線與試品之間的接觸電阻。

　　引線接觸良好時(shí)，相當(dāng)于接觸電阻R₀非常小，可以忽略不計(jì)，由圖5可知，此時(shí)試品的tgδ為：
    tgδ＝ωR_x C_x（3）
    當(dāng)引線接觸不良時(shí)，接觸電阻R0不能忽略不計(jì)，此時(shí)試品介損測(cè)量值tgδ₀為：
  
　　由式（3）、式（4）得出，測(cè)量引線接觸不良引起的介損測(cè)量誤差Δtgδ為：
 
　　由式（5）可知，引線接觸不良引起的tgδ測(cè)量誤差與試品的電容量及接觸狀況有關(guān)，試品的電容量越大，接觸電阻越大，測(cè)量誤差Δtgδ越大?反之越小。由表5測(cè)量結(jié)果可知Δtgδ≈0．2％，C_x≈40nF，經(jīng)計(jì)算得接觸電阻R₀≈160Ω。

2．3　測(cè)量電壓的影響
　　用康申HV9001智能電橋，采用自激法測(cè)量35kV電容式電壓互感器tgδ時(shí)，由于激磁電流的限制（15?20 A），有時(shí)試驗(yàn)電壓只能升到1 500 V，難以保證電橋的測(cè)量精度，致使測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，有時(shí)出現(xiàn)負(fù)值。遇到這種情況，可以采用如圖3所示的試驗(yàn)接線，將基本二次繞組和輔助二次繞組串聯(lián)起來激磁，以降低激磁電流，提高測(cè)量電壓，提高儀器的測(cè)量精度。在對(duì)微水電廠35 kV電容式電壓互感器進(jìn)行tgδ測(cè)量時(shí)，由于測(cè)量電壓低，曾出現(xiàn)過tgδ測(cè)量值不穩(wěn)或?yàn)樨?fù)值的情況，后來采用基本二次繞組與輔助二次繞組串聯(lián)激磁，使測(cè)量電壓提高到2．5 kV，獲得了滿意的結(jié)果，詳見表4。

3　結(jié)論
　　a．參考文獻(xiàn)?1］中介紹的自激法是測(cè)量CVTtgδ較理想的方法，其測(cè)量結(jié)果zui真實(shí)準(zhǔn)確。
　　b．采用常規(guī)反接線測(cè)量時(shí)，只有X端懸空、二次繞組短路接線方法的測(cè)量誤差較小，特別是C₂的電容量較C₁大得多時(shí)，測(cè)量誤差更小。
　　c．對(duì)于電容量較大的試品，測(cè)量引線接觸狀況對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響較大，進(jìn)行CVTtgδ測(cè)量時(shí)應(yīng)引起注意。
　　d．采用自激法測(cè)量CVTtgδ時(shí)，測(cè)量電壓低，容易引起測(cè)量結(jié)果不穩(wěn)定，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，采用基本二次繞組與輔助二次繞組串聯(lián)起來激磁的方法，可以解決激磁電流超標(biāo)的問題。