CVT带电测试介损异常原因分析

周 帆 陈 欣 张 庆 白添凯 杨 超

云南电网有限责任公司昆明供电局（云南 昆明 650011）

0 引言

电容式电压互感器是电网的重要设备之一。为缩短停电时间，降低电网风险，电网投入了大量的带电监测装置。但是，在对部分三相CVT进行带电测试的过程中，出现了使用绝对测量法的部分设备三相介损不平衡的情况[1]。如某变电站绝对值法以母线PT为基准的CVT测试数据，前后两次的测试数据都出现三相介损差异较大的情况，难以诊断设备状态[2]。因此，文章研究了CVT带电测试时三相介损不平衡的情况。

1 电场对电容式互感器影响的理论分析

变电站现场电容式电压互感器周围存在不同相的电压互感器，或其他绝缘支柱物体。假设周围有一高为H的物体，该物体自身有对地电容为Cgi(i=1,2,…,n)，其与电容式电压互感器之间的杂散电容值为Ci(i=1,2,…,n)。Cs1,Cs2,Cs3,…,Cs(n-1)为互感器的高压臂部分，它们之间相等；Csn为互感器的低压臂部分。理想情况下，忽略物体或其他互感器的高度，以及其与该互感器之间的距离，则有：

因为Ci«Csi，可以化简得到Ci与Csi串联值为Ci，杂散电容值Ci之间并联得：Cieq=C1+…+Cn,Cgeq=Cg1+…+Cgi。由此可以得到如下电压增量。等效电路图如图1所示。

图1 等效电路图

1.1 相邻物体带电U的影响

假定邻近物体的高度H及与互感器的距离D一定，那么由公式（1）可知，α保持不变。当(U-U2)＞0时，输出的电压增大；当(U-U2)=0时，杂散电流流入流出保持平衡；当(U-U2)＜0时，说明此时的输出电压降低。

1.2 相邻物体高度的影响

当邻近物体的高度H改变时，其Csn的值也会发生变化。当高度增大时，α增大。若(U-U2)＞0，则输出电压与高度H成正比。

1.3 相邻物体距离的影响

在运行中的三相CVT，其高度与相邻距离一定，相间的电位差为120°，存在很高的电位差。对中间相而言，其将同时受到A、C两相的影响。采用带电监测的方法，由于电场的干扰，会对介损值产生较大的影响。

2 杂散电容对介损测量影响的理论分析

（1）绝对测量法以被测设备所在母线的二次电压作为参考进行测量。当测量某相介损时，由于杂散电容的耦合作用会产生干扰电流。该相设备中的电流除了加压产生的容性电流分量和阻性电流分量，还有耦合作用产生的容性干扰电流，相位等不相同，会造成测量结果也不同[3-4]。

（2）干扰电流叠加于仪器的采样信号中，会使tgδ发生变化。当该值位于OD线的上方时，tgδ′＞tgδ；当该值位于OD线的下方时，tgδ′＜tgδ；当该值位于X轴的下方时，tgδ′出现负值。

3 仿真分析

采用ANSYS对三相并列运行的CVT进行仿真验证。CVT本体电压分布情况如图2所示，CVT三相运行时相间干扰电场分布情况如图3所示，CVT三相运行时B相电压分布情况如图4所示。

图4 CVT三相运行时B相电压分布情况

从图2可以看出，CVT本体上电压呈递减的过程，电场最强点均在介质分布点。

图2 CVT本体电压分布情况

从图3可以看出，CVT本体上电压与单相运行时电压分布发生了明显变化，高压臂上受到相间干扰造成电压减小，A相与B相CVT高压端出现负电压分布的情况。

图3 CVT三相运行时相间干扰电场分布情况

从图4可以看出，三相运行时电压互相干扰，在中相形成了较大的干扰电压点。此时，若采取绝对法进行带电测试介损，电压叠加分布变化将会产生电流的变化，最终仪器采集到的信号会产生较大的误差。

综合来看，单相运行时发现中相被其余两相电压影响较大。原先圆形散开的情况被“挤压”成椭圆形分布。这也证明了在带电情况下，绝对法测量介损受电场的影响较大。假设极端条件下：

（1）A、C两相带电，B相电压为0，如图5所示。此时，根据仿真图5可分析出，A、C两相电压叠加于B相，电压对其的影响程度与公式（1）中的推导相吻合。

图5 A、C两相带电，B相电压为0

（2）B、C两相带电，A相电压为0，如图6所示。A、B两相带电，C相电压为0，如图7所示。由仿真图可分析出其分别对不带电CVT产生影响。但相较于第一种情况，电压分布影响程度要小得多。根据公式（1）可知，电压增量与α有关。

图6 B、C两相带电，A相电压为0

图7 A、B两相带电，C相电压为0

三相CVT运行时，受杂散电容的影响，会造成三相之间相互影响。采用绝对法进行带电测试，采样信号叠加了干扰电流，从而造成了介损的三相值误差。

CVT不同高度电压干扰值如图8所示。其中，纵坐标为电压（kV），横坐标为高度（m）。根据仿真计算结果，不考虑基本的电压影响，误差约为15 kV。在电压相互作用最强的2.0～2.8 m，出现C相偏小、A相偏大的结果。

图8 CVT相间电压干扰值

4 改进措施

（1）通过同相的历史数据纵向比较。对于绝对测量法测得的数据，还应与同母线的其他设备对比，看看是否都有相应的变化，排除PT原因导致的介损变化。某设备带电测试值的B相历史值对比数据如表1所示。

表1 带电测试数据

（2）增加带电测试时的屏蔽功能，将其余相干扰电流进行屏蔽测试。

（3）采取倒相法计算，轮流选取A、B、C为参考设备进行测试，计算测量误差。计算公式如下：

将最后测试值减去误差值，得到近似值即可。

5 总结

文章基于相间杂散电容的理论分析，提出相间干扰会对绝对测量法的带电测试造成影响，并基于ANSYS仿真软件进行了CVT仿真，验证了理论分析的正确性。研究发现：（1）杂散电容会产生电压偏差；（2）杂散电容会产生电场干扰，从而使介损测量时发生采样电流叠加，影响最终的介损值；（3）三相运行时电压分布受到各自相影响，会改变CVT自身的电压分布。