浅析CVT测量精度的影响因素及周期现场检验的重要性

王少华，黄昕龑

（国网江苏省电力公司营销服务中心，江苏南京 210000）

CVT已有近六十年的发展历史，具有绝缘强度高、不会与系统发生铁磁谐振、兼有高频载波通道耦合设备的复用功能、高电压下成本较低等优点，尤其生产厂家在开发CVT产品的过程中，对CVT结构上采取了措施，改善了CVT的特性，克服了早期产品性能和结构上存在的不足，现在的产品在性能上已能满足电力系统的要求。关口计量用CVT肩负着贸易结算的使命，目前江苏统调上网电厂的关口计量点大多使用CVT，因此对CVT的准确性和稳定性提出更高的要求。另一方面，它在产生铁磁谐振的机理上、暂态响应和频率特性方面，由于结构特点，在运维方面也存在一些特殊的问题，除了对目前在系统中运行的CVT加强运行巡视、加装二次在线监测装置、定期预防性试验以外，还应对以CVT的测量精度进行现场周期检验，确保CVT适应电力系统可靠运行的要求和关口贸易结算的准确。

1 CVT基本工作原理

CVT主要由一、二次线圈、铁芯和绝缘套管组成，由串联电容器抽取电压，再经变压器变压作为表计、继电器、数据采集终端等的电压源。

式中K——分压比，K=C1/(C1+C2)。

改变C1和C2的比值，可得到不同的分压比。由于UC2与一次电压U1成正比，故测得UC2就可得到U1。

图1

但是，当C2两端接入普通电压表或其他负荷时，所测得的值小于电容分压值UC2，且负载电流越大，测得的值越小，误差也越大。这是由于电容器的内阻抗1/jω（C1+C2）所引起的。为减小误差，在电容分压器与二次负载间加一变压器TV一中间变压器时间就是一台电磁式电压互感器，中间变压器TV中的电感L是为了补偿电容器的内阻抗的，因此称为补偿电感。当ωL= 1 /ω(C1+C2)时，内阻抗为零，使输出电压UC2与二次负载无关，实际上，由于电容器，电感L中有损耗存在，接负载时仍存在误差。在TV的二次侧绕组上并联一补偿电容CK，用来补偿TV的励磁电流和负载电流中的电感分量，提高负载功率因数，减少测量误差。阻尼电阻rd作用，是防止二次侧发生短路或断路冲击时，由铁磁谐振引起的过电压，补偿电抗器L及中间变压器TV不致被过电压损坏。

2 CVT误差的影响因素

2.1 频率特性对测量精度的影响

电压互感器的比角差最大允许值是在电力系统额定频率下运行作出的规定，而对远离额定频率时的比角差则无任何约束。为了得到高的准确度，需满足XC≈XL+X1+X2′，即串联谐振关系基于额定频率fN下得到的，当频率变化为f时，必将影响这种串联谐振的关系，其结果将产生剩余电抗Xo，而这种剩余电抗是很难消除的，它是CVT的一种固有误差，要减小X0，只能增加C1、C2的值，这势必会增加产品的设计、生产成本，作为厂家来说，这是必须要考虑的性能、价格关系。

2.2 外界电场对测量精度的影响

CVT的铁芯会受到附近电流导体磁场影响，安装在现场的电容式电压互感器与邻近不带电的金属构架及电力设备之间也会形成空间电容，从而在耦合电容器中流过杂散电容电流。试验证明，三相一组的CVT即使用同一型号的产品，由于安装在不同位置，检验时也会得到不同的误差值，原因是周边物体与三台互感器有不同的电容耦合，产生不同的干扰所致。对误差的影响大小与电容式电压互感器的主要电容量有关，对0.05uF的干扰明显大于0.02uF的干扰。

2.3 温度特性对测量精度的影响

CVT使用模纸或全模电容，电容的温度系数大致为-（1～2）*10-4/℃，变化25℃可能使电容量发生0.25%～0.5%的变化。设计时使用相同材料制作高压臂和低压臂电容，通过补偿作用可以使误差变化减小一个数量级，相当于1～2个化整单位的影响。电容式电压互感器的补偿电抗器需要调节到分压电容器谐振，这种电感元件使用带气隙的铁芯，气隙的大小受到温度影响，气隙大小的变化对电感量的影响可以达到10-3量级。由于失谐度增加使中压变压器一次回路阻抗增加，再加上电感线圈的铜电阻对电感线圈Q值的影响，对CVT会产生较大的误差。

2.4 轻载对测量精度的影响

CVT的原理可以推出，当负载减小时CVT测量准确度将提高。但对给定额定负载的CVT却并非如此。由于实际的CVT要兼顾到轻载和满载下的准确度，因此，其准确度都是以某一负载下的准确度为基准，使CVT在轻载和重载下的准确度均在要求范围内。但实际运行中的CVT轻载下的准确度并不比额定负载下的准确度高。若CVT具有较大的负载能力，但只要求其额定负荷为低一个负荷等级，厂家可依据这个条件进行调整，使CVT的准确度提高一个等级。如不按此调整的CVT轻载不仅不能提高准确度，还可能引起铁磁谐振进而影响CVT的测量准确度。

3 CVT运行后周期内现场检验的必要性

3.1 CVT运行中的故障现象

目前，CVT技术已日趋成熟，但在在系统中运行中还是难免发生的故障，主要以下几种现象。（1）安装前误差正常，安装后误差变大，检查原因安装时单元电容安装错位（单元电容相互装错位置）；（2）运行中二次电压突然升高，运行中CVT的二次电压突然升高，一般是由CVT本身的缺陷造成，极易造成故障扩大和保护误动。（3）运行中二次电压持续降低的现象，低压电容C2设计电场强度偏高，经过长期的运行有绝缘老化，造成有元件击穿。（4）运行中渗漏油的现象，CVT的密封结构是采用不锈钢膨胀器的全密封结构，理论上不应出现渗漏情况，但由于制造厂采用的材料差异、制造和安装工艺控制的分散性，加之金属膨胀器的制造、安装、结构设计不合理，其连管处易积水，使连接处发生锈蚀，以及2节电容器之间的等电位连接与膨胀器波纹面发生金属碰擦，产生电腐蚀，导致膨胀器破损，而发生渗漏油。（5）运行中CVT的锈蚀和污秽现象，CVT外绝缘的污秽如果严重，则会影响CVT本身的电场分布，从而使内部电容元件上电压分布不均，而局部发生击穿，特别是在刚下雨，干湿分布不均时尤其严重。

3.2 CVT运行后周期内现场检验的必要性

结合CVT测量精度的影响因素，尤其磁场和温度的变化直接影响着CVT的误差，这就使得人们在考虑测量CVT的计量误差时，不得不关注这些因素的影响量。尤其CVT的前级是电容分压电路，而电容是一种对温度和频率较为敏感的元件，随着CVT运行时间的推移，历经严寒和酷暑以及线路的切换，也没有人能保证其误差就一直不变。现场试验是在产品出厂合格的基础上，以检验产品在运输、安装或运行过程中是否有损坏、劣化为目的的。结合全省关口计量点CVT运行前和运行后的测试数据，可以发现CVT在运行前和运行一段时间后的误差是会改变的，且同一只试品在不同的环境温度下的误差数据也会有所改变。关口计量点基本上采用准确度等级0.2级的CVT，JJG1021-2007《电力互感器》检定规程规定，0.2级CVT误差不得超过±0.2%，即额定二次电压为57.7V时，要求实际二次电压不得超过57.58V～57.82V的范围，可以想象当上述故障发生此时的二次电压下降绝对超过此范围，它们给用户方带来的经济损失不可估量，而且仅依靠二次电压是否下降来判断CVT误差合格与否，肯定是不可行的；DL/T 448-2016《电能计量装置技术管理规程》中规定：“高压电容式互感器宜每四年现场检验一次”，为保证CVT可靠运行，准确计量，电厂应结合本厂停电计划，在周期内制定CVT现场检验计划。

4 结束语

近年来，CVT一直不断地进行改进，国家标准也在修订之中，电力系统在广泛应用中也发现了各种故障现象，除了厂家的质量问题外，外部运行环境和使用维护也是重要因数。基于这种现状，用户应对CV T特性的深入，对运行中的CVT正确维护，达到提高CVT运行可靠的目的。尤其订购CVT时要“量体裁衣”，避免CVT轻载运行，这样无端消耗宝贵的能源还增加了不安全因素。