500 kV电容式电压互感器介质损耗异常分析及处理

饶 蕾，刘国建，韩尊占，何 强，熊 舟

(中国长江电力股份有限公司三峡水力发电厂，湖北 宜昌 443133)

电容式电压互感器(CVT)由电容分压器和中间变压器等电磁单元组成，在电力系统高电压等级中有着广泛应用。其主要作用是通过串联电容器分压，再经电磁式互感器和隔离，将高电压按比例关系变换成100 V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置取用[1]。

耗角正切值(简称介损)和电容量测试是CVT的检修试验项目之一，由此可以灵敏的发现绝缘劣化、受潮及电容元件击穿等运行缺陷[2]。《电力设备预防性试验规程》中规定：对于20 kV以上的电容式电压互感器每1～3年对其绝缘电阻及介质损耗、电容介损进行测量[3]。

本文通过对某电厂某线路B相电容式电压互感器预防性试验中上节电容介损超标的情况讨论其原因的分析过程以及提出相应的处理意见[4]，所得试验数据真实可靠。该电站500 kV出线电容式电压互感器(CVT)型号为TYD500/√3-0.005 H，其高压侧额定电压为500/√3。

1 电压互感器原理

图1所示为电容式电压互感器电路图。

图1 电容式电压互感器电路图

CVT主要由电容分压器、电磁装置和保护装置等组成[1]，其中，电容分压器由高压电容器C1(主电容器)和串联电容器C2(分压电容器)组成。C1由图1中3个电容C11、C12、C13组成，分压电容器C2的作用是进行电容分压。分压电容器经过电磁式电压互感器将分压电容器上的电压降低至所需的二次电压值。某电厂共装设17条500 kV出线，每条出线均设有500 kV电容式电压互感器。其作用主要用于采集线路电压及波形等信息量用于保护和测量使用。电容式电压互感器中各分压电容器的电容及介质损耗的测量可反映出该电容是否有脏污、受潮或电容元件是否击穿等绝缘缺陷。

2 试验原理

tanδ被称为介质损耗角的正切，它是交流电压下电介质中的有功分量和无功分量的比值，是一个无量纲的数，反应的是电介质内单位体积中能量损耗的大小[2]。介质在交流电压作用下绝缘的等值电路和相量图如图2所示。

图2 CVT上端电容介损测量等值电路图和相量图

CVT上端电容介损测量采用正接法，正接线法适用于被测试品两端对地绝缘，高压直接加在被测试品两端。CVT上端电容介损测量原理图见图3[4]。

图3 正接法原理

在试验时，接线端接在CVT的一次接线端(端子板)，信号端接CVT上节与中节导体连接部分，构成测量回路。

3 试验及其结果分析

3.1 试验过程

某电厂进行某线路B相电容式电压互感器预防性试验时，环境温度18℃，湿度50%，在测量B相CVT上节电容及介损时，出线介损超标的现象。图4为试验流程图。

图4 试验流程

在检查测量电气回路完整，试验线均已悬空，即试验方法及操作过程均正确后，正接法测量CVT上节介损超标。具体试验数据如表1所示。

表1 B相CVT上节电容及介损测量试验数据

依据DL/T596-2011《电力设备预防性试验规程》中第12章12.2.1中对电容式电压互感器的电容分压器试验标准膜纸电容的介损注意值为0.2%，DL/T393《输变电设备状态检修试验规程》中规定10 kV下介损注意值为0.25%。第一次测量结果不合格。

为确保试验方法及干扰对试验数据影响，尝试通过不同的测量方法[5]。试验过程及方法。

1)尝试从上下两端及换线、换仪器、加屏蔽线的方式进行试验，结果表2所示。

表2 不同测量方法下的电容及介损

2)正接法从上节上端加压，中节上端取信号，尝试在不同电压下的介损值及电容值如表3所示。

表3 不同电压下的介损值及电容值

通过不同试验方法下试验数据可见，试验结果均不满足国标要求。

3.2 原因分析

tanδ的测量与介质的温度、湿度、内部有无气泡、缺陷部分体积大小等有关系[3]。为排除温度、湿度影响，分别在环境温度16℃，湿度70%)和环境温度18℃，湿度50%两种情况下均对其进行试验，试验结果无差别。

现场对CVT本体检查，发现CVT一次接线端螺栓锈蚀，图5所示螺栓锈蚀。由CVT上节电容结构图(图6)中可看，CVT的一次接线端与高压电容法兰通过图5中的金属板连接在一起，金属板与一次接线端通过图5中4个螺栓连接在电容法兰上，由于CVT安装在户外，金具头与电容上端法兰接触面长期被雨水浸渍导致生锈，试验过程中该处的接触电阻(设为R1)变大。

图5 CVT一次接线端螺栓锈蚀

图6 CVT上节结构示意图

图7 等值电路图

图8 相量图

尝试改变接线方式，将上端加压位置引至上盖，如图9所示，将因螺栓锈蚀部分接触电阻踢除试验电路中，试验结果合格[6]。测量值如表4所示。

图9 优化后接线方式

表4 B相CVT上节电容及介损测量试验数据

由此可见，B相CVT上节介损不合格是由CVT上端螺栓生锈，加压端接触电阻变大引起的。

原理上，该处一次接线端与电容法兰间电压差为零。由试验数据可见，螺栓锈蚀对电容量的测量暂无影响。建议缩短试验周期及在下轮检修中将锈蚀元件进行更换。

4 结 语

本文通过CVT预防性试验发现CVT上节电容介损大，分析原因，发现加压端锈蚀引起该处的接触电阻较大，从而引起介损测量值的偏差。户外设备的环境因对设备的介质损耗因数测量影响较大，在对容性试品试验时，加压端由于锈蚀、脏污或涂层存在会导致接触电阻较大，影响被试品介损和电容量的测量结果的准确性，甚至会影响到对设备性能、状态的判断。因此，试验时，在对容性试品进行介损及电容量测试时，应尽可能的保证测试回路接触良好、可靠，保证测量回路的完整性，排除环境因素的影响。