补偿电抗器限压MOA对CVT介损测试的影响分析

吴 昊，楼 钢，吴 峰，卢 意

（国网浙江省电力公司金华供电公司，浙江 金华 321000）

补偿电抗器限压MOA对CVT介损测试的影响分析

吴 昊，楼 钢，吴 峰，卢 意

（国网浙江省电力公司金华供电公司，浙江 金华 321000）

就CVT补偿电抗器限压MOA对CVT介损测试的影响进行分析，得出相关结论：MOA支路的存在会使CVT总电容介损测试结果偏小，严重时会出现负介损的情况。造成该现象的原因是限压MOA支路的存在改变了流入测试电桥Cx端的电流相位。这种由MOA支路引起的测量误差无法通过提高测试电压的方法消除，而且由于MOA器件的非线性伏安特性，提高测试电压还会导致误差不减反增。为了保证CVT整组电容介损测试结果的准确性，建议在测试时拆除限压MOA。

CVT；电容；介损测试；金属氧化物避雷器；补偿电抗器；误差

0 引言

MOA（金属氧化物避雷器）因为其良好的非线性伏安特性，目前在电力系统被广泛应用于各种有害过电压的防治。在CVT（电容式电压互感器）中，为了限制补偿电抗器两端可能出现的过电压，通常在补偿电抗器两端并联1只小型MOA。

对于中压端子未引出的CVT，进行高/中压电容器串联后的总电容介质损耗测试[1－3]是交接、例行试验项目之一。笔者在数次现场测试中都发现，若不拆除补偿电抗器两端的限压MOA，测试结果会明显小于实际值，严重时甚至会出现负介损的情况。

为了找到问题的原因，本文分析了补偿电抗器限压MOA影响CVT总电容介损测试的机理，确定了由限压MOA造成误差的性质，并在此基础上提出了消除误差的办法。

1 限压MOA对CVT补偿电抗器的保护作用

图1为110kV CVT电气接线原理图。补偿电抗器的作用是降低CVT二次侧的输出阻抗，提高CVT二次侧带负载的能力[4]。限压MOA与补偿电抗器并联，一端接中间变压器一次侧尾端，一端接地。

CVT处于正常运行状态时，中压电容器C2两端的电压绝大部分落在中间变压器一次绕组上，补偿电抗器L两端的电压只有几百伏[4]，此时并在补偿电抗器两端的MOA呈现高阻状态，相当于开路。

当CVT二次侧发生短路时，补偿电抗器两端就会出现过电压，若该过电压超过了限压MOA的动作电压，则MOA迅速转入低阻状态，将补偿电抗器短路，从而实现保护补偿电抗器的功能。

图1 110 kV CVT电气接线原理

图2 110 kV CVT带避雷器支路总电容介损测试等效电路

2 限压MOA对CVT总电容介损测试的影响

2.1 CVT总电容介损测试接线

依据规程，对CVT主电容C1和分压电容C2串联后的总电容进行介质损耗测试时，测试电桥应采用正接法。

为了消除中间变压器励磁电流对测试结果造成的影响，中间变压器的二次绕组引出端a/n和da/dn必须全部短路接地，同时断开补偿电抗器的尾端E与大地间的连接。

由于中间变压器的二次绕组引出端均短路接地，二次侧就形成了电流通路，一次侧电流所产生的磁通会被二次侧电流所产生的磁通完全抵消，因此在进行测试时中间变压器对外电路所显示的阻抗很小，可视为短路。

在对CVT的主电容C1和分压电容C2分别进行并联等效[4]后，可得出不拆除MOA进行CVT总电容介损测试时的等效电路，如图2所示。

由于MOA是阻值可变的阻性原件，因此在图2中将其等效为可变电阻Rb。

2.2 限压MOA对CVT总电容介损测试的影响机理

根据介损电桥的工作原理，电桥测得的介损值实际上是进入桥体的2个电流In和Ix之间夹角δx的正切值。在无外界干扰时，δx和被试品的实际介质损耗角δ相等，所测介损值为被试品实际值。而在图2所示的等效电路中，由于MOA支路的存在，全电流中只有一部分电流进入测试电桥桥体，另有一部分电流通过避雷器等效电阻Rb直接流入了大地。

由图6可知，总体上，HHCB和AHTN的去除率随合成麝香初始浓度的增加先急剧增加后趋于平稳。HHCB在初始质量浓度为150 ng·L-1时，去除率达到最大值（84.40%），之后随着HHCB浓度的增加，去除率趋于平稳；而AHTN在初始浓度大于200 ng·L-1后，去除率趋于平稳。

以R3两端电压U3为参考向量，可以作出电桥平衡后的系统向量图，如图3所示。图中，U1为高压电容压降，U2为中压电容压降，UN为电桥上桥臂压降，UR为避雷器两端电压。

图3 系统向量图

从图2还可以看出，MOA对CVT总电容介损测试的影响寄生于电路本身，而并非外界所施加，对于这种性质的误差，如采取常用的抬高试验电压的方法是无法消除的。

3 试验结果及分析

3.1 试验方法及结果

为了验证前述理论分析的结果，本文对某台110 kV CVT的总电容介质损耗进行了实测。测试仪器采用济南泛华公司生产的AI-6000F型介质损耗测量仪，测试地点位于对电磁干扰屏蔽良好的试验厂房内。

为了便于分析比较，测试时令试验电压从1 kV逐渐升高到12 kV，在每个电压测量点分别测量带避雷器支路和不带避雷器支路2种情况下的总电容介损，测试结果见表1。总电容的介损出厂试验值为0.042 7%。

表1 110 kV CVT总电容介损实测结果

3.2 试验结果分析

根据表1所列的测试结果，可作出带MOA支路和不带MOA支路2种情况下介损测试值随测试电压变化的曲线，如图4所示。

图4 介损测试值随试验电压的变化

图4中曲线2始终位于曲线1下方，表明在MOA支路的影响下，CVT总电容的介损测试值始终小于实际值。当MOA等值电阻足够小，避雷器支路的分流作用足够明显时，将出现“负介损”的极端情况，即曲线2位于横坐标以下的部分。

需要注意的是，对于实际介损值已经超标的CVT而言，由于MOA支路对介损测试结果产生的“负向偏移”作用，很有可能造成其介损测试值合格的假象。相对于“负介损”，这种假象的隐蔽性更强，所造成的后果也更加严重。

根据表1所列数据，亦可作出带MOA支路时介损测试值与实际值的相对误差与测试电压的关系曲线，如图5所示。

从图5可以看出，在带MOA支路进行总电容介损测试时，测量误差随着试验电压的升高而增大。这是因为：抬高试验电压，在放大信号电流的同时也放大了流过MOA支路的干扰电流，与此同时，作用于避雷器两端的电压也相应抬升，这会使MOA的等值电阻有所降低，进一步加大流过MOA支路的干扰电流强度。在这两方面因素的综合作用下，测量误差不仅没有减小反而增大了。

3.3 消除误差的方法

根据上述分析，在不改变测试方法的前提下，要降低补偿电抗器两端限压MOA对CVT总电容测试的影响，可采用降低试验电压和拆除MOA这2种方法。

降低试验电压，可以让MOA退出非线性区，使其在试验过程中保持较大的等值电阻，减小流过MOA支路的干扰电流，进而减小测试误差。但这种方法虽然能减小测试误差，但并未消除测试误差，如果MOA在线性区内的等值电阻本身就很小，那么即便将电压降到较低的值，其测量误差依然会很大。从图5也可以看出，对于被试CVT，即使测试电压降到1 kV，相对误差依然高达77%。这说明降低试验电压的效果并不理想。此外，实际测试往往都在变电站内进行，临近间隔的未停电设备会对测试造成强烈的电磁干扰[5]，为了保证一定的信噪比，也不允许将测试电压降得太低，因此在开展实际测试工作时，不建议使用降压法来降低试验误差。

与降压法不同的是，拆除MOA的方法是切断了干扰电流的通路，从而使流过被试CVT的电流全部进入测试电桥。采用这种方法时，避雷器支路对测试的影响得到了完全的消除，测试电压也可根据现场需要进行灵活调整。因此，建议在进行CVT总电容介损测试时拆除限压MOA。

图5 相对误差随试验电压的变化曲线

4 结论

本文分析了CVT中补偿电抗器的限压MOA对CVT总电容介损测试结果的影响，并得出以下结论：

（1）在进行CVT总电容介损测试时，补偿电抗器两端的限压MOA会导致测试结果比实际值偏小。

（2）出现上述现象的原因是MOA支路的分流作用改变了流经被试电容进入测试电桥的电流的相位。

（3）由于MOA避雷器的非线性伏安特性，采用提高试验电压的方法不仅无助于减小误差，反而会使误差增大。

（4）为了消除补偿电抗器限压MOA对CVT总电容介损测试结果所造成的影响，建议在进行测试时拆除限压MOA。

[1]国网浙江省电力公司．Q/ZDJ 41．19－2005 110 kV电容式电压互感器交接验收电气试验作业指导书[S]．2005．

[2]国网浙江省电力公司．Q/ZDJ 41．20－2005 110 kV电容式电压互感器预防性电气试验作业指导书[S]．2005．

[3]国网浙江省电力公司．Q/GDW－11－41．17－2011 110～220 kV电容式电压互感器电气试验作业指导书[S]．2011．

[4]陈天翔，王寅仲，海世杰．电气试验[M]．北京：中国电力出版社，2005．

[5]赵沛，张源斌．介质损耗的数字化测量方法[J]．高压电器，2004，40（1）∶45－47．

（本文编辑：龚 皓）

Effect Analysis of Protective MOA of Compensation Reactor on CVT Dielectric Loss Test

WU Hao，LOU Gang，WU Feng，LU Yi
（State Grid Jinhua Power Supply Company，Jinhua Zhejiang 321000，China）

The paper analyzes effect of protective MOA of compensation reactor on dielectric loss test of CVT and draws a conclusion as follow∶MOA branch makes the value of dielectric loss test of CVT smaller than the true value；what's worse，dielectric loss will be negative in severe cases．The reason of this condition is that the phase of signal current flowing in Cx terminal of electric bridge is changed by protective MOA branch．Such measurement error caused by MOA branch cannot be eliminated by rising up test voltage;in addition, the error may become larger by test voltage rise because of the nonlinear current voltage characteristics of MOA parts．To ensure that the test dielectric loss test result of the entire reactor bank is accurate，it is suggested to remove the protective MOA during dielectric loss test of CVT．

CVT；capacitance；dielectric loss test；MOA；compensation reactor；error

TM774+．1

B

1007－1881（2015）04－0018－04

2014-11-12

吴 昊（1984），男，工程师，从事电力设备状态检修和高压试验等工作。