直流125 kV电压互感器介损试验测试误差值分析

孙卓凝，袁僮瞳

（国网辽宁省电力有限公司 检修分公司，沈阳 110055）

按目前国家标准和产品技术规范要求，对125 kV直流电子式电压互感器进行绝缘强度试验时，试验前后应进行产品的电容量和介质损耗测量，并且前后两次的测量值不能有明显差异，以判断设备的绝缘性能。根据相关电容器试验标准，确定试验电压为100.0 k，绝缘试验前电容量和介质损耗为测试电压100.1 kV，电容量 553.49 pF，tanδ＝5.39×10-2；绝缘试验后的情况为测试电压100.1 kV，电容量551.37 pF，tanδ＝4.94×10-2。前后数据对比发现绝缘试验后电容量减小 2.12 pF、介质损耗因数减小 8.35%，减小程度很明显，因此，判断数据变化是由产品引起还是测量引起，对于试验结果分析至关重要。

1　试验过程

2016年9月28日对某站直流125 kV PCS-9250-125电子式电压互感器进行试验，根据国家标准和产品技术规范要求，测量各类电力设备tanδ时，应尽量分解试验。PCS-9250型电压互感器内部直流分压器结构如图1所示。

图1　PCS－9250型电压互感器内部直流分压器结构图Figure 1　Structure chart of DC voltage diveder in PCS－9250 type electronic voltage transformer

在进行高压臂绝缘电阻试验后，测量电容量和介损，之后相继进行直流耐压及局部放电试验、交流耐压及局部放电试验（持续1 min）、直流电压测量准确度试验、交流电压测量准确度试验，最后再次测量电容量和介损。精度测量和绝缘试验均正常。进行电容量和介损测试的接线图如图2所示。

图2　测试接线图Figure 2　W iring diagram of test

互感器内部直流分压器由多节阻容单元串联而成，单节阻容单元由若干高压电阻及单节电容器并联组成。因此，介损大小与测量电阻和屏蔽电阻阻值密切相关。电压互感器高压侧本体的等效电路为试品的等效电容C与等值电阻R的并联值。根据介质损耗因数的定义，并联等效回路的损耗角正切值计算公式为：

测试用电桥是QS30A型西林电桥，该电桥具有不受外界温度、湿度及时间等因素影响的特点，理论上具有较好的长期稳定性。这类电桥试验时采用裸铜线作为接至标准电容CN的高压引线，实际电容的测试值和电桥读盘数值及倍率K的关系为：

使用的标准电容为50 pF，当倍率K＝500时，可测得最大电容量为25 000 pF；当倍率K＝20时，可测得最大电容量为1 000 pF。

2　异常原因分析

绝缘试验后，被试品介质损耗减小了8.35%，但是前后电容量值变化仅为 2.12 pF（变化 0.38%）。 根据式（1）分析，介损的变化主要由并联电阻阻值变化引起，但精度复测试验结果表明测量电阻也是正常的；此外，如果屏蔽电阻出现故障，通过局放、冲击等试验结果一定会发现异常。因此，可以认为该介损值和试品关系不大，要从测量方法和试验接线两方面排查原因。当QS30A电桥倍率较大而试品电容量较小时，指示计的灵敏度就低，电桥越容易调平衡，试验时倍率选择为500、试品电容量为550 pF；另一方面，试品至标准电容的高压引线与试品间存在耦合电容，该引线与试品夹角越小，耦合电容越大，试验时施加于被试品的电压较高，采用裸铜线作高压引线，当电压超过50 kV后就会出现电晕现象，电晕损耗通过杂散电容会被计入被试品的介质损耗内，严重影响测量结果，并可能导致误判。

因此，可认为介损减小的原因是倍率选择不当，电容量减小与高压引线和试品的角度有关。为此进行相应的试验，试验时设置连接标准电容的高压引线与试品的夹角为α，试品为最新生产的直流电压互感器。试验数据见表1和表2。

表1　α为30°时电容量和介损数值Table 1　Capacitance and dielectric loss value when α is 30°

表2　α为60°时电容量和介损数值Table 2　Capacitance and dielectric loss value when α is 60°

由表1和表2的数据可以发现如下规律：1）夹角α一定时，倍率K越大，则介质损耗越容易调平衡，对应的介质损耗是一个范围，这是因为倍率K越大，平衡指示计的灵敏度越低，所以越容易平衡。这种测试仅针对大电容试品，若试品电容量较小，则会有较大误差；并且试验也发现，倍率小时介损读数更为准确。2）夹角α越大，测试的电容量越小。这是因为高压引线与试品间存在杂散电容，该杂散电容直接并联在电容C的两端，造成电容C增加；夹角越小，杂散电容越大，测得的电容量就越大。这一点对于测量小电容值的试品尤为重要，所以测量这种试品时要求引线与试品夹角尽可能大，以减小杂散电容的影响。3）倍率相同、夹角变化，测出的介质损耗会偏差5%以上。

为了消除电晕损耗引起的误差，同时进一步验证是否夹角α越大、耦合电容越小、测量的误差越小，对引至标准电容的高压引线加装直径100 mm的无晕导线。试验结果见表3和表4。

表3　加装无晕导线后，α为30°时的电容量和介损数值Table 3　Capacitance and dielectric loss value when α is 30°after retrofiting no corona w ire

表4　加装无晕导线后，α为60°时的电容量和介损数值Table 4　Capacitance and dielectric loss value when α is 60°after retrofiting no corona w ire

由表3和表4的数据可以发现：加装无晕导线后，夹角不变时，随着电压的升高，电容量和介质损耗几乎不变，且夹角较大的电容量偏小。试验数据与前述情况完全一致。

3　结语

在直流125 kV电子式电压互感器的介损测试中，出现绝缘试验前后介损值减小约10%的情况，这是由试验时介损仪倍率选择偏大和接线引起的。建议在进行此类产品介损测量时，应注意：1）选择合适的倍率。倍率的选择以试品电容量为准，根据试品电容量变化而变化，不能固定为某一值。2）若试品电容量较小，一定要注意从试品引至标准电容的引线与试品的夹角，该夹角应尽可能大，避免对电容值的测量造成较大的误差。3）若试验电压超过50 kV，则需采用无晕导线，以防止导线的电晕损耗对试品介损的测量造成影响。

［1］陈化钢.电力设备预防性试验适用技术问答［M］.北京：中国水利水电出版社，1998.

［2］王蕾云，李德超，张玉环.电容式电压互感器介损现场测量方法及误差分析［J］.电力电容器与无功补偿，2015（3）：72-76.

［3］杨彬，郭会永，齐征，等.电容式电压互感器介质损耗因数的测量与分析［J］.电子世界，2014（7）：117-118.