不拆引线110 kV CVT 试验方法的研究

刘康康，宗浩杰，秦 刚

（国网江西省电力有限公司九江供电分公司，江西 九江 332000）

0 引言

电容式电压互感器（CVT）是由串联电容器分压，再经电磁式互感器降压和隔离，为计量和继电保护装置提供电压信号的一种电压互感器[1]。CVT还可以将载波频率耦合到输电线路用来长途通信、远方测量、选择性的线路高频保护、遥控等。和常规的电磁式电压互感器相比，CVT在经济型及安全性上也有众多优越之处。

国家电网公司企业标准Q/GDW 1168—2013《输变电设备状态检修试验规程》规定110 kV CVT的例行试验需进行介损及电容量测试，试验周期3年[2]。

CVT介损及电容量测试可以灵敏地发现CVT内部绝缘受潮、劣化及套管绝缘损坏等缺陷[3]。目前其测试主要采用CVT自激法进行，该方法需进行登高作业对一次引线进行拆除。经统计发现，整个测试过程中拆除、恢复一次引线用时占比高达44.54%，其要因在于需要登高作业进行拆卸和紧固CVT顶部螺栓。依据国家电网公司安全规范要求，进行110 kV CVT高空作业时还需搭建绝缘脚手架[4]。该方法工作量大，耗费时间长，且登高作业存在较大安全隐患。目前已有学者提出不拆高压引线的CVT介损测量方法[5]，该方法虽然无需进行拆卸和紧固CVT顶部螺栓，但仍需进行高空作业且试验精度无法满足实际要求。因此，文中基于CVT自激法提出不拆高压引线且无需进行高空作业的CVT介损测量改进方法。经过实践检验证明，在满足试验的精度的条件下该方法高效可行，可以大大缩短CVT例行试验时长，试验装置简便、成本低廉。

1 传统CVT自激法原理

110 kV CVT 由电容分压器、电磁单元（包括中压互感器、电抗器）和接线端子盒组成。其内部结构如图1所示，其中分压器及中压互感器T 合装密闭于瓷套内，在外部进行试验时无法将电磁单元与电容分压器两端断开。此外，110 kV CVT 内部电容C1与电容C2为一体结构，C1、C2中间无电压引出端子[6]，图中虚线框为中间变压器T示意图。

图1 110 kV CVT器结构示意图

电容C1与电容C2的介损及电容量测试传统方法主要采用CVT 自激法进行，具体接线如图2所示，图中虚线框为介损测试仪内部示意图。

图2 CVT自激法接线图A

测量电容C1及介损tanδ1 时，从CVT 的中间变压器T 的二次侧绕组施加电压对其进行激磁，中间变压器T 的高压尾X 与电容尾δ 的连接解除，并将X进行接地。按QS1电桥正接线测量，δ 点接高压电桥的标准电容器CN，主电容C1的高压端接高压电桥的CX端。由于δ点的绝缘水平较低，所以试验电压不宜超过3 kV；同理，当测量电容C2及介损tanδ2时，标准支路为C1与CN串联，δ 点接电桥CX端，仍由中间变压器T 辅助二次绕组加压，X 点接地，接线如图3所示。由于C2电容比较大，加压时应考虑容升电压[7]。

图3 CVT自激法接线图B

通过测试原理可以发现，测量C1的电容量及介损tanδ1时，为了方便测量流过电容C1的电流Ic1，试验过程需要登高作业将电压互感器的一次高压引线进行拆除，而测量C2的电容量及介损tanδ2时，无需进行高压引线拆除。因此，文中主要考虑如何在不拆高压引线的情况下进行C1的电容量及介损tanδ1测试。

2 传统不拆高压引线法

通过查阅文献表明，此前已有学者提出不拆高压引线进行C1的电容量及介损tanδ1的测试方法，该方法的原理如图4所示。

图4 传统不拆高压引线法示意图

该方法在CVT 高压侧不拆除引线接地的情况下，将原本需拆除高压引线测试的流过C1的电流Ic1与流过CN的电流IcN电流分量更改为在高压引线钳形电流表获取Ic1分量，再将钳形电流表引入测量仪器进行计算。该方法在保留原有介损及电容量测试算法不变的情况下，通过更改电流获取方法来达到不拆高压引线的目的。该方法的弊端在于：一方面由于钳形电流表采用电磁感应原理进行获取电流信号，若需要获取较为精确的电流信号，钳形电流表准确性要求较高，随之带来的是较高的仪器成本；另一方面，该方法虽然无需拆除高压引线，但仍然需要搭建绝缘脚手架进行登高作业接取钳形电流表，绝缘脚手架不易携带、搬运、搭建，仍会增加不必要的时间成本。

3 不拆高压引线CVT快速法

基于以上论述，文中提出一种基于CVT自激法的不拆高压引线CVT快速法，该方法的原理如图5所示。

图5 不拆高压引线CVT快速法原理图

该方法在不拆除CVT 高压高压引线的情况下，通过将C2支路及中间变压器T 的高压侧支路引入减法数字逻辑电路，通过基尔霍夫电流定律进行内部减法运算得到Ic1，再将该支路引入测量仪器进行计算。

该方法只是在原有的设备上增加外设装置，不改变原有算法逻辑及试验仪器。电压同样采用4次异频电压，通过电流选择选出4种特定频率的电流取最小值，来减小大地中杂散电流的影响。

4 试验比较

为验证文中所提出的不拆高压引线CVT 快速法的有效性，文中分别采用CVT 自激法、传统不拆高压引线法、不拆高压引线CVT 快速法对5 组110 kV CVT 例行试验进行了跟踪调查与统计，文中采用福建普华PH2801介损仪进行测试，其介损及电容量测试结果如表1所示。

表1 三种方法试验数据对比表

由于CVT自激法作为拆除高压引线的传统方法，该方法所测试的介损及电容量数据较为准确，因此表1中|△C1|为方法2、方法3分别测得的电容量与方法1所测得电容量进行的准确性比较。通过表1数据显示，在介损及电容量测试中，传统不拆高压引线法电容量平均误差为9.09%，由此可知该方法误差较大，无法满足试验要求；不拆高压引线CVT快速法在接线准确的情况下电容量平均误差为0.84%，该方法能得到介损及电容量误差均较小，在数据准确性方面优势明显。

此外，依据国家电网公司电气试验标准化作业流程要求，文中使用CVT 自激法、传统不拆高压引线法、不拆高压引线CVT 快速法对九江辖区内各变电站10组110 kV CVT 进行了时间上的对比，最终测试时间统计如表2所示。

表2 三种方法试验时间对比表min

通过表2可知，CVT自激法作为需要拆除高压引线、登高作业进行的CVT 介损及电容量方法，测试时间最长；传统不拆高压引线法省去拆除高压引线部分作业内容，可将平均时间缩短16.9 min；而文中提出的不拆高压引线CVT 快速法不仅无需拆除高压引线，且无需进行登高作业，因此在时间上甚至比传统不拆高压引线法平均快8.2 min。因此，文中提出的方法在作业时间上有明显优势。

此外，经过现场实践发现，由于不同生产厂家CVT 内部结构的差异，若CVT 中间变压器高压侧尾部串有补偿电抗器L 时，将造成一定的测试数据偏差。因此测试过程中应从避雷器顶部获取电流信号，从而绕开补偿电抗器L 的影响，最终试验数据依然可以达到较高精度。

5 结语

根据文献统计，虽然此前已有学者提出针对110 kV CVT 介损及电容量测试方法，但目前110 kV CVT 仍然延用CVT 自激法进行测试，其原因是不拆引线法测试数据存在较大偏差。文中所提出的不拆高压引线CVT 快速法可以在满足试验精度的条件下大大缩短试验时间，具有极强现场实践效果。

此外，采用不拆高压引线CVT快速法进行110 kV CVT 介损及电容量测试不仅大大缩短了试验时间，同时由于最费时的高空作业及拆、接一次引线部分时间的省去，使整个测试过程时间趋于稳定，改进后的测试时间波动较小，时间分布较均匀，易于把控例行试验时间，为各地市供电公司精准掌握主网运行情况提供了重要支撑。