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电容式电压互感器介损测量异常分析及处理发表时间：2015-11-02T17:02:58.663Z 来源：《电力设备》第03期供稿作者：邱会有[导读] 揭阳供电局在测量电容式电压互感器的分压电容器的介损时，一定要认真检查测量线是否接触良好.（揭阳供电局）摘要：针对电容式电压互感器δ端子绝缘下降，引线接触不良造成介损测量异常，本文结合现场试验结果和理论分析，找出了其解决办法。
关键词：CVT；介质损耗；测量误差；自激法1．前言近年来，电容式电压互感器（以下简称CVT）以其优良的价格及性能比受到电力系统的青睐，并有逐步取代电磁式电压互感器的趋势。
由于大部分CVT都是安装在户外，运行三、五年后，其一次接线板周围通常都会生锈以及二次端子受潮，这给现场试验带来很大的干扰。
特别是CVT的δ端子绝缘下降，引线接触不良都会导致在试验中往往其测量值分散性较大，本文就从这两个方面的问题，结合试验实际，并进行理论分析，找出了相应的解决办法。
测量CVT介损采用辅助绕组加压的自激法，试验接线如图2（测Cl、），图3（测C2，）所示。
2.δ端子绝缘的下降使C1介损异常2.1 测试异常结果2013年5月12日，某变电站一条110kV出线CVT预试，其型号为TYD110／-0．01，1996年投运。
介损试验原理接线采用图2、图3。
测C1绝缘时将XT接地端打开，摇表L端接CVT上端，E端接XT端；测C2绝缘时同样将XT接地端打开，摇表L端接δ端，E端接XT端。
试验结果见表1表1中C1、C2电容量的测得值可计算出总的电容量为9860pF，与铭牌标称值相比误差仅-0.3％，说明电容量合格。
从表1测得的介损和绝缘数据看：上节电容C1介损严重超标，而绝缘却非常高；下节电容C2介损合格，绝缘却很低。
根据介质损耗原理：C2在绝缘很低的情况下，其介损应该较大，但实际测试结果并非如此。
2.2 异常结果分析根据C2的异常结果，首先对其绝缘异常降低进行原因分析与查找，将CVT二次接线板（XT、δ端子与二次共用一接线板）上的所有引线全部拆开，测得δ端子对地绝缘为40MΩ，XT对地绝缘为20MΩ，几个二次绕组对地绝缘均为20MΩ左右，由此可判断，CVT二次引出接线板外表面或CVT电磁单元受潮或脏污。
CVT介质损耗负值的解决方法介质损耗角正切值又称介质损耗因数或简称介损。
测量介质损耗因数是一项灵敏度很高的试验项目，它可以发现电力设备绝缘整体受潮、劣化变质以及小体积被试设备贯通和未贯通的局部缺陷。
例如：某台变压器的套管，正常tg值为0.5％，而当受潮后tg值为3.5％，两个数据相差7倍；而用测量绝缘电阻检测，受潮前后的数值相差不大。
由于测量介质损耗因数对反映上述缺陷具有较高的灵敏度，所以在电工制造及电力设备交接和预防性试验中都得到了广泛的应用。
变压器、发电机、断路器等电气设备的介损测试《规程》都作了规定。
电容式电压互感器（简称CVT）由电容分压器和电磁单元组成，从结构上讲，分为分装式和叠装式两种。
前者的电容分压器和电磁单元由外部连线连接在一起（现场很少用）；后者的电容分压器和电磁单元内部已通过分压器的抽压端子与电磁单元的高压端连接在一起。
对于叠装式CVT，又有中间抽压端子和无中间抽压端子之分，有中间抽压端子的CVT在现场和工厂一样也可以采用常规法进行测量，无中间抽压端子的CVT在现场无法采用工厂的常规测量方法，而用户现场测量方法又不统一，有的方法测出的数据不能真实地反映CVT 的绝缘状况，出现负值就是其中一种状况。
本次着重讨论负值的生成及解决方法。
CVT的电气原理如图1所示。
电容分压器由高压电容器C1和中压电容器C2组成，其中对于110 kV CVT C1由一节耦合电容器、220 kV CVT C1由二节耦合电容器、500 kV CVT C1一般由三、四节耦合电容器组成;电磁单元位于油箱内，由中间变压器、谐振电抗器、阻尼器和避雷器组成，二次绕组端子、电容分压器低压端、接地端及保护间隙等位于端子箱内。
图3接线是某厂家向用户推荐的测量方法，也是我们现场最常用测量方法，其本意是测量C1和C2的整体介损和电容量。
实际上由于电磁单元的存在，使测量结果产生偏小的误差，有时甚至会出现负值。
我们知道一般介质损耗角出现负值的原因有下面几条：一是仪器接地不好；二是标准电容器的介损过大；三是高压引线和测量线没有完全接触到导体；四是空气湿度过高；五也有可能是干扰过大的原因导致，总之一般来讲出现介损值为负数的情况不是太有可能是CVT设备本身的问题，而是测量问题。
电容式电压互感器自激法的测试及误差探讨【摘要】对电容式电压互感器进行预测性分析，是保障电网稳定运转的必要工作，基于其重要性，研究人员对检测方法进行了深入研究，提出了多项可行策略，而自激法则是针对于叠装型电容式电压互感器下节的有效测量方法。
本文重点分析了应该如何开展该测量方法，首先指出了其可行性，进而简要介绍了测试方法，对测量结果进行了一定的分析，提出了一些降低误差的方法，观点仅供参考。
【关键词】电容式电压互感器；自激法；测试；误差一、前言电容式电压互感器具备较强的抗谐振能力，且可兼顾系统通信，因此在电网中的应用越来越广泛。
但广泛的应用却也催生了另一个问题：现场试验精度问题。
如果不能保证测量精度，那么获得的数据可靠性将降低，进而也就无法指导进行有效的管理与维护了。
目前应用最为广泛的电容式电压互感器采用叠装式的结构，因此无法将电容分压器和电磁单元分开进行检测，且下端无引出端子，所以现场测量较为困难，存在的问题较多。
国家已出台相关的标准，指导采用自激法来对此类设备进行测量，下面对该方法进行一定的解释。
二、自激法方法分析对于叠装型电容式电压互感器，一般将其分为两个部分，即上部的C1和下部的C2，分别进行测量，具体分析如下。
（一）电容式电压互感器结构分析电容式电压互感器型号较多，为了便于分析自激法的适用性，本文主要以图1所示结构的互感器为例进行研究。
其中T为中间变压器，其节点B端无引出线，T、L、Z这三大结构与低压分压电容C2仪器封装于油箱，C1则为上端高压电容。
（二）主电容C1的测量1.原理分析（三）分压电容C2的测量自激法测量C2时，B端通过中间变压器，直接被施加外接电压，C1端直接接标准电容CN，这虽然会导致CN支路的介损受到C1的影响，但这个影响一般可忽略不计。
与此同时，电磁单元也会影响到测量结果，会使测量结果略大于实际值，这主要是因为C2低压端通过引线与δ端子相接，该引线存在一定的分布电容。
（四）其他误差分析首先，电磁单元中每个部件两端都存在电压差，均会干扰δ端子及其上下端的分布电容，进而导致其两端电压发生幅值及相位的变动，导致测量值偏大。
电容式电压互感器试验中介损值偏大原因分析摘要：本文介绍了220kV电容式电压互感器预试中介损值偏大原因的排查过程，并以此情况展开关于电容式电压互感器介质损耗试验原理、试验方法、抗干扰方法的简要论述。
关键词：电压互感器；介损；试验方法；抗干扰前言：徐州某电厂二期升压站2612出线电容式电压互感器（电容式电压互感器简称CVT，以下均称CVT）在2017年10月6日预防性试验时，发现C相下节C1介损值为0.938%，电容量为87.11nF，根据规程标准及历史值对比，严重超标，介于天气、环境干扰、试验方式方法等原因（试验时，信号线Cx、自激线没有悬空，从地面草丛上走过，10月6号试验时为晴天，但10月5号还在下雨，连续下了好多天）试验人员选择排查干扰、试验走线方式等方面再次进行试验，力求减小干扰和误差，测出最真实的数据。
正文：一．介质损耗试验原理及作用1．原理电压作用下电介质中产生的一切损耗称为介质损耗或介质损失。
如果介质损耗很大，会使电介质温度升高，促使材料发生老化，如果介质温度不断上升，甚至会把电介质融化、烧焦，丧失绝缘能力，导致热击穿，因此，电介质损耗的大小是衡量绝缘介质电性能的一项重要指标。
然而不同设备由于运行电压、结构尺寸等不同，不能通过介质损耗的大小来衡量对比设备好坏。
因此引入了介质损耗因数tgδ（又称介质损失角正切值）的概念。
介质损耗因数的定义是：如果取得试品的电流相量和电压相量，则可以得到如下相量图：试验前把二次绕组线拆掉，最后一个绕组没有接线，是用连片短接起来的，做试验时要把此连片拆掉，阻尼连片甩开，大N点甩开不让其接地即可（这时大X点接地可以不动，只要把大N点单独脱开即可，因为正常运行时，大N点和大X点是连在一起一块接地的）做上节时介损桥高压线接上面（只接芯线，屏蔽线悬空），信号线（试品输入Cx线）接中间，（也只接芯线，屏蔽线要悬空，注意，在做上节的介损时，信号线的接线特别要注意，只接芯线即可，屏蔽线不要接，如果接上，介损会很大，是不接的10倍关系，而且是超标的，此处注意。
电容式电压互感器介质损耗因数的测量与分析【摘要】本文介绍了测量介质损耗因数的意义，并基于电容式电压互感器介损试验进行了具体陈述，相应试验危险点及注意事项、故障原因等内容也进行了简单介绍和分析。
【关键词】电容式电压互感器；介质损耗因数；测量方法1.概述电容式电压互感器（Capacitor V oltage Transformers，简称CVT）作为一种电压变换装置应用于电力系统，主要用作供电侧量仪表、继电保护装置或者控制装置的电压信号取样设备，它接于高压设备与地之间，将系统电压转换成二次电压[1-3]。
电容式电压互感器由电容分压器、电磁单元（包括中间变压器和电抗器）和接线端子盒组成，实际操作对象为一220kV电容式电压互感器如图1所示。
图1 电容式电压互感器外观图及原理接线图通过电气试验，可以及时发现CVT的绝缘缺陷，对于确保电网和设备安全意义重大。
介质损耗因数的测量是CVT绝缘预防性试验中的重要项目之一，它是一项灵敏度很高的试验项目，能有效地检查设备绝缘受潮、油脂劣化以及严重的局部缺陷等。
例如，某台CVT正常tanδ值为0.5%，而当受潮后tanδ值为4.5%，两个数据相差9倍；而测量绝缘电阻，受潮前后的数值相差不大。
正是由于测量介质损耗因数对反映上述缺陷具有较高的敏感度，所以在CVT的交接和预防性试验中都得到了广泛的应用。
本文结合国网技术学院几个月的学习经历，介绍下CVT介质损耗因数的测量与分析。
2.测量介质损耗因数的意义电压作用下电介质中产生的一切损耗称为介质损耗或介质损失。
如果介质损耗很大，会使电介质温度升高，促使材料发生老化，如果介质温度不断上升，甚至会把电介质融化、烧焦，丧失绝缘能力，导致热击穿，因此，电介质损耗的大小是衡量绝缘介质电性能的一项重要指标。
然而不同设备由于运行电压、结构尺寸等不同，不能通过介质损耗的大小来衡量对比设备好坏。
因此引入了介质损耗因数tanδ（又称介质损失角正切值）的概念。
电容式电压互感器介质损耗试验分析摘要：本文介绍了电容式电压互感器介质损耗的原理，首先介绍了电容式电压互感器的结构，再从介质损耗分类和高压介损仪工作原理两个方面来介绍介质损耗的原理，最后举例说明高压介损仪监测绝缘的缺陷。
关键词：电容式电压互感器介质损耗高压介损仪电介质（绝缘材料）在有外加电压作用下，会使部分电能转变为热能，使电介质发热。
电介质损耗的电能被称为介质损耗。
介质损耗过大会造成绝缘温度上升，且损耗愈大，温度就愈高，如果介质温度高得能使绝缘体烧焦、熔化，那么绝缘体就会失去绝缘性能而被热击穿，甚至产生爆炸。
电流互感器的爆炸事故主要是由于绝缘局部放电或是受潮，聚集大量能量形成热击穿，使设备内部压力不断增加，以致超过外瓷套的强度造成的。
介质损耗的测量可以发现电力设备绝缘劣化变质、整体受潮以及小体积被试设备贯通和未贯通的局部缺陷，在电力设备交接、电工制造及预防性试验中得到了广泛应用。
一、电容式电压互感器结构用于继电保护、电压测量、载波通讯的电容式电压互感器，简称CVT，已取代电磁式电压互感器，在35~500kV变电站的母线和线路上都获得了广泛应用。
由于设备处于高电压运行环境，其绝缘状态会受到外部潮气和污秽侵蚀的影响，会遭到系统操作或雷电等过电压的侵害，于是需要人们对CVT进行常规预防性试验，测量其绝缘的介质损失角正切，诊断其运行状态，以保证其安全、准确、可靠地运行，这成为电力行业的一项重要任务。
CVT可以分成两个主要部件：一是电容分压器，由高压电容器C1及中压电容器C2组成，110kV CVT的C1(C11、C12、C13)、C2共装于一个瓷套内，110kV以上产品为C，分别装于多个瓷套，并且一部分C1与C2装于一个瓷套内；二是电磁单元，外形是一个铁壳箱体，内部有中间变压器、补偿电抗器、阻尼器及补偿电抗器两端的限压器，靠电磁感应原理给出二次电压输出，达到测量母线或线路电压的目的。
由于C2上的电压会随负荷发生变化，为此在分压回路中串接一个电感L，使之与电容(C1十C2)产生串联谐振，借以补偿负荷电流流过电容所产生的电压降，使电容分压器输出电压稳定，不受负荷电流变化的影响。
CVT介质损耗负值的解决方法
介质损耗角正切值又称介质损耗因数或简称介损。
测量介质损耗因数是一项灵敏度很高的试验项目，它可以发现电力设备绝缘整体受潮、劣化变质以及小体积被试设备贯通和未贯通的局部缺陷。
例如：某台变压器的套管，正常tg值为0.5％，而当受潮后tg值为3.5％，两个数据相差7倍；而用测量绝缘电阻检测，受潮前后的数值相差不大。
由于测量介质损耗因数对反映上述缺陷具有较高的灵敏度，所以在电工制造及电力设备交接和预防性试验中都得到了广泛的应用。
变压器、发电机、断路器等电气设备的介损测试《规程》都作了规定。
电容式电压互感器（简称CVT）由电容分压器和电磁单元组成，从结构上讲，分为分装式和叠装式两种。
前者的电容分压器和电磁单元由外部连线连接在一起（现场很少用）；后者的电容分压器和电磁单元内部已通过分压器的抽压端子与电磁单元的高压端连接在一起。
对于叠装式CVT，又有中间抽压端子和无中间抽压端子之分，有中间抽压端子的CVT在现场和工厂一样也可以采用常规法进行测量，无中间抽压端子的CVT在现场无法采用工厂的常规测量方法，而用户现场测量方法又不统一，有的方法测出的数据不能真实地反映CVT 的绝缘状况，出现负值就是其中一种状况。
本次着重讨论负值的生成及解决方法。
CVT的电气原理如图1所示。
电容分压器由高压电容器C1和中压电容器C2组成，其中对于110 kV CVT C1由一节耦合电容器、220 kV CVT C1由二节耦合电容器、500 kV CVT C1一般由三、四节耦合
电容器组成;电磁单元位于油箱内，由中间变压器、谐振电抗器、阻尼器和避雷器组成，二次绕组端子、电容分压器低压端、接地端及保护间隙等位于端子箱内。
图3接线是某厂家向用户推荐的测量方法，也是我们现场最常用测量方法，其本意是测量C1和C2的整体介损和电容量。
实际上由于电磁单元的存在，使测量结果产生偏小的误差，有时甚至会出现负值。
我们知道一般介质损耗角出现负值的原因有下面几条：一是仪器接地不好；二是标准电容器的介损过大；三是高压引线和测量线没有
完全接触到导体；四是空气湿度过高；五也有可能是干扰过大的原因导致，总之一般来讲出现介损值为负数的情况不是太有可能是CVT设备本身的问题，而是测量问题。
前四种影响都比较好判断和处理，对于干扰问题，包括外界干扰如各种电磁干扰和CVT中间变压器内部的电磁干扰。
一般CVT试验时周围多是停电设备，影响有限。
所以最容易出现负值的原因是CVT内部电磁机构的影响。
具体影响方式参考《四川电力技术》(CVT负介损值现象分析)。
由此可见只要将电磁机构避开对我们测量回路即可消除其对测量的影响，便可消除负值的产生。
由于C1，C2和电磁机构是混联在回路中的，并且成品叠装无中压出头的CVT，电磁机构也是无法拆除的，所以只有将电磁机构作为试验电源分别测量C1，C2才可以将电磁机构规避出测量回路，及自激法便可以帮我们解决这一问题。
下面我们来具体分析自激法的原理及测量中的注意事项。
1 自激法测试由辅助绕组加压和所加电压的确定
进行C1、C2自激法测试的原理图如图1图2所示。
图1自激法测量C1原理图
图2自激法测量C2原理图
1.1由上面两测试原理图可知，进行自激法测试均从辅助绕组af、xf加压，其主要原因是在测量C2时，C2与中间PT的电感及补偿电感会形成谐振回路，从而会出现危险的过电压，所以测试时一定接上阻尼电阻，即从af、xf上加压。
1.2所加电压的确定
在进行C1测量时，由于C2和标准电容相串联，而C n C2,那么电压主要降在标准电容上，所以δ端子上将有高电压。
由于出厂时δ端子耐受的电压为4kV，所以一般为2.5kV为宜。
其电压不能用PT 的变比进行计算。
需用静电电压表对δ端子进行监测，也有厂家对自激法试验电压有明确的要求，如湖南湘能电气有限公司对其CVT试验要求为：测量C1及介损时，在N点监测电压不超过2kV，测量C2及介损时，C1上端的监测电压不超过2kV。
2 影响自激法测量的主要因素
2.1 测量方法的影响
以自激法测量C2为例，其测量回路如图2所示。
由图可知，采用的是正接线测量，标准电容由C1和C n的串联组成，C1和C n会影响测
量的准确度。
我们以TYD110/-0.01H的CVT为例进行分析，其电容分压器的标称电容量为C1=12500pF，C2=50000pF，电容器的介损为0.1%，C n=100pF，介损为0，这样C1可等效为一电阻和一电容相串联，则标准电容桥臂等效如图4所示。
R1=tgδ/ωC1=0.001/314×12500×10-12=255Ω，
C n′=C1×C n/(C1+C n)=12500×100/(12500+100)=99.206pF，其标准电容为99.206pF，其误差为(99.206-100)/100=-0.79%。
其等值回路的介损为tgδ′=RωC n′=255×314×99.206×10-12=7.9×10-6，由以上可知，如果标准电容器选择合适(电容量要小，介损要小)则电容器电容量的测量误差将很小。
如果C n的介损不为0或C1的介损偏大，将对介损的测量产生影响。
例如一CVT用不同的标准电容测得的数据如表2所示。
图4标准电容桥臂等效图
表2用不同的标准电容器测得的数据
试品标电C2C1tgδ(%)电容量(pF)tgδ(%)电容量(pF)BR260.051115190.0624818TL10-500.101119500.1124960
注：BR26标准电容器的实测介损为0.04%，TL10—50标准电容器的
介损为0.001%。
由上表可以看出用不同的标准电容测出的介损值偏差较大，其主要原因是由于BR26标准电容的介损为0.04%。
已经超标(厂家要求值≯0.002%)。
为什么标准电容的介损偏大会使测量介损的值偏小?分析如下：当以有介损tgδn的标准电容当作C n时，试品C x的介损为tgδx，当电桥平衡后，测试值为tgδm，由西林电桥原理得，电桥平衡后得介损tgδm=ωC4R4=tg(δx-δn)=(tgδx-tgδn)/(1+tgδx tgδn)，由于tgδn1、tgδx1故tgδm≈tgδx-tgδn，tgδx≈tgδm+tgδn，由上述公式可知，被试品的介损约为测量值与标准电容的介损之和。
用BR26标准电容测量值加上BR26的介损值基本和用TL10—50标准电容的测量值相符。
所以选择标准电容很重要。
要注意两点：
(1)电容量要小一些，一般50pF为宜。
(2)介损要小一些，一般tgδ不大于0.005%。
2.2 (1)自激法测量C1的误差来源
采用自激法测量高压电容器C1时，其介损值一般都高出真实值很多，其原因除了测试方法的误差外还有电容分压器低压端引出套管和引出端子板的绝缘性能的影响。
由于测量C1时，δ端子的电位为2500V左右，处于高电位状态，沿小套管表面的泄漏和引出端子板上的δ端子对地的泄漏以及绝缘板的绝缘性能都会影响测量结果。
为什么分压器的低压套管和引出端子板的绝缘性能会影响C1的测量结果呢?以西林电桥的测量原理来说明。
电桥的测试原理如图5。
图5电桥原理图
西林电桥的测试原理：
(1)
其中：
代入(1)式得：
(2)
(3)
(4)
由上式可知：tgδx随R n的减小而增大，采用自激法测C1时，当计及δ端的泄漏电流时，其标准电容桥臂的实际原理如图7(a)，如
前所述，图6(a)中，因为C2、R2的影响较小，将C2、R2的影响忽略不计。
有C n′=C n+C L,R n=R L，则简化为图(b)，图中的C L，R L为δ端对地的杂散电容和绝缘电阻，当端子板受潮或低压套管受潮时，R L减小，R n减小，则由式(4)知，tgδx随R n的减小而增大。
所以C1的介损自激法测量结果偏大。
图6标准电容桥臂的原理图
(2)自激法测量C2
自激法测量C2由图2可知，电容分压器的低压端δ端直接进入电桥，δ端的电位很低，因此，影响测量结果的因素主要是测量方法的误差，此误差很小。
所以采用自激法测量C2所得到的结果比较真实的反映了C2的实际介损。
由以上分析可知自激法测量CVT其影响因素很多，但C2的测量结果能够比较真实的反映实际情况，由于C1、C2是装在同一节瓷套内介损应是一样的。
所以用C2的测量结果来判断该节电容分压器的好坏是合理的。
如果C1的介损偏大，就要考虑二次端子板和δ端子及小套管是否受潮等因素。
