500kV电容式电压互感器上节耦合电容的介损及电容量测试新方法探究

鄢宜军，王军峰，高 爽

（国电大渡河检修安装有限公司，四川 乐山 614900）

1 概述

电压互感器作为一种电压变换装置，在确保安全发电运行过程中，具有重要的作用，通过将低电压供给仪表和继电保护装置，实现测量、计量、保护等作用，目前在电力系统高电压等级中，通常采用电容式电压互感器进行测量。根据电压等级的不同，通常采用2～3节耦合电容和分压电容通过串联方式进行分压。而耦合电容及分压电容的介损试验，能够准确地判断电容式电压互感器的绝缘状态。随着对电力设备检修质量要求的不断提高，500 kV系统的电站陆续投产普及，在发电站500 kV系统出线场电容式电压互感器上节耦合电容试验过程中，采用常规的拆引方法进行试验，已造成人力、物力、工期成本的大大提高。而传统的不拆引方法却造成了较大的测量误差，主要受CVT电磁干扰及电压互感器N端绝缘较为薄弱的影响，使得测量试验数据严重超标，无法真实反映上节电容的介质损耗情况，本文提出一种新的测量方法能够准确测量上节耦合电容的电容量及介质损耗，所得试验数据科学可靠，能够准确判断上节电容的绝缘性能状况。在缩减设备检修成本，提高检修工作效率上都有很积极的意义。

2 传统试验方法

2.1 500 kV电容式电压互感器电气原理

500 kV电容式电压互感器通常由三节或者四节耦合电容组成；电容分压器由耦合电容下节C11及分压电容C2串联组成，与电磁单元共同位于油箱内部，内部原理见图1。本文讨论的对C13电容，即上节耦合电容的试验方法。

图1 电容式电压互感器的内部原理图

2.2 常规试验方法

方法一：采用拆引的方式进行，对500 kV母线进行拆引，对C13耦合电容采用正接线法的方式进行介质损耗及电容量的测量。优点：试验数据准确可靠，能够有效判断上节耦合电容的绝缘状况；缺点：工程量较大（需搭设脚手架），人力、物力成本高，且处于山区高空作业，风速较大，人身安全风险高。并且严重影响检修工期，延长设备的送电时间，间接造成巨大的发电经济损失。（通常范围内的设备停电检修时间仅为4天左右，而采用此方法仅此电容式电压互感器拆、接引线的时间将耗去4天，故采用拆引的方法不现实。）

图2 为电容式电压互感器拆、接引线

方法二：采用常规不拆引的方法，在图1上节耦合电容C13的下端通入高压（考虑N端绝缘较低，试验电压一般为2 kV），用反接线法的方式进行上节耦合电容试验。试验前需保证N、X端拆除悬空。优点：采用不拆引的方式，缩短了检修工期，减少了人力、物力成本投入；缺点：因N端绝缘较为薄弱，在多次试验过程中，易造成N端绝缘损坏。同时，受CVT电磁单元的影响，使得上节耦合电容测量得到的介质损耗值严重超标（一般测量得到的数据为0.8%～0.9%，根据《电力设备预防性试验规程》（DL/T 596-1996），规定电容介质损耗值不得大于0.2%），不能真实反映上节电容的绝缘状况。只用测量的数据作为基础数据进行比较，因所得的试验数据干扰成份较大，当上节耦合电容真实的介质损耗值出现较大变化甚至超标时，通过此种方法测量得到的数据，进行历年数据比较，仍可能判断显示在合格范围内，造成对上节耦合电容绝缘性能的误判。使得有问题的电压互感器带病运行，以致严重时，因电容式电压互感器的故障损坏，引起输电线路的非计划停运，造成重大的经济损失和电力生产安全事故。

综上，上述两种试验方法在电容式电压互感器的试验过程中并不适用。因此，需要探索一种新的方法，能够在不拆引的情况下，使上节耦合电容测得的介质损耗值更加接近真实值，以实现对其绝缘性能的真实判断，确保电力生产的安全稳定运行。

3 新的试验方法

3.1 原理

在测量电容式电压互感器上节耦合电容C13介质损耗值的过程中，因上节耦合电容和中节耦合电容C12为纯电容，采取上节耦合电容和中节耦合电容并联方式进行测量，具体方法为：因上节耦合电容上端通过输电线路直接接地，故在上节耦合电容下端施加电压，中节耦合电容下端进行人工接地，采用反接线法的方式测量上节和中节耦合电容并联后的介质损耗值及电容量。然后，采用正接线法测量中节耦合电容的介质损耗值及电容量，在已知中节耦合电容的介质损耗值和电容量的条件下，参考《高压电气设备试验方法（第二版）》，运用如下计算公式，将上节耦合电容的电容值和介质损耗值求得[1]。

式中：tgδ、CX为上、中节耦合电容并联后的总介质损耗值和总电容值；C1、tgδ1为上节耦合电容的电容值及介质损耗值；C2、tgδ2为中节分压电容的电容值及介损值。

试验原理见图3。

图3 新实验方法原理图

3.2 新方法特点

此种方法在测量过程中，仅需将中节耦合电容的下端人工接地，下端CVT的试验措施可不再另行考虑，即防止了测量过程中的高电压对下端CVT的N端绝缘损坏，同时，可减测量过程中的试验技术措施，更加安全简便，经过计算获得的试验数据更加的真实可靠，能有效判断上节耦合电容的绝缘性能状况。

3.3 实际应用

在瀑布沟电站500 kV线路（5E）检修试验过程中，运用新方法和常规的不拆引方法试验进行了验证比对，获得了较好的试验数据结果，并进一步证实了新方法科学、可靠、可信。试验对比数据见表1。

表1 瀑布沟电站出线场5E 2YH试验数据比较

新试验方法能够有效排除老方法（常规不拆引）试验过程中的测量干扰。增强对上节耦合电容的绝缘性能判断能力。新方法成功排除了下节CVT部分的干扰，使得测量的数据更加接近真实值，对上节耦合电容的绝缘性能判断更加准确。此方法运用在大渡河流域500 kV系统不拆引的电容式电压互感器试验过程中，同样取得了良好的试验效果。

4 结语

通过在瀑布沟电站500 kV出线场电容式电压互感器试验中，对上节耦合电容的测试，得出新的不拆引方法能够有效测量出上节耦合电容的介质损耗值和电容值，相较于老式的拆引方法和后续提出的不拆引方法，具有各方面的优势。在兼顾工期、缩减成本的基础上提高设备检修质量，一定程度上缓解了企业人力资源紧张，既提高了试验数据的准确性，又保证了电压互感器的安全。对于加强500 kV及以上系统电力设备的绝缘监测，起到了积极的作用，避免了以往存在的数据误判现象。在保证电力设备的可靠运行以及缩减检修成本投入上，起到了积极的意义。