电容式电压互感器超标原因分析
（介质损耗测试仪解决）
针对微水电厂电容式电压互感器（CVT）介损超标现象，采用几种接线方式进行了试验研究，找出了CVT介损超标的原因，提出了减小测量误差的方法。
在微水电厂6台35 kV电容式电压互感器（CVT）的交接试验中，有2台分压电容（C2）的介质损耗角正切（tgδ）超标。考虑到其高压电容（C1）tgδ都在合格范围内，且绝缘试验和电容量也都合格，初步分析CVTtgδ不合格可能不是由CVT本身引起。为了避免误判断，对其中3台CVT进行了进一步的试验研究，分析了CVTtgδ超标的真正原因，提出了减小测量误差的方法。
1 试验接线及测量结果
1．1 常规反接线及测量结果
采用常规反接线测量CVT的整体tgδ和电容量，即C1、C2串联等值tgδ和电容量，试验接线如图1所示。
试验分中间变压器一次侧末端接地二次绕组开路、中间变压器一次侧末端悬空二次绕组开路、中间变压器一次侧末端二次绕组短路3种情况进行，试验结果见表1、表2。
1．2 常规正接线及测量结果
常规正接线测量原理见图2。试验分中间变压器一次侧末端接地二次绕组开路、中间变压器一次侧末端接地二次绕组短路、中间变压器一次侧末端悬空二次绕组开路、中间变压器一次侧末端悬空二次绕组短路4种情况进行。试验结果见表3。
1．3 自激法介损测量接线及测量结果
试验采用HV9001智能电桥，试验时拆除C2尾端与大地的连接线，试验接线如图3所示。由于本次所测35 kVCVT的高压电容及低压电容电容量均较大，受电桥容量限制，试验时将2个二次绕组串联激磁。测量结果见表4、表5。
2 影响测量结果的因素分析
2．1 中间变压器的影响
采用常规反接线时，随着接线方式的不同，测量结果差别很大。由表1、表2测量结果可知，二次开路X端悬空或接地时，都产生较大的正误差，tgδ值为0．38％～0．55％ﴛ二次短路X端接地时，产生非常大的误差，tgδ值达231．9％ﴛ二次短路X端悬空时，产生较小的正误差，tgδ值为0．19％～0．33％。
以上测量误差主要是由于存在中间变压器造成的。图1表明，流过测量桥臂R3的电流为I1，测量结果反映的是I1与In夹角的大小。中间变压器的存在，使I1不再等于I2，而是I2与I3的向量和，随着大小和相角的不同，I1与In夹角也不同，即tgδ不同。中间变压器的等效电路如图4所示。
图4中L
b为中间变压器激磁电感或漏感，C
b为中间变压器一次对铁芯、外壳、二次绕组的等值电容，R
b为中间变压器总损耗的等效电阻。A、B两点 之间的等效阻抗为：
（2）可知C
0为负值，等效为一电感，所以当X端接地时，不论二次开路还是短路，Z
AB呈感性。这样，图1（b）中I
3的相位落后于电压U，使I
n与I
3夹角加大，即当X端接地时，不论二次开路还是短路都产生正误差。当二次开路时，Z
AB的电抗主要由中间变压器一次激磁电感决定ﴛ而当二次短路时，Z
AB的电抗主要由变压器的漏感决定。由于中间变压器漏抗比激磁阻抗小得多，即二次短路时的I
3幅值要大得多，因此X端接地时，不论二次开路还是短路都将产生难以接受的正误差，二次短路比二次开路引起的正误差要大得多，tgδ实测值达到231．9％。
b．X端悬空时，不论二次开路还是短路，在工频情况下总能满足式（2）中C
0为正值，即Z
AB呈容性，因为中间变压器的tgδ一般大于电容器部分的tgδ，同时考虑到激磁感抗或漏抗与容抗的抵消作用，I
3支路的等效tgδ更大，此时图1（b）所示I
3比I
2更落后，由此产生较大的正误差。由于激磁感抗比漏抗抵消容抗的效果大得多，所以X端悬空时，二次开路比二次短路产生更大的测量正误差，不能满足工程要求ﴛ二次短路产生的误差较小，C
2ﴏC
1的值越大，误差越小，35 kV比110 kV及以上电容式电压互感器误差要大。采用常规正接线和自激法测量时，中间变压器对测量结果的影响参考文献ﴻ1］已有分析，本文不再重复。
2．2 测量引线接触状况的影响
在进行35 kV电容式电压互感器tgδ测量时，测量结果重复性较差，特别是测量引线接到生锈部位时tgδ明显偏大，测量结果见表2、表5。为了分析误差原因，引入图5所示的串联等值电路，图中R
x为试品的等效串联电阻，C
x为试品的等效串联电容，R
0表示引线与试品之间的接触电阻。
引线接触良好时，相当于接触电阻R
0非常小，可以忽略不计，由图5可知，此时试品的tgδ为：
tgδ＝ωR
x C
x（3）
当引线接触不良时，接触电阻R0不能忽略不计，此时试品介损测量值tgδ
0为：
由式（3）、式（4）得出，测量引线接触不良引起的介损测量误差Δtgδ为：
由式（5）可知，引线接触不良引起的tgδ测量误差与试品的电容量及接触状况有关，试品的电容量越大，接触电阻越大，测量误差Δtgδ越大ﴛ反之越小。由表5测量结果可知Δtgδ≈0．2％，C
x≈40nF，经计算得接触电阻R
0≈160Ω。
2．3 测量电压的影响
用康申HV9001智能电桥，采用自激法测量35kV电容式电压互感器tgδ时，由于激磁电流的限制（15ﵞ20 A），有时试验电压只能升到1 500 V，难以保证电桥的测量精度，致使测量结果出现较大误差，有时出现负值。遇到这种情况，可以采用如图3所示的试验接线，将基本二次绕组和辅助二次绕组串联起来激磁，以降低激磁电流，提高测量电压，提高仪器的测量精度。在对微水电厂35 kV电容式电压互感器进行tgδ测量时，由于测量电压低，曾出现过tgδ测量值不稳或为负值的情况，后来采用基本二次绕组与辅助二次绕组串联激磁，使测量电压提高到2．5 kV，获得了满意的结果，详见表4。
3 结论
a．参考文献ﴻ1］中介绍的自激法是测量CVTtgδ较理想的方法，其测量结果zui真实准确。
b．采用常规反接线测量时，只有X端悬空、二次绕组短路接线方法的测量误差较小，特别是C
2的电容量较C
1大得多时，测量误差更小。
c．对于电容量较大的试品，测量引线接触状况对测量结果的影响较大，进行CVTtgδ测量时应引起注意。
d．采用自激法测量CVTtgδ时，测量电压低，容易引起测量结果不稳定，有时会出现负值，采用基本二次绕组与辅助二次绕组串联起来激磁的方法，可以解决激磁电流超标的问题。
