中間變壓器對電容式電壓互感器介損測量的影響
發布時間:2019-07-12 11:30:16來源:
電容式電壓互感器是電力系統重要的一次設備,規程對其分壓電容的變化量及介質損失角正切分壓電容量發生變化或tanW升高將有可能引發電容式電壓互感器爆炸事故廣東羅洞的500kV變電站就發生過電容式電壓互感器爆炸事故,廣西梧州的500kV變電站也發生過分壓電容擊穿事件。因此每年在預防性試驗中準確測量電容式電壓互感器分壓電容器的電容量及tanW值是非常重要的在電容式電壓互感器的預防性試驗中,中間變壓器的存在會對分壓電容器的電容量及tarW值測量結果產生影響,且在不同的測量接線下其影響不同本文就這個問題進行定性分析,從而得到一種合理的電容式電壓互感器介損測量方法由于220kV的線路電容式電壓互感器遇到的問題比較多、情況比較復雜,下面以此為例說明現場測量中遇到的問題圖堤220kV線路電容式電壓互感器的原理接線圖,電容C12和G及中間變壓器裝在一個瓷套里,D點一般沒有引出點(特別是進口設備),這就給分壓電容的介損測量帶來了困難一般情況下A點是接地的,即使線路接地刀閘打開,由于線路對地電容很大,也不能用正接法測量1,因此對電容Cn的測量只能用反接屏蔽法由于D點無法作為屏蔽點引出,只能用L端或X端作為屏蔽點,但由于中間變壓器的存在,將有電流通過一次繞組和二次繞組及地之間的耦合電容流入地,這部分電流無法屏蔽,這樣就會對測量結果產生影響。實測結果表明:若將X點懸空以L點為屏蔽點,測量結果會使電容量減小,tanW值偏大較多;若將中間變于真實值同樣用正接法測量2串C2時,中間變壓器的狀態也嚴重影響測量結果,例如X點懸空,一、二次繞組不短接時將得到負的tanW值本文將定性分析產生上述各種影響的原因,并給出測量這種電容式電壓互感器介損的合理方法2中間變壓器的阻抗特性上述各種不利影響均是由中間變壓器引起的,要分析其對測量結果的影響首先要了解中間變壓器的一次繞組對二次繞組及地之間的阻抗特性分別對變電站的35kVPT及的PT中,F點接電橋的高壓端,外殼和n點接電橋的Cx端,目的在于測量各種情況下PT的一次繞組對二次繞組及地的阻抗特性,測量結果列于表1第一種狀態是測量一次繞組對二次繞組及地的電容量和介損值。
當X端懸空,一、二次繞組不短接時,PT的阻抗特性很有可能呈感性,如1號PT若呈容性,其電容量一般比第一種狀態時小,但介損大較多。
只要短接繞組PT的阻抗特性就呈容性,短接二次繞組與短接一次繞組測得的電容量和tanW值基本相同當X點接地時,PT的一次對二次及地的阻抗特性呈容性,其呈現的電容量很小(一般小于100pF),比第一種狀態時小很多。
上述現象可以用如所示的n型等值電路進行解釋,電感L對應于PT的電感;若沒有繞組短接電感L對應的是M級的PT勵磁電抗當有繞組短接時,L對應于PT很小的漏抗XlPT的一次繞組對二次繞組及地之間的阻抗特性呈感性還是容性及呈現的數值大小,取決于PT的電抗和PT的繞組及地之間的容抗Xc的參數配合。對于電容式電壓互感器的中間變壓器,當X端懸空后,一般情況下一次對二次及地呈現感性。
3中間變壓器對電容式電壓互感器介損測量結果的影響表1PT?次繞組對二次線組及地的阻抗特性測量結果PTPT勵磁測量結果序號阻抗/MPT狀態Cx/pFtanW/%I817. 40.84W109.00.79注:①狀態I代表一次繞組短接(F點和X點短接),二次繞組不短接,X端懸空;狀態代表一次。二次繞組均不短接,X端懸空;狀態I代表一次繞組不短接,二次繞組短接,X端懸空;狀態W代表一次二次繞組均不短接,X端接地②號PT為變電站35kVPT;2號PT為50kV試驗變壓從實測結果:可總結出規德imalElectordcPublishgS.1本文以低壓屏蔽電橋(如金迪2618C介損測試儀)測量原理來進行分析(分析結果也適用于高壓屏蔽電橋)電橋測量原理為:屏蔽端基本上是零電位,將流入電橋CX端的電流作為檢測電流(即認為是流過被試品的電流),流入屏蔽端的電流不檢測。
3.1用反接屏蔽法測量圖中的C11用反接法測量時,電橋的Cx端接地,流入地中的電流經Cx端進入電橋作為檢測電流。
當L端接屏蔽端,X端懸空時不管中間變壓器的一次二次繞組的狀態怎樣,均可以用有損的等值電容Cg和電感Lg來代替中間變壓器,得到如所示的等值測量接線圖和相量圖。Cg和Lg的阻抗遠為流過電感Lg和電容G的電流(稱為干擾電流),它們將疊加在I.上事實上電橋檢測到的是Ix和干擾電流的疊加值IxL和IxC,這樣就會使測量產生誤差。從相量圖中可以得到測量結果的偏差趨勢如表2以看出測量結果為:電容量偏大,taiW值微偏小由于這時的Cg很小,它對測量結果的影響不大3.2用正接法測量C12與C2串聯其測量等值接線圖與相似,這時L端接電橋的低壓端Cx,X端懸空中間變壓器也可以用電容G或電感Lg代替。為了方便分析,假設2和C2的taiW值相同。
當中間變壓器呈感性時,其相量圖如(a)所示其中,UC2 /C2分別為C2的電壓和電流,UC12、/C12分別為C12的電壓和電流從相量圖中可以看出,/C2與U的夾角比其與Uc2的夾角大,即taiW測量值偏小,甚至得到負的taiW值至于電容測量值方面,由于電感Lg的并聯作用使得阻抗大,從而UC2的數值比原來有所大,流入電橋的G.端的電流也大,即電橋的顯示電容量測量值偏大表2L端接屏蔽端時測量產生的偏差結果PT阻抗特性Cg和Cn的tanW值關系測量結果性性性性小大大大偏偏6多較大變小大偏不偏偏當X端接屏蔽端、中間變壓器的一次對二次及地的阻抗特性為表1中的狀態W時,中間變壓器呈容性,且電容量很小。其等值接線和相量圖如圖所示R+kLm對應于中間變壓器的勵磁阻抗Zm,一般情況下Zm要比C12的阻抗大艮多,C12串聯Zm呈感性中間變壓器呈感性和呈容性的相量圖當中間變壓器呈容性時,相量圖如(b)所示,可以分三種情況討論:①Cg的taiW值大于C2的tarW值時,測量結果tarW值偏小。②G的tarW值等于C2的taiW值時,測量結果taW值不變③C的tarW值小于G的taiW值時,測量結果tarW值偏大電容量的測量結果由于Cg的并聯使得UC2數值比原來小,即+/c/變小,所以電容測量結果偏小4現場測量結果及分析4.1低壓屏蔽電橋的測量結果及分析電容式電壓互感器進行實測,表3表份別給出C11(1)在測量電容式電壓互感器分壓電容的介損的合理測揎趣Acadc了。alElectraidc池時遺間變壓器會對測量結果產生不利影響e其影響感器為母線電容式電壓互感器,故可用正接法測量C,將其作為標準值。
表3Cu的現場測量結果試驗序號L端X端一次繞組二次繞組接屏蔽懸空不短接接屏蔽懸空短接不短接懸空接屏蔽不短接對表中用反接屏蔽法測量的Cu實測結果分析如下:對于試驗1,由于X端懸空而一、二次繞組均不短接,這時中間變壓器呈現感性根據表2中的分析結果:電容量測量值偏小,而tanW值偏大較多。實測的taiW值為1. 0胳,是真實值0.12%的9,電容量從27.18nF減小為27.13nF,試驗結果與分析結果相吻合被試設備序號試驗序號X端一次繞組二次繞組C,串聯C2的測量結果Cx/nFtaiW/%懸空短接不短接懸空不短接懸空不短接短接懸空不短接對于試驗2,若將一次繞組短接,中間變壓器呈容性,其電容量約等于一次繞組對二次繞組及地之間的電容量(100pF~ 600pF之間),而taiW值一般比Cu的大,因此表2的結果為:電容量及tanW值均偏大,實測結果說明分析是正確的。
對于試驗3,當X端接屏蔽時相當于X端接地,中間變壓器的一次繞組對二次繞組及地呈現出很小的電容值(一般小于100pF),它對測量的影響不大,其偏差趨勢與(2)中預測的結果一樣:電容量偏大,taiW值偏小從表4的實測數據中可以看出,若測量G2與C2串聯時中間變壓器繞組不短接,中間變壓器就會呈現感性,使得電容量的測量結果偏大tanW出現負值。若將一次或二次繞組短接,中間變壓器就會呈容性,雖然這時也會對測量結果造成影響,但中間變壓器的電容量(小于600pF)相對于電容式電壓互感器的分壓電容小得多,因而對測量結果的影響不大綜上所述可以得到測量電容式電壓互感器介損測量Cu可以用X端屏蔽法,也可以用L端作為屏蔽端,但這時必須將一次或二次繞組短接這兩種方法均會使測量的電容量偏大,前者使tanW值微偏小;后者使tanW值微偏大由于前者的等值干擾電容Cg較后者小,因此,前者的測量方法對測量結果影響較小測量G2與C2串聯時,為了不出現負介損現象,必須將中間變壓器的一次或二次繞組短接,一般情況下會使測量電容量及tanW值微偏小。
4.2高壓屏蔽電橋的測量結果及分析高壓屏蔽電橋測量產生的誤差趨勢與低壓屏蔽電橋基本相同。例如,對于測量中的C11,L端接高壓屏蔽端,相當于電源通過電容C12與C2并聯供給干擾電流,分析測量誤差的相量圖和相似,測量誤差取決于干擾電流的大小和性質(感性或容性)盡管高壓屏蔽接線與低壓屏蔽接線所對應的等值電路圖不完全相同,從而對測量的影響大小也不相同,但這兩種接線對測量的影響趨勢一般情況下是一樣的,實測結果也證明了這一點。表5合出了用高壓屏蔽電橋(濟南泛華AL-6000電橋)測量廣西平果變220kVB相母線電容式電壓互感器的C11實測結果表5廣西平果變220kVB母線電容式電壓互感器的C11實測結果試驗序號L端X端一次繞組二次繞組Cn的測量結果接屏蔽懸空不短接接屏蔽懸空不短接短接懸空接屏蔽不短接接屏蔽不短接注:Cn的正接法測量結果為:Cx=從實測結果中可以看出,對于試驗1,L端接屏蔽X端懸空,若繞組不短接tanW值偏大許多;繞組短接后,tanWt接近真實值對于試驗3,根據3.1節(2)的分析為電容偏大介損偏小,實測結果與分析結果相符。試驗4與試驗3的區別在于試驗的中間變壓器一次繞組的兩端比試驗3多并聯了C2(C2電容量約為2的10),可能是C2的并入改變了干擾電流的方向使得測量更接近真實值的偏差方向及大小與中間變壓器的一次對二次繞組及地的阻抗特性有關為減小中間變壓器對電容式電壓互感器分壓電容介損測量的影響,對于Cu的測量,可采用X端屏蔽法;對于2與C2串聯的測量,可采用X端懸空并短接中間變壓器的一次或二次繞組的方法。
高壓屏蔽電橋測量產生的誤差趨勢與低壓屏蔽電橋基本相同。
劉力(1961-),男,副教授,碩士生導師,碩士,從事防雷接地及過電壓方面的研究;孫結中(1972-),男,工程師,碩士,從事過電壓領域的試驗研究工作(編輯宋書芳)和可靠性、改善電能質量有利于保護環境,具有非常廣闊的應用前景。現在超導電纜、超導限流器、超導儲能器和超導變壓器己發展到工程實用階段,超導發電機和超導電動機的研制也取得了重大進展,超導技術在電力系統中大規模應用的現實離我們己并不遙遠我國的電力科技發展必須緊跟世界電力科技發展的步伐,隨著三峽工程的建設,一個全國統一聯網的格局即將出現因此建議加強對超導限流器超導儲能器等可改善電網運行參數有利于系統穩定且結構相對簡單的超導電力設備的研制開發工作,爭取在超導材料的研究開發、超導設備的結構設計、降低成本、經濟運行等方面取得突破這需要超導研究、電工制造和電力等部門的共同努力來早日實現