趙華鑫，吉亞民，邵新蒼

(江蘇省電力公司檢修分公司，江蘇南京211002)

GIS配套用電磁式電壓互感器（TV）接于相與地之間，作為電壓、電能測(cè)量及繼電保護(hù)用，其勵(lì)磁特性試驗(yàn)是保證其良好運(yùn)行并準(zhǔn)確服務(wù)于二次保護(hù)測(cè)量的重要手段。勵(lì)磁特性是TV空載運(yùn)行時(shí)空載電壓和空載電流的關(guān)系。用勵(lì)磁特性來(lái)驗(yàn)證TV鐵心的設(shè)計(jì)計(jì)算、工藝制造是否滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件的要求，同時(shí)檢驗(yàn)鐵心制造是否存在缺陷，如局部過(guò)熱、局部絕緣不良等。根據(jù)TV感應(yīng)耐壓試驗(yàn)前后兩次空載試驗(yàn)測(cè)得的空載損耗比較，判斷繞組是否有匝間短路情況等。TV勵(lì)磁特性是由空載試驗(yàn)確定的，從二次繞組施加波形是正弦波、額定頻率的不同基準(zhǔn)電壓、一次繞組開(kāi)路，從而得出不同基準(zhǔn)電壓下的勵(lì)磁電流所形成的V—A曲線。

1特征分析試驗(yàn)及數(shù)據(jù)采樣

某220 kV變電站110 kV線路A相TV是GIS中的一個(gè)組成元件，型號(hào)為SVTR-10C?，F(xiàn)場(chǎng)按照?qǐng)D1所示進(jìn)行試驗(yàn)接線，測(cè)量點(diǎn)依據(jù)規(guī)程要求選取。試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)當(dāng)試驗(yàn)電壓從0 V升至1.0倍額定電壓的過(guò)程中，勵(lì)磁特性曲線呈上升趨勢(shì)，從1.0倍額定電壓升至1.2倍額定電壓的過(guò)程中，勵(lì)磁特性曲線呈下降趨勢(shì)，在勵(lì)磁電壓繼續(xù)升高至1.5倍額定電壓的過(guò)程中，勵(lì)磁特性曲線重新呈上升趨勢(shì)。

圖1 TV勵(lì)磁特性測(cè)量接線圖

在1.0倍額定電壓至1.5倍額定電壓之間多點(diǎn)采樣，共取了10個(gè)測(cè)量點(diǎn)重新進(jìn)行測(cè)試，V－A曲線與生產(chǎn)廠家所提供TV空載勵(lì)磁特性曲線基本一致，廠家所提供TV空載勵(lì)磁特性曲線如圖2所示。

圖2生產(chǎn)廠家提供的TV勵(lì)磁特性曲線圖

對(duì)相同的另外6只TV進(jìn)行勵(lì)磁特性試驗(yàn)，經(jīng)橫向比較，現(xiàn)象極為相似且均與出廠試驗(yàn)報(bào)告基本一致。對(duì)照規(guī)程要求，可判斷該批TV勵(lì)磁特性試驗(yàn)是合格的。

2特征分析

由于TV鐵心使用的是一種鐵磁材料性質(zhì)的電工剛帶，其空載電流主要由電工剛帶的B—H曲線決定，分析空載電流時(shí)，可以略去磁滯回線的面積，得到電工剛帶的B—H曲線，如圖3所示。

圖3 B—H磁化曲線

由于電工剛帶的B—H曲線是非線性的，因此在正弦勵(lì)磁下，單相TV的空載電流也是非線性的，如圖4所示[1]。

圖4通常情況下的勵(lì)磁特性曲線

圖2與通常情況下的勵(lì)磁特性曲線圖4不相符合。針對(duì)此異?，F(xiàn)象進(jìn)行分析，TV在空載情況下，空載電流主要包括阻性電流和激磁電流兩部分，即阻性電流Ir、激磁電流Im。激磁電流Im在鐵心中產(chǎn)生磁通，而氣體絕緣TV高壓端還存在對(duì)地電容C，因此空載電流中還包含一個(gè)電容電流Ic[2]?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)的等值電路如圖5所示。

圖5 TV勵(lì)磁特性測(cè)量等值電路圖

從TV勵(lì)磁特性測(cè)量等值電路圖可以看出是Io＝Ir+Im+Ic。線圈電阻和鐵心損耗隨著電壓的上升而上升，這些有功損耗對(duì)于1.0倍額定電壓升至1.2倍額定電壓的過(guò)程中的曲線拐彎回折的特殊情況沒(méi)有影響。為了分析方便，可先忽略線圈電阻和鐵心損耗以及高次諧波的影響，僅考慮被試TV電容與電感的影響。即認(rèn)為電路電流I＝IL+Ic，圖5等值電路圖可以簡(jiǎn)化成電感L和電容C的并聯(lián)電路圖，如圖6所示。

圖6簡(jiǎn)化后等值電路圖

由于隨著電壓的升高，鐵心磁導(dǎo)率逐漸下降，所以TV的電感具有非線性特性，其電感值隨電壓升高逐漸下降，而整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中電容C的大小不會(huì)發(fā)生變化。TV伏安特性試驗(yàn)時(shí)鐵心線圈電感的電壓電流曲線和電容電流的電壓電流曲線如圖7所示。流過(guò)電容的電流超前電壓π/2，流過(guò)鐵心線圈的電流滯后電壓π/2，因?yàn)殡娙蓦娏髋c電感電流的相位相反，所以總電流為二者之差，由曲線 UL（I）減去 Uc（I）直線即得出整個(gè)電路的伏安特性曲線U（I）。

隨著試驗(yàn)電壓的逐步上升，在起始階段Ic＞IL，電流超前于電源電壓U，電路呈容性，電壓大于Ud點(diǎn)Ic＜IL，電流滯后于電壓U，電路呈感性。

在隨試驗(yàn)電壓上升電路由容性向感性變化過(guò)程中，試驗(yàn)中測(cè)得的功率因數(shù)也應(yīng)該有一個(gè)先上升后下降的過(guò)程。

圖7勵(lì)磁曲線圖（忽略線圈電阻和鐵心損耗）

3實(shí)例

以新竹變110 kVⅡ母壓變數(shù)據(jù)為例，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算，也證明了以上的猜想。具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 TV空載功率因數(shù)

圖8勵(lì)磁曲線圖（包括線圈電阻和鐵心損耗）

如果考慮線圈電阻和鐵心損耗的影響，由于線圈電阻與鐵心的損耗隨電壓上升而逐漸增大，即有功電流會(huì)隨電壓上升而增大。將有功電流與無(wú)功電流相疊加后，勵(lì)磁曲線電流的異常突變相對(duì)于圖7就變得較為平滑，以B相1a1n的曲線為例，如圖8所示。故圖2所示的TV勵(lì)磁特性曲線異常拐彎現(xiàn)象可以得到滿(mǎn)意解釋?zhuān)瑢儆谡，F(xiàn)象。WDPF的DCS與DEH一體化升級(jí)改造，完整地轉(zhuǎn)換了原系統(tǒng)的控制與保護(hù)邏輯，實(shí)現(xiàn)了與原系統(tǒng)完全一致的聯(lián)鎖保護(hù)和順序控制，改造后機(jī)組于2012年6月底正式并網(wǎng)運(yùn)行，控制系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，AGC等控制性能大有提高。實(shí)踐表明，改造方案完全可行，提高了全廠自動(dòng)化水平，達(dá)到機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行要求。本項(xiàng)目成功案例，對(duì)現(xiàn)役控制系統(tǒng)改造有較強(qiáng)的借鑒意義。

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