趙豐

摘要：目前測量電壓互感器介損的試驗(yàn)方法有很多，而試驗(yàn)方法的不同對測量結(jié)果的影響也各不相同。文章介紹了電磁式電壓互感器的概念、原理、特點(diǎn)及用途，重點(diǎn)對油式分級絕緣電壓互感器介損測量中末端屏蔽法和末端加壓法等常用的試驗(yàn)接線進(jìn)行原理分析，并通過試驗(yàn)對比、理論分析，最終得出合理的試驗(yàn)接線

方法。

關(guān)鍵詞：電壓互感器；電磁式；介損；測試方法

中圖分類號：TM451 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）06-0091-03

介損測量作為電磁式電壓互感器絕緣預(yù)防實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容之一，在現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)測量中有著很高的靈敏度，不僅能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓互感器絕緣受潮，還能有效發(fā)現(xiàn)繞組上油脂劣化和嚴(yán)重缺陷等。在現(xiàn)場測試過程中，由于實(shí)驗(yàn)條件和設(shè)備結(jié)構(gòu)的限制，其實(shí)驗(yàn)方法也有很多種，而最為常用的實(shí)驗(yàn)測量方法包括常規(guī)短路法，末端屏蔽法和末端加壓法。本章結(jié)合電磁式電壓互感器特點(diǎn)，從三種不同實(shí)驗(yàn)接線方法進(jìn)行原理分析，選擇出現(xiàn)場情況最為合適的實(shí)驗(yàn)接線方法。

1 電磁式電壓互感器介紹

1.1 原理與特點(diǎn)

電壓互感器從結(jié)構(gòu)上來說是一種容量小、體積小及大電壓比的降壓變壓器，它能將電網(wǎng)的高電轉(zhuǎn)化成低電壓，以起到方便監(jiān)測和測量的作用。其基本原理是和變壓器相同的，既由一次和二次繞組、引出線、鐵心及絕緣部件等構(gòu)成。目前，我國南方電網(wǎng)中運(yùn)用的電壓互感器主要有電磁式和電容式兩種類型，電磁式電壓互感器是通過電磁感應(yīng)按照一定的比例將一次電壓轉(zhuǎn)變成二次電壓且不會(huì)改變一次電壓其他電氣元件的電壓互感器。

特點(diǎn)：電磁式互感器是把一次繞組直接并聯(lián)在一次回路中，一次回路上的電壓決定著一次繞組上的電壓；二次繞組和一次繞組也是通過磁耦合完成無電耦合的。二次繞組多用于儀器、儀表及保護(hù)裝置，由于負(fù)載小且是恒定的，因此可將電壓互感器的一次側(cè)看做一個(gè)電壓源，幾乎不會(huì)受到二次負(fù)載的影響。在正常運(yùn)行的時(shí)候，電壓互感器的二次側(cè)負(fù)載很小，處于一種開路狀態(tài)，此時(shí)的二次電壓基本上就是二次側(cè)感應(yīng)電壓的動(dòng)勢，取決于一次系統(tǒng)電壓。

1.2 分類與用途

電磁式電壓互感器有多種分類方式，根據(jù)相數(shù)的不同分為單項(xiàng)和三相兩種；根據(jù)絕緣介質(zhì)來分可分為干式和油式；根據(jù)繞組來分可分為雙繞組、三繞組和四繞組三種，在運(yùn)行當(dāng)中，按其承受電壓的不同，又可分為半絕緣式與全絕緣式電壓互感器等。

用途：可與電氣儀表、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置配合測量高電壓回路的電壓參數(shù)，起到隔離高壓，保證人員與設(shè)備的安全的作用；互感器二次側(cè)統(tǒng)一的取量，有利于二次設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化。另外，電磁式電壓互感器是我國電網(wǎng)中最主要的電壓互感器，是電力輸送方面的重要設(shè)備，一方面便于監(jiān)測電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)；另一方面也可以為續(xù)電保護(hù)的正確操作提供參考量。

2 分級絕緣方式電磁式電壓互感器的介損測量試驗(yàn)

2.1 常規(guī)短路法（正接法）

2.1.1 實(shí)驗(yàn)原理分析。

圖1表明：一次繞組（AX）對二次繞組（a1x1）和二次輔助繞組（a2x2）電容電流是經(jīng)CX構(gòu)成回路的，實(shí)驗(yàn)中可以檢測出電流的信號，但AX對外殼上的電流卻無法進(jìn)行檢測。因此，這種接線方法只能反映一次繞組對二次和二次輔助繞組的絕緣，卻無法反映出一次繞組對外殼（支架）的絕緣，等值電路見圖2：

圖1 正接線介損測量示意圖

圖2 測量絕緣等值示意圖（正接線）

2.1.2 影響因素。

實(shí)驗(yàn)電壓：由于受到X端的低壓小套管絕緣的影響，實(shí)驗(yàn)電壓通常為2kV，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中電流偏低。但采用這種短接的方法進(jìn)行加壓，X端的電壓能夠達(dá)到2kV，對考驗(yàn)X端與二次繞組及二次輔助繞組之間的絕緣非常有效。

端子板和小套管：由于X與a之間的電壓較高，如若端子板和小套管表面絕緣很差的話，在其表面就會(huì)有很大電流流入實(shí)驗(yàn)儀器的檢測回路中，這樣會(huì)導(dǎo)致介損的測量值偏大。

2.2 常規(guī)短路發(fā)（反接法）

2.2.1 實(shí)驗(yàn)原理分析。從圖3可以看出，一次繞組（AX）對二次繞組（a1x1）、二次輔助繞組（a2x2）及外殼上的電容電流構(gòu)成的回路均是通過信號端CX來完成，實(shí)驗(yàn)中能夠檢測出信號電流。因此，這種接線能準(zhǔn)確反映一次繞組對二次繞組、二次輔助繞組及外殼的整體絕緣情況，等值電路見圖4：

圖3 反接線介損測量示意圖

圖4 測量絕緣等值示意圖（反接線）

2.2.2 影響因素。這種接線方式由于X和a之間的電壓等同于實(shí)驗(yàn)電壓，端子板和小套管表面存在較大的泄露電流，此時(shí)的介損測量值要大于短路正接法的值。這種情況很容易超過規(guī)程定值，因此，此結(jié)果對繞組間的絕緣無法做出正確的判斷。

2.3 末端屏蔽法

介損因數(shù)的測量采用末端屏蔽法，其接線方式有多種，其中正接法在現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)中的靈敏度很高，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)互感器絕緣油脂劣化、受潮、繞組發(fā)生局部缺陷和油垢嚴(yán)重等問題。受到實(shí)驗(yàn)條件的限制，現(xiàn)主要對現(xiàn)場測量中采用末端屏蔽法正接線進(jìn)行討論。

2.3.1 實(shí)驗(yàn)原理分析

如圖5所示，實(shí)驗(yàn)接線采用的是自感應(yīng)耐壓類型的實(shí)驗(yàn)接線，等同于正接法測量。由于靜電屏和X端連接并接地，其電位強(qiáng)度是零，因此對支架、端子板和小套管表面泄露電流起到了很好的屏蔽，但只反應(yīng)了一次繞組AX、二次繞組（a1x1）及二次輔助繞組（a2x2）之間的介損。

圖5 測量介損示意圖（末端屏蔽法）

2.3.2 影響因素

此種接線方法的實(shí)驗(yàn)電壓是10KV，但由于此種電壓互感器的二次繞組、二次輔助繞組僅僅與一次繞組的部分繞組發(fā)生磁耦合，因此，真實(shí)的耦合實(shí)驗(yàn)電壓對110KV的設(shè)備應(yīng)為二分之一的實(shí)驗(yàn)電壓，也就是5KV，實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)出一次繞組AX、二次（a1x1）及二次輔助繞組（a2x2）間介損不僅靈敏度低，且電容量偏小。由于A端受到較強(qiáng)的電磁場干擾，使得此種測量方法抗干擾能力極差，見圖6：endprint

圖6 電位分布示意圖

2.4 末端加壓法

2.4.1 實(shí)驗(yàn)原理分析

如圖7所示，末端加壓法的實(shí)驗(yàn)接線相當(dāng)于自感應(yīng)法和正接線測量方法，實(shí)驗(yàn)電壓約為2.5KV，此時(shí)的實(shí)驗(yàn)高壓加于X端，既互感器絕緣極易受到破壞的位置。因此，對考驗(yàn)一次繞組AX、二次繞組（a1x1）及二次輔助繞組（a2x2）之間的絕緣不僅有效且靈敏度高，但此種方法對支架介損卻無法反映出來。

圖7 測量介損示意圖（末端加壓法）

2.4.2 影響因素

此種接線方法由于A端接地，屬于零電位強(qiáng)度，因此，抗干擾效果很好。但此時(shí)的X端帶有高電位，端子板和小套管表面的絕緣狀況對介損值的測量結(jié)果影響很大，時(shí)常造成實(shí)驗(yàn)人員對繞組間絕緣測試進(jìn)行判斷時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

3 結(jié)論與總結(jié)

以上幾種不同的接線方法都能測量出電磁式電壓互感器的介損，但又具備各自的優(yōu)勢與缺點(diǎn)，因此，在實(shí)際的應(yīng)用中，選取接線時(shí)可參考以下內(nèi)容：

（1）在臟污少、濕度小、二次端小套管與端子板表面絕緣良好的情況下，可選擇短接法的反接方式，進(jìn)行互感器的整體絕緣情況的判斷。如果不考慮支架上的絕緣，只想進(jìn)行繞組間的絕緣判斷，可選擇短接法的正接方式來測量。

（2）如果二次端小套管和端子板表面絕緣臟污多、濕度大，可選用末端屏蔽法接線進(jìn)行繞組間絕緣的判斷。

（3）如果進(jìn)行以上兩種方法測出的結(jié)果合格，仍然對繞組間絕緣狀況心存疑慮或現(xiàn)場出現(xiàn)較大的電磁干擾時(shí)，可選擇用末端加壓法進(jìn)行補(bǔ)充測量。

（4）由于二次輔助繞組a2x2位于電壓互感器絕緣的最外層，是最易出現(xiàn)缺陷和受潮的部位，因此，采取圖8所示的接線方法測量要比末端屏蔽方法實(shí)測的效果要好。由于都是自感應(yīng)耐壓試驗(yàn)，對二次繞組和二次輔助繞組接線時(shí)要注意不能將其首位端進(jìn)行短接，正確的方法是將二次繞組及二次輔助繞組尾端的X1和X2一起短接之后再接入測試儀器中。

圖8 末端加壓法測量AX-a2x2介損示意圖

綜上所述，介損實(shí)驗(yàn)是用來檢測電壓互感器絕緣受潮和老化的重要項(xiàng)目，不同的接線方式和環(huán)境因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響很大。進(jìn)行現(xiàn)場測試時(shí)，要采用正確的方式并排除周圍環(huán)境影響因素，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行規(guī)程對比。此后，還要對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要進(jìn)行綜合分析與判斷，必要時(shí)可進(jìn)行分解實(shí)驗(yàn)。對電壓互感器內(nèi)部的缺陷需要依靠多種手段結(jié)合設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、檢修情況和各項(xiàng)電氣實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行綜合判斷，最終用最合理的接線方法來確定缺陷的部位和類別。

參考文獻(xiàn)

[1] 張偉.配電變壓器預(yù)防性試驗(yàn)接線分析[J].安徽

水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，（4）.

[2] 韓愛芝.一臺(tái)110kV變壓器故障原因分析及處理

[J].變壓器，2010，（9）.

[3] 李建明，朱康.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法[M].北

京：中國電力出版社，2010.

[4] 朱華.變壓器介質(zhì)損耗因素的測量與分析[J].大

眾用電，2011.

[5] 張曉惠.電氣試驗(yàn)[M].北京：中國電力出版社，

2010.endprint

圖6 電位分布示意圖

2.4 末端加壓法

2.4.1 實(shí)驗(yàn)原理分析

如圖7所示，末端加壓法的實(shí)驗(yàn)接線相當(dāng)于自感應(yīng)法和正接線測量方法，實(shí)驗(yàn)電壓約為2.5KV，此時(shí)的實(shí)驗(yàn)高壓加于X端，既互感器絕緣極易受到破壞的位置。因此，對考驗(yàn)一次繞組AX、二次繞組（a1x1）及二次輔助繞組（a2x2）之間的絕緣不僅有效且靈敏度高，但此種方法對支架介損卻無法反映出來。

圖7 測量介損示意圖（末端加壓法）

2.4.2 影響因素

此種接線方法由于A端接地，屬于零電位強(qiáng)度，因此，抗干擾效果很好。但此時(shí)的X端帶有高電位，端子板和小套管表面的絕緣狀況對介損值的測量結(jié)果影響很大，時(shí)常造成實(shí)驗(yàn)人員對繞組間絕緣測試進(jìn)行判斷時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

3 結(jié)論與總結(jié)

以上幾種不同的接線方法都能測量出電磁式電壓互感器的介損，但又具備各自的優(yōu)勢與缺點(diǎn)，因此，在實(shí)際的應(yīng)用中，選取接線時(shí)可參考以下內(nèi)容：

（1）在臟污少、濕度小、二次端小套管與端子板表面絕緣良好的情況下，可選擇短接法的反接方式，進(jìn)行互感器的整體絕緣情況的判斷。如果不考慮支架上的絕緣，只想進(jìn)行繞組間的絕緣判斷，可選擇短接法的正接方式來測量。

（2）如果二次端小套管和端子板表面絕緣臟污多、濕度大，可選用末端屏蔽法接線進(jìn)行繞組間絕緣的判斷。

（3）如果進(jìn)行以上兩種方法測出的結(jié)果合格，仍然對繞組間絕緣狀況心存疑慮或現(xiàn)場出現(xiàn)較大的電磁干擾時(shí)，可選擇用末端加壓法進(jìn)行補(bǔ)充測量。

（4）由于二次輔助繞組a2x2位于電壓互感器絕緣的最外層，是最易出現(xiàn)缺陷和受潮的部位，因此，采取圖8所示的接線方法測量要比末端屏蔽方法實(shí)測的效果要好。由于都是自感應(yīng)耐壓試驗(yàn)，對二次繞組和二次輔助繞組接線時(shí)要注意不能將其首位端進(jìn)行短接，正確的方法是將二次繞組及二次輔助繞組尾端的X1和X2一起短接之后再接入測試儀器中。

圖8 末端加壓法測量AX-a2x2介損示意圖

綜上所述，介損實(shí)驗(yàn)是用來檢測電壓互感器絕緣受潮和老化的重要項(xiàng)目，不同的接線方式和環(huán)境因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響很大。進(jìn)行現(xiàn)場測試時(shí)，要采用正確的方式并排除周圍環(huán)境影響因素，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行規(guī)程對比。此后，還要對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要進(jìn)行綜合分析與判斷，必要時(shí)可進(jìn)行分解實(shí)驗(yàn)。對電壓互感器內(nèi)部的缺陷需要依靠多種手段結(jié)合設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、檢修情況和各項(xiàng)電氣實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行綜合判斷，最終用最合理的接線方法來確定缺陷的部位和類別。

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[5] 張曉惠.電氣試驗(yàn)[M].北京：中國電力出版社，

2010.endprint

圖6 電位分布示意圖

2.4 末端加壓法

2.4.1 實(shí)驗(yàn)原理分析

如圖7所示，末端加壓法的實(shí)驗(yàn)接線相當(dāng)于自感應(yīng)法和正接線測量方法，實(shí)驗(yàn)電壓約為2.5KV，此時(shí)的實(shí)驗(yàn)高壓加于X端，既互感器絕緣極易受到破壞的位置。因此，對考驗(yàn)一次繞組AX、二次繞組（a1x1）及二次輔助繞組（a2x2）之間的絕緣不僅有效且靈敏度高，但此種方法對支架介損卻無法反映出來。

圖7 測量介損示意圖（末端加壓法）

2.4.2 影響因素

此種接線方法由于A端接地，屬于零電位強(qiáng)度，因此，抗干擾效果很好。但此時(shí)的X端帶有高電位，端子板和小套管表面的絕緣狀況對介損值的測量結(jié)果影響很大，時(shí)常造成實(shí)驗(yàn)人員對繞組間絕緣測試進(jìn)行判斷時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

3 結(jié)論與總結(jié)

以上幾種不同的接線方法都能測量出電磁式電壓互感器的介損，但又具備各自的優(yōu)勢與缺點(diǎn)，因此，在實(shí)際的應(yīng)用中，選取接線時(shí)可參考以下內(nèi)容：

（1）在臟污少、濕度小、二次端小套管與端子板表面絕緣良好的情況下，可選擇短接法的反接方式，進(jìn)行互感器的整體絕緣情況的判斷。如果不考慮支架上的絕緣，只想進(jìn)行繞組間的絕緣判斷，可選擇短接法的正接方式來測量。

（2）如果二次端小套管和端子板表面絕緣臟污多、濕度大，可選用末端屏蔽法接線進(jìn)行繞組間絕緣的判斷。

（3）如果進(jìn)行以上兩種方法測出的結(jié)果合格，仍然對繞組間絕緣狀況心存疑慮或現(xiàn)場出現(xiàn)較大的電磁干擾時(shí)，可選擇用末端加壓法進(jìn)行補(bǔ)充測量。

（4）由于二次輔助繞組a2x2位于電壓互感器絕緣的最外層，是最易出現(xiàn)缺陷和受潮的部位，因此，采取圖8所示的接線方法測量要比末端屏蔽方法實(shí)測的效果要好。由于都是自感應(yīng)耐壓試驗(yàn)，對二次繞組和二次輔助繞組接線時(shí)要注意不能將其首位端進(jìn)行短接，正確的方法是將二次繞組及二次輔助繞組尾端的X1和X2一起短接之后再接入測試儀器中。

圖8 末端加壓法測量AX-a2x2介損示意圖

綜上所述，介損實(shí)驗(yàn)是用來檢測電壓互感器絕緣受潮和老化的重要項(xiàng)目，不同的接線方式和環(huán)境因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響很大。進(jìn)行現(xiàn)場測試時(shí)，要采用正確的方式并排除周圍環(huán)境影響因素，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行規(guī)程對比。此后，還要對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要進(jìn)行綜合分析與判斷，必要時(shí)可進(jìn)行分解實(shí)驗(yàn)。對電壓互感器內(nèi)部的缺陷需要依靠多種手段結(jié)合設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、檢修情況和各項(xiàng)電氣實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行綜合判斷，最終用最合理的接線方法來確定缺陷的部位和類別。

參考文獻(xiàn)

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2010.endprint