劉瀟

【摘 要】本文對電磁式半絕緣電壓互感器幾種測試方法并進(jìn)行分析對比，闡述了半絕緣電壓互感器中串級式與非串級式電壓互感器的區(qū)別與半絕緣非串級式電壓互感器適用的介質(zhì)損耗及電容量測量接線方式。

【關(guān)鍵詞】半絕緣；串級式；電壓互感器；常規(guī)法

0 引言

半絕緣的電壓互感器為測取電網(wǎng)電壓的重要設(shè)備。目前電網(wǎng)中仍存在較多此類設(shè)備，而介損及電容量試驗(yàn)?zāi)茌^為靈敏地檢測其絕緣受潮、劣化及套管損害等缺陷。本文中，針對目前較多種類的介損及電容量試驗(yàn)接線方式，相互間進(jìn)行比較。并且對應(yīng)于半絕緣電壓互感器的不同結(jié)構(gòu)，分析各種接線方式的適用性及相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 半絕緣電壓互感器簡介及分類

1.1 半絕緣定義

半絕緣是指變壓器靠近中性點(diǎn)部分繞組的主絕緣，其絕緣水平比端部繞組的絕緣水平低、也叫降級絕緣。半絕緣電壓互感器是電磁式電壓互感器的一種，利用電磁感應(yīng)原理制成的一種電壓互感器，類似于變壓器。主要為電網(wǎng)的電壓抽取作二次保護(hù)、測量、計(jì)量用。

1.2 半絕緣電壓互感器主要分為三種形式

（1）具有閉合鐵芯的半絕緣電壓互感器；

（2）串級式電壓互感器；

（3）具有開放鐵芯的半絕緣電壓互感器[3]。

針對具體試驗(yàn)接線的特點(diǎn)，主要?dú)w分為兩種，即串級式和非串級式的半絕緣電壓互感器。

2 各種介損及電容量試驗(yàn)接線方式的介紹

各種接線方式的不同，目的是為了測試不同的位置。根據(jù)不同的原理及測試部位主要分為四大類。

2.1 常規(guī)法

又稱短路法，主要有正接線和反接線兩種形式。共有7種接線方式，以下列出2種具體接線方式及對應(yīng)試驗(yàn)部位。

2.1.1 常規(guī)法1

如圖1所示，接線方法為一次首尾端短接加壓10kV，二次ax、aDxD短接接地，底座接地。此法主要測試部位為：一次對二三次繞組絕緣，底座絕緣，二三次繞組端部絕緣。

2.1.2 常規(guī)法2

如圖2所示，接線方法為一次首尾端短接加壓10kV，二次ax、aDxD短接接介損儀Cx端，底座接地。此法主要測試部位為：一次對二次三次繞組的絕緣、二三次繞組端部[1]。

常規(guī)法1 常規(guī)法2

圖1 圖2

2.2 末端屏蔽法

2.2.1末端屏蔽法3

如圖3所示，接線方法為一次首端加壓10kV，一次尾端靜電屏接地，二次x、xD短接接Cx，底座對地絕緣。此法主要測試部位為：下鐵芯一次對二三次繞組端部絕緣，底座絕緣。

2.2.2 末端屏蔽法4

如圖4所示，接線方法為一次首端加壓10kV，一次尾端靜電屏接地，二次a、xD短接，x接Cx，底座對地絕緣。此法主要測試部位與末端屏蔽法3相同。此法主要針對減極性的半絕緣電壓互感器，目的為了減少電感引起的誤差。原理為讓二、三次繞組通過與一次繞組相反電流，使一次與二、三次繞組電感相抵消。若為加極性，用末端屏蔽法5，如圖5所示，原理相同[2]。

2.2.3 末端屏蔽法6

如圖6所示，接線方法為一次首端加壓10kV，一次尾端靜電屏接地，二次a、xD短接接地，底座對地絕緣接Cx。此法主要測試部位為底座絕緣[3]。

末端屏蔽法 末端屏蔽法改進(jìn)型（減極性）

圖3 圖4

末端屏蔽法改進(jìn)型（加極性） 末端屏蔽法測支架

圖5 圖6

2.3 末端加壓法

2.3.1 末端加壓法7

如圖7所示，接線方法為一次首端接地，一次尾端靜電屏加壓10kV，二次x、xD短接接Cx，底座接地。此法主要測試部位為：下鐵芯一次對二三次繞組端部絕緣，底座絕緣。

2.3.2 末端加壓法8

如圖8所示，接線方法為一次首端接地，一次尾端靜電屏加壓10kV，二次x接地，xD接Cx，底座接地。此法主要測試部位為：下鐵芯一次對三次繞組端部絕緣，底座絕緣。

此兩種方法主要區(qū)別為二次x端是接入Cx還是接地。因?yàn)閷τ诖壥诫妷夯ジ衅鱽碚f三次繞組（又稱輔助二次或開口三角）在最外層，且三次繞組電容量占總二三次繞組電容量的比例較小。故相對來說，圖7末端加壓法7對于串級式電壓互感器在端部受潮初期反應(yīng)靈敏。

圖7 末端加壓法7 圖8 末端加壓法8

2.4 自激法

如圖9所示，接線方法為二次a端加壓2～3kV，一次尾端靜電屏接地，一次首端接介損儀Cx，二次aD、xD懸空，底座與二次x端一起下地。此法主要測試部位為：一次對二三次繞組端部絕緣，底座絕緣[1]。

圖9 自激法

3 分級絕緣電壓互感器中串級式電壓互感器及非串級式電壓互感器的結(jié)構(gòu)區(qū)別

3.1 非串級式的半絕緣電壓互感器

鐵芯柱上套有繞組，分三個(gè)線圈（一次、二次及剩余電壓），剩余電壓線圈繞在絕緣紙筒上，外包紙板后，繞二次線圈，再外包絕緣紙板，最外面為一次線圈。一次繞組A端出線為全絕緣，X端接地。器身固定在下油箱上。

3.2 串級式電壓互感器

結(jié)構(gòu)如圖10所示。與非串級式半絕緣電壓互感器相反，串級式電壓互感器下鐵芯上最里層為一次繞組，接著是二次，而開口三角繞組為最外層[4]。

圖10 串級式電壓互感器下繞組排列示意圖

不同的測量方法是為了測量設(shè)備的不同位置。將常規(guī)法與末端加壓法、末端屏蔽法相比較，關(guān)鍵的區(qū)別在于是否測量“端部”，對試驗(yàn)結(jié)果的靈敏度有一定的影響。這是常規(guī)法與其余兩法的主要區(qū)別。常規(guī)法主要將一次繞組首尾短接，而末端加壓法及末端屏蔽法都是正接法，且必須將一次繞組首端或尾端接地。眾所周知，在正接法中，接地相當(dāng)于屏蔽。將一次繞組任一端接地相當(dāng)于將一次繞組對其余繞組之間的絕緣屏蔽。而常規(guī)法中，將一次繞組首尾短接卻正是為了測出一次繞組對其余繞組的絕緣。這些本質(zhì)的區(qū)別，都是建立在繞組結(jié)構(gòu)完全不同的前提下的。已經(jīng)有實(shí)例證明對于表面已經(jīng)出現(xiàn)放電的此類型互感器但是用末端加壓法與末端屏蔽法測量，結(jié)果仍能在合格范圍內(nèi)。

對于分級絕緣電壓互感器中的非串級式種類，只能用第一種常規(guī)法（圖1、圖2）的2種接線。因?yàn)槠渌欣@組都是繞在同一個(gè)鐵芯上的，其中一次繞組為最外層。最先受潮的也必然是一次繞組，所以測出一次繞組對二、三次繞組的絕緣介損為關(guān)鍵。若非要使用末端屏蔽法、末端加壓法、自激法等，也可以測量出介損，但是一次繞組對二、三次繞組的端部絕緣，結(jié)構(gòu)上在一次繞組以內(nèi)的層次（電壓互感器一次繞組匝數(shù)遠(yuǎn)多于二次繞組），即使已經(jīng)嚴(yán)重受潮，也很難反映，于現(xiàn)場測量意義不大。

對于末端屏蔽法、末端加壓法、自激法，均為針對半絕緣中的串級式電壓互感器，因?yàn)槠涠?、三次繞組在最外側(cè)的結(jié)構(gòu)，此部位為最外層，必最先受潮，若將其改進(jìn)只測一次對三次繞組端部絕緣，更是受潮的最先發(fā)生位置，測量此位置的絕緣狀況有重要意義。而且對于三次繞組來說，其所占總二次繞組的比例占很小部分，單獨(dú)測量也將提高反映受潮情況的靈敏度（圖8）。若用常規(guī)法測量，也可以得出結(jié)果，但是因?yàn)闇y量部位并非最外層，即使三次繞組已經(jīng)嚴(yán)重受潮，但是還是很有可能測量介損結(jié)果在合格范圍內(nèi)。

4 現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比

下面來看看一組現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)，被試設(shè)備為：

型號：JDX6-35型（J—電壓互感器、D—單相、X—帶剩余電壓繞組、6—設(shè)計(jì)序號、35—指電壓等級，kV）

廠家：沈陽變壓器責(zé)任有限公司

出廠日期：1994年10月

編號：94J05123-2

根據(jù)廠家說明書：該型電壓互感器為單相三繞組、戶外用油浸式全密封型電壓互感器，適用于中性點(diǎn)不接地的35kV，額定頻率為50Hz的交流電力系統(tǒng)中做電壓、電能測量及繼電保護(hù)之用。鐵芯由條形硅鋼片疊層，為三柱芯式，在中柱上套有繞組，分三個(gè)線圈（一次、二次及剩余電壓），剩余電壓線圈繞在絕緣紙筒上，外包紙板后，繞二次線圈，再外包絕緣紙板，最外面為一次線圈。一次繞組A端出線為全絕緣，X端接地。器身固定在下油箱上。在上油箱上裝有一次瓷套、接線盒、銘牌及供吊起互感器的四個(gè)吊拌。在瓷套頂端裝有儲油柜。下油箱下部裝有油樣活門，支座上有接地螺栓，為全密封結(jié)構(gòu)，能有效地防止油老化。

因?yàn)獒槍δ┒似帘畏ú贿m用于現(xiàn)場測試，自激法誤差太大易受干擾。故試驗(yàn)中只將常規(guī)法及末端加壓法進(jìn)行對比。

現(xiàn)場測試證實(shí)該P(yáng)T絕緣存在嚴(yán)重缺陷，將其拆下后進(jìn)行較詳細(xì)試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如下表1所示：

表1

后將該P(yáng)T進(jìn)行放油后解體再進(jìn)行試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如下表2所示：

表2

同時(shí)對絕緣油進(jìn)行各種試驗(yàn)分析，得出數(shù)據(jù)如下表3所示：

測得微水：48.7mg/L，絕緣強(qiáng)度：21kV。

最后對該P(yáng)T進(jìn)行解體，發(fā)現(xiàn)在一次端子拆掉上蓋后，發(fā)現(xiàn)在儲油柜內(nèi)有大量油泥及水分；在一次繞組上包扎的白布帶上亦發(fā)現(xiàn)一些油泥；在最外層的絕緣紙板上發(fā)現(xiàn)大量樹枝狀放電痕。

綜上所述，對于電磁式半絕緣電壓互感器的非串級式種類，使用末端加壓法對其受潮情況反映并不靈敏。而常規(guī)法可較正確反映其受潮情況。于現(xiàn)場試驗(yàn)中，常規(guī)法更適用于此類PT的介質(zhì)損及電容量測試。

對于電磁式半絕緣電壓互感器中的串級式種類，顯然末端加壓法因?yàn)椴恍鑼⒌鬃鶎Φ亟^緣而更適合現(xiàn)場操作。其中末端加壓法12更是應(yīng)該于現(xiàn)場提倡。

5 總結(jié)

在此通過上述分析及現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)對比，可以看出：

對于電磁式半絕緣電壓互感器的非串級式種類選用常規(guī)法進(jìn)行測試較為適宜，其對互感器受潮狀況反映較為靈敏，因?yàn)檫@是建立在結(jié)構(gòu)上一次繞組在最外層的前提下的。

所謂常規(guī)法必須是一次繞組首尾短接。

在現(xiàn)場試驗(yàn)中應(yīng)細(xì)心觀察，區(qū)分被試設(shè)備的種類，保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的適用性及準(zhǔn)確性，是基礎(chǔ)且必要的。

【參考文獻(xiàn)】

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[4]胡培中.串級式電壓互感器傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一些問題[Z].

[責(zé)任編輯：楊玉潔]