电容式电压互感器(CVT)全解ppt课件.ppt
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1、电容式电压互感器(CVT)Capacitor Voltage Transformers西安电力电容器研究所2006.8,用途,电压互感器(商业应用)分电磁式电压互感器和电容式电压互感器两种。目前CVT在我国的市场占有率:3566kV等级,少量有用;110kV等级,80%以上;220kV等级,95%以上;330750kV等级,100%。,CVT原理、结构和主要性能参数,C1高压电容C2中压电容T中间变压器L补偿电抗器D阻尼器F保护装置1a、1n主二次1号绕组2a、2n主二次2号绕组da、dn剩余电压绕组(100V),电容式电压互感器 使用,图 5 阻尼器原理线路 原因速饱和电抗器型阻尼器的坡莫合
2、金铁心特性没有达到要求。阻尼器串联电阻的参数配置不当。中压变压器的磁密偏高。,电压互感器结构原理,CVT原理、结构和主要性能参数,电容式电压互感器由电容分压器和电磁单元组成。电容分压器由C1高压电容和C2中压电容串联组成。电磁单元由中间变压器、补偿电抗器串联组成。电容分压器可作为耦合电容器,在其低压端N端子连接结合滤波器以传送高频信号。通过电容分压器的分压,将分压后得到的中间,CVT原理、结构和主要性能参数,电压(一般为1020kV)通过中间变压器降为100/V和100V(或100/3V)的电压,为电压测量及继电保护装置提供电压信号。为了补偿由于负载效应引起的电容分压器的容抗压降,使二次电压随
3、负载变化减小,在中压回路中串接有电抗器,设计时使回路等效容抗和感抗值基本相等,以便得到规定的负荷范围和准确级的电压信号。在中间变压器二次侧的一个绕组上,接有阻尼器,以便能够有效地抑制铁磁谐振。,CVT原理、结构和主要性能参数,结构油浸(充气)、单相、单柱式电容分压器:介质:膜纸复合浸C1O1(或烷基苯)。油补偿装置:内置式、外置式扩张器。瓷套与密封。,CVT原理、结构和主要性能参数,电磁单元:中压变压器补偿电抗器阻尼器油箱和二次端子盒,试验标准工厂试验标准:GB/T 4703-2001电容式电压互感器(IEC60187:1987等效采用版本)GB/T 19749-2005耦合电容器和电容分压器
4、(IEC 60358:1990 耦合电容器和电容分压器的修改采用版本)。IEC60044-5 电压互感器之第五部分电容式电压互感器IEC 60358:1990 耦合电容器和电容分压器现场试验标准:另外,现场试验中,用户针对电容式电压互感器有其相应的验收规范,例如,SD301-88交流500kV电器设备交接和预防性试验规程 SD333-89进口电流互感器和电容式电压互感器技术规范GB50150-91电气安装工程和电气设备交接试验标准,电容式电压互感器试验分类、项目及基本规则,电容式电压互感器的试验按结构组成分类,包括:电容分压器试验 电磁单元试验 电容式电压互感器整体试验每一部分按试验类型分,又
5、都包括:出厂试验 型式试验 验收试验,出厂试验,外观检验(整体部分)密封性试验(整体部分)绕组的极性检验(电磁单元部分)电磁单元的工频耐受电压试验(电磁单元部分)低压端子对地工频耐受电压试验(电磁单元部分)保护装置工频放电电压试验(电磁单元部分)准确度试验(整体部分),耦合电容器及电容分压器试验出厂试验,外观检验密封性试验工频下电容测量端子之间的工频或操作冲击试验低压端子对接地端子工频耐受电压试验测量损耗角正切值局部放电试验,耦合电容器及电容分压器试验型式试验,高频电容及等值串联电阻测量低压端子对地杂散电容及杂散电导测量操作冲击耐受电压试验(干试)工频交流电压或操作冲击电压试验(湿试)雷电冲击
6、耐受电压试验放电试验局部放电试验测量电容温度系数机械强度试验,型式试验,雷电冲击耐受电压试验(整体部分)操作冲击耐受电压试验(整体部分)铁磁谐振试验(整体部分)瞬变响应试验(整体部分)电磁单元的工频耐受电压试验(湿试)(电磁单元部分)电磁单元的温升试验(电磁单元部分)承受短路能力试验(整体部分)准确度试验(整体部分),电容式电压互感器检验的基本规则,出厂试验 出厂试验的目的 在于检验制造中的缺陷和测定互感器的准确度,所以出厂试验由制造厂对需出厂的每一台互感器进行。误差试验应在耐受电压试验之后进行,其余项目的次序可不作规定。型式试验 型式试验的目的 在于考核互感器的设计、材料和制造等方面是否满足
7、试验标准及技术条件所规定的性能和运行要求。进行型式试验的时间和周期 新产品研制出来时应进行型式试验。,电容式电压互感器检验的基本规则,在生产过程中,当材料、工艺或产品结构等有所改变,且其改变有可能影响产品的性能时,应重新进行型式试验,此时允许只进行与这些改变有关的试验项目。在正常生产中,型式试验应至少每五年进行一次。有关要求和规定 用来作型式试验的互感器应首先进行出厂试验。出厂试验合格后,方可进行型式试验。其出厂试验结果也应在型式试验报告中给出。型式试验中的所有耐受电压试验的试验项目应在同一台互感器上进行,电容式电压互感器检验的基本规则,验收试验 验收试验的目的 验收试验主要是购买方在安装前进
8、行的试验。是为了检验互感器在运输中有否受到损伤,确保所安装的互感器是良好的。有关要求和规定 一次端子间的工频耐受电压试验值应不超过规定试验电压的75。准确度试验应在允许频率范围和额定电压下进行。,电容式电压互感器试验方法,外观检验 试验目的 检验互感器的外观性能。检验互感器的金属件外露表面是否具有良好的防腐蚀性能,产品铭牌及端子标志是否符合图样要求。试验方法 目测,观察。,电容式电压互感器试验方法,密封性试验 试验目的 检验互感器(包括电容分压器和电磁单元)各密封部位的密封性能。试验方法 电磁单元的密封性试验方法一般由制造厂规定,一般通过给试品充油压或给试品加温进行,具体要求和方法由制造厂提出
9、。,电容式电压互感器试验方法,绕组的极性检验试验目的检验互感器的极性是否正确,为后面的试验项目做好 准备,防止误差试验时仪器故障。标有大写体和小写体的同一字母的端子,在同一瞬间应具有同一极性,即所谓减极性。试验方法电磁单元绕组的极性检验一般用直流法进行,如图1所示,用1.5V干电池的正极接在一次绕组的A端,负极接在一次绕组的X端,直流毫安表的正极接在二次绕组的a端,负极接在二次绕组的n端,瞬间接通开关,电流表按顺时方向摆动为减极性。,图1极性检验,电容式电压互感器试验方法,耐受电压试验试验目的保证试品的绝缘性能,使试品在系统运行时能够承受来自系统的各种过电压的冲击。互感器的高压端子和接地端子之
10、间的绝缘应能承受如表3所列的耐受电压。,电容式电压互感器试验方法,电容式电压互感器试验方法,标准中规定了安装运行地区的海拔不超过1000 m绝缘水平。若安装运行地区的海拔超过1000 m,则应按海拔高度来折算。用标准规定的额定耐受电压乘以海拔校正系数Ka,其中,Ka计算方法我国国家标准和IEC有所不同。GB311中,计算公式如下:,电容式电压互感器试验方法,IEC60044-5中,计算公式如下:其中:h:海拔值,单位:m;m:=1,工频和雷电冲击时;=0.75,操作冲击时。,电容式电压互感器试验方法,短时工频耐受电压试验如图2所示,相应的试验电压施加于高压端子与接地端子之间(低压端子与接地端子
11、相连接)。耐受时间1min。试验前后可用电桥测量电容及介损,用于判断是否有元件击穿等故障发生。短时工频耐受电压试验可分为干试与湿试,试验可分别对电容分压器和电磁单元进行。对于电容分压器的试验,湿试不允许分节进行,干试可分节进行。若分节进行试验,应按下式来计算单节试验电压。,图2 工频耐压试验,电容式电压互感器试验方法,对于电磁单元部分的试验,试验过程中应注意以下几个问题:电磁单元中压回路的耐受电压水平按下式计算,式中:U1t互感器高压端子和接地端子间的试验电压;C1、C2分别为电容分压器的高压电容和中压电容;,电容式电压互感器试验方法,K 电压分布不均匀系数,可取1.05。对于电磁单元的工频耐
12、受电压试验,试验前把电磁单元与电容分压器分开。当电磁单元的中压端子外露时,型式试验应在淋雨状态下进行。试验分别对电磁单元的变压器、电抗器和铁磁谐振阻尼装置进行,试验时应注意将阻尼装置与变压器的连接线拆开。电磁单元内若接有过电压保护用放电器件,在试验时也应将其连接线拆开。,电容式电压互感器试验方法,对变压器一次绕组进行试验时,试验电压值应为按式(3)计算。试验电压可以直接用单独电源来供给,也可以由二次侧感应得到。无论用哪一种方式得到试验电压,均应在高电压侧测量试验电压。当电压升到试验电压值以后,历时1 min,然后立即把电压降下来。在试验过程中应注意:变压器的铁心、未接电源的二次绕组的一个端子和
13、一次绕组的低电压端子以及油箱外壳均应接地,而未接电源的绕组处于空载状态。试验时,为避免铁心过度饱和,试验电压的频率可以增加到额定值以上。如果频率超过额定值的两倍,试验时间可以减小到按式(4)计算之值,但不得短于15 s。,电容式电压互感器试验方法,式中:t用频率为t的电压来试验时所需经历的时间,单位s。ft试验电压的频率。在试验中有否损坏,可以用在试验前后测量变压器的空载电流和损耗的方法来检验。电抗器的耐受电压试验用单独电源来进行,历时1 min。电抗器绕组的端子之间的绝缘水平及其保护器件的放电电压,应与在二次侧短路和开断等过程中电抗器上可能出现的最大过电压水平相适应。具体数值由制造厂规定。为
14、避免铁心过度饱和,可以提高试验电压的频率,此时试验时间按上述规定适当缩短。,电容式电压互感器试验方法,其他部件的绝缘水平电磁单元中压回路的接地端子与地之间,二次绕组的端子(含附件)对地及其相互之间的绝缘应能承受工频3 kV(方均根值)的试验电压,历时1 min。电容分压器的低压端子对地绝缘应能承受工频10 kV(方均根值)的试验电压,历时1 min,若低压端子不暴露在风雨中,则试验电压为4 kV(方均根值),电容式电压互感器试验方法,雷电冲击耐受电压试验雷电冲击耐受电压试验在互感器整体上进行,试验电压的波形为(1.25)(4060)s。也可分别对电容分压器(不允许分节进行)和电磁单元进行,电磁
15、单元试验电压按变比计算得到。试验时,应施加正极性和负极性冲击各15次,如果在连续的15次冲击中未发生多于2次的闪络且未发生击穿,则认为互感器通过了试验。操作冲击耐受电压试验(湿试)操作冲击耐受电压试验(湿试)在互感器整体上进行,试验电压的波形为2502500 s。也可仅对电容分压器进行(不允许分节进行),而电磁单元则用上述短时工频耐受电压试验考核。,操作冲击耐受电压试验时,应施加正极性和负极性冲击各15次,如果在连续的15次冲击中未发生多于2次的闪络且未发生击穿,则认为互感器通过了试验。操作冲击试验只对330kV以上产品进行,这和系统中过电压存在和保护水平有关。若试品进行了操作冲击湿耐受电压试
16、验,则不需再进行工频湿试验和操作冲击干耐受电压试验。,电容式电压互感器试验方法,电磁单元的温升试验 试验目的检验互感器在正常及系统故障情况下的温升情况。试验方法试验只在电磁单元上进行,在额定频率和规定负荷(功率因数为0.8(滞后)1之间的任一数值)下,给试品施加规定电压,当每小时的温度上升值不超过1 时,即认为已达到稳定状态。规定负荷即每个二次绕组上分别接有各自最大负荷来进行本试验,如果互感器规定了极限热负荷,试验时应加极限热负荷值。电压测量应在一次绕组上进行,因为实际二次电压可能明显地降低。,绕组温升应采用电阻法测量。对电阻值很小的绕组,也可以采用热电偶法测量。其他部位的温升可用温度计或热电
17、偶法测量。试验程序为:a)不论其额定电压因数和允许运行时间如何,对所有互感器的电磁单元均应在二次绕组接有额定负荷(如果有多个额定负荷值,应取最大者)和剩余电压绕组不接负荷的条件下,施加1.2倍额定电压连续进行试验,直到温度达到稳定为止。如果规定了热极限输出,电磁单元还应增加如下试验,即在额定一次电压和对应其热极限输出且功率因数为1的负荷下进行试验。如果对一个或多个二次绕组规定了,电容式电压互感器试验方法,热极限输出,应分别对其进行试验,除非另有规定,每次试验只有一个二次绕组连接对应其热极限输出且功率因数为1的负荷。此时,其他二次绕组不接负荷。此时各绕组的温升应不超过60。b)额定电压因数为1.
18、5(或1.9)、允许运行时间为30 s的互感器,其电磁单元应在a)项1.2倍额定电压下的温升试验达到稳定状态后,立即施加1.5(或1.9)倍额定电压(此时二次绕组和剩余电压绕组应接有最大的额定负荷),历时30 s。此时各绕组温升应不超过70。,电容式电压互感器试验方法,本试验也可以从冷态开始,各绕组温升应不超过10。c)额定电压因数为1.9、允许运行时间为8 h的互感器,其电磁单元应在a)项1.2倍额定电压下的温升试验达到稳定状态后,立即施加1.9倍额定电压(此时二次绕组应接有最大的额定负荷,剩余电压绕组接有额定负荷或热极限负荷),历时8 h。此时各绕组温升应不超过70。在上述各种试验条件下,
19、电磁单元的铁心及其他金属件表面、油顶层的温升应不超过50。另外,新的IEC标准规定,如果安装地区的海拔超过1000m,海拔每升高100m,互感器的温升应相应降低。对于充油的电磁装置应降低0.4%;对于干式电磁装置应降低0.5%。,电容式电压互感器试验方法,6)电容介损测量试验目的:检验电容器的电容及介损,并作为元件好坏的判据。试验方法:电容测量应在工频耐受电压试验前,在不高于15%的电压下进行初测,工频耐受电压试验之后在(0.91.1)Un电压下进行复测。在试验室试验时,一般采用正接法。在现场验收时,用反接法较多。反接法试验时,由于电桥处于高电位,所以应注意安全,测试电压一般也达不到要求(较低
20、)。,图5 反接法原理图,图4 正接法原理图,电容式电压互感器试验方法,高频电容及等值串联电阻测量试验目的检验电力载波该频通路的阻抗。试验方法可在分节电容器上进行,采取相应的屏蔽措施,测量引线应尽量短。特别是试品测量较大时,更应该注意测量回路的屏蔽和引线,否则导致电容量偏大。在额定温度范围内,在30500kHz的高频下,电容器高低压端子之间的电容值相对于额定电容的偏差不得超过-20%或+50%,且等值串联电阻不得超过40。对于较低频率(例如30100kHz)和温度类别的下限温度,或电容不超过2000pF的电容叠柱,或Um大于42kV者,其等值串联电阻允许大于40。,电容式电压互感器试验方法,试
21、验一般用电平振荡器和选频器作为高频电源,用导纳电桥测量,所测参数为并联电容和并联电导,需将数值等效为等值串联参数。计算公式为:,电容式电压互感器试验方法,低压端子对地杂散电容及杂散电导测量试验目的检验互感器的杂散电容及电导,其值有可能引起高频信号的损失或衰减。试验方法可在互感器下节(分压器和电磁装置的组装体)上进行试验,试验用电平振荡器和选频器作为高频电源,用导纳电桥测量其电容及电导值。对于电容器,杂散电容不得超过200pF,杂散电导不得超过20S;对于电容式电压互感器,杂散电容不得超过300+0.05Cn pF,杂散电导不得超过50S。,电容式电压互感器试验方法,放电试验试验目的检验电容器内
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