电容式电压互感器阻尼器的宽频稳定性测试

电容式电压互感器阻尼器的宽频稳定性测试

陆大雄 王泽朗 白雪 何鸿林

云南电网有限责任公司曲靖供电局

摘要：本文浅要介绍了电容式电压互感器阻尼器的作用，测试的必要性，提出了基于高频特性和热稳定性的变频脉冲试验方法，该方法可以实现短时分析，或持续性的试验，能够评估阻尼器的工作性能，诊断电容式电压互感器的阻尼缺陷。针对脉冲试验方法提出了系统架构，讨论了基于该架构下可捕捉的数据及分析方法。

关键词：电容式电压互感器 高频特性 热稳定性 阻尼缺陷

1 背景

作为电力系统重要设备，电容式电压互感器（CVT）组成结构比较复杂，其中阻尼器是防止互感器发生谐振过电压的一种必备元件，运行过程中阻尼装置如果发生故障，可能导致电容式电压互感器二次输出电压不稳定，误导保护系统和计量装置，威胁电力系统可靠性。如何测试阻尼器的特性成为非常有现实意义的工作。现有技术通过介质损耗、变比等手段测试，主要用于判别电容式电压互感器的工频运行条件整体状态，无法提供部件信息和缺陷的诱因。实际运行中操作过电压或雷电波作用下的特性，比如热稳定性、暂态特性、负荷快速响应的动态特性等非稳态的运行环境往往是导致设备损坏的重要原因。阻尼作为消振、稳压的重要部件，应结合多种运行条件进行分析，提出一种能覆盖工频稳态和非稳态工作性能的诊断方法，提升CVT安全隐患排查性能。

2 阻尼器测试的思路

本文思路是给互感器高压施加脉冲信号源，在脉冲信号作用下观测二次电压与一次脉冲电压的相位差，结合多个脉冲周波观测其相位差的稳定性，考核阻尼电阻的高频参数和热稳定性。

高频特性。

在脉冲电压条件下，脉冲电压经分压电容后，从分压点输出接入内部的降压变压器，然后脉冲电压经过电容式电压互感器的二次输出。如果阻尼电容自身存在分布电容，则高频段会对脉冲电压形成延时，并会对脉冲波形进行整形，将陡峭的脉冲波变成相对平滑的波形。通过相位延时和波形变化特征，可以观测到阻尼电阻的参数是否发生变化。

热稳定性。

脉冲波作用下如果阻尼电阻为纯电阻，则产生的热量相对稳定的，但随着自身参数的变化，如存在分布电容，或焊点接触不良等，会导致触点发热，使得阻尼电阻对外部表现的阻值不稳定。该条件下观测电容式电压互感器的输出电压波形，或将该输出电压波形与输入电压波形比较，会发现输出电压出现非常明显的抖动，这主要是阻尼回路的问题引起，包括焊点松脱、锈蚀、焊点接触不良、阻尼电阻老化等。

3 CVT阻尼器测试的系统搭建

图1 CVT阻尼特性测试系统框图

如图1所示，脉冲发生器在工控机作用下，首先发出200kHz的方波信号，方波输出电压为100V，经1uH空心电感进行1MHz以上的高频抑制后，输出到分压电容的C1高压侧，设分压电容分压比为10:1, 则到达平波电抗器输入端的电压为10V。平波电抗器电感量很小，对200kHz的信号产生的压降暂时考虑在10%左右。设降压变压器为10:1变比，则输出端电压为0.9V。

采集器由两通道的模数转换器组成，一路采集脉冲电压发生器输出端的100V电压，另一路采集电容式电压互感器输出端的低压1V电压，通过工控机的数据处理后，得到两路波形如图2所示：

图2：典型的输入输出高频波时域特性对比图

经波形对比，输出低压侧波形相较输入侧电压波形已经发生了较明显变化，该变化随着测试频率的降低逐渐减弱，这也是常规工频测试难以发现阻尼缺陷的原因。为了提高测试的准确度，可持续试验输出15分钟后，再观测对比分析波形值，以考核阻尼电阻的热稳定性。

4 讨论

本文提出的系统框图实现方式简单，考虑到不同规格的设备，可通过改变脉冲发生器的频率，如500kHz波形，观测输入和输出的延时特性，比如观测输出波形的起点时间和输入电压的起点时间差等，观测雷电状态下CVT内部的储能时间，计算热损耗等。 为了避免分压电容自身的缺陷导致波形畸变，还可通过高频CT传感器，接入分压电容C2接地回路的电流测试，将C2接地电流波形和输出低压侧波形进行对比分析。

实际应用中，可以通过各种数值对比，借助CVT的等效阻抗模型进行分析，或辅助温度、振动等手段联合分析。

5 总结

本篇提出了电容式电压互感器阻尼器测试的必要性，讨论了阻尼器缺陷的表现特征，提出了采用脉冲试验波形，对比观测输出输入波形，数值分析的基础架构，在该基础上进行傅里叶变换，小波变换或其他数学变换的方法等都有深入的研究价值。后续将开展实测数据的分析研究。

参考文献

张志东，刘建月，李秀广，张海，电容式电压互感器阻尼装置故障测试试验分析，《电气技术》2017年 第4期

王建 陈玉峰 朱文兵 吴奎华 高静，《山东电力技术》2016年 第12期，电容式电压互感器谐振型阻尼器故障机理及试验分析

王德忠 王季梅，电容式电压互感器速饱和电抗型阻尼器的研究，《电工技术学报》2000年 第1期