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【摘 要】 分析了CVT(即电容式电压互感器)介损试验中出现的整体电容量大于分节电容量、中间变压器介损过大、总介损为负值、自激法介损超标等各种异常现象。并根据分析结果，采取相应措施获得正确试验结果。
【关键词】 CVT 介损 介损仪 中间变压器
在绝缘的预防性试验中，介损(即介质损失角正切tgδ)试验是一项基本测试项目。对于CVT(电容式电压互感器)，介损试验更是一个经常性试验项目。CVT介损试验中经常出现问题如果不知其原因，便无法采取相应的办法来解决。CVT介损试验中经常出现的问题主要有：
(1)中间变压器介损剧增且电容量明显增大：
(2)串联总电容量大于分节电容：
(3)总电容的tgδ用正接法测量偏小或为负值，而用反接法测量为正值并偏大：
(4)自激法测下节分电容时，介损超标。
下文对这几个问题进行一一分析。
1 中间变压器介损剧增且电容量明显增大
中间变压器介损是一次绕组对二次绕组、铁心和外壳之间绝缘的介损，因此只能用反接法测量。某些介绍中间变压器介损测量方法的书上均按图1(a)接线测量，其中Xd对地悬空。但恰恰是这种方法测出的介损和电容量比实际值大了很多。本人在厦门500kV变电站测量220kV线路CVT时，实际tgδ=2.048％，Cx=1172pF，但按图1(a)接线测量，测得值为tgδ=10.32％，Cx=1683pF。造成这种结果是因为未把点N和Xd连接所致。中间变压器实际上可以看成由电容、电感组成的链型电路。测量时，由于(C1+C2)容抗远小于中间变压器电感感抗及对地电容的容抗，(C1+C2)可认为短路，经简化，可以看成一个Ⅱ型电路，如图1(b)，其中电容分为两部分。
由于电感L的存在，当在点1施加电压U时，点2电压为Uc，电感上电压为UL。其相量图如图1(c)。由于电感L影响，使Uc滞后U，导致I2相位滞后I、总电流相位也滞后I1，从而使δ大于δ1。同时由于电感UL的存在，使Uc模大于U模，从而使I2模大于I1模，I模大于2I1，模。由于介损仪测得电压和电流为U和I，因此测得介损及电容量均增大，当点N和Xd短接后，则由于电容电流在电感绕组内方向相反，产生互相抵消的磁通，L值极小，基本不会产生影响，这时I2=I1=2I1，测量结果为正确值。但有时也会出现这种情况，即使点N和Xd短接，仍然会出现测得介损较大且电容量增大现象，这是由于巾间变压器中的氧化锌避雷器无法解开所致。
2 串联总电容量大于分节电容
某些CVT，C2的电容量为C1的一百多至两百多倍。当采用如图2(a)正接法测量总电容时，会出现总电容大于C1现象。从C=C1C2/C1+C2可知，总电容是不可能大于C1，的。出现总电容大于C1，异常现象也是南于中间变压器T引起的。见图2(a)，由于C2>>C1，因此总电流I1，几乎由C1决定，而不受C2及T的影响。但C2的电流I2，则和是否存在T有很大关系，当不存在T时，I2=I1；当存在T时，产生电感性电流I0，由于I0。的存在，I2的模和相位发生很大变化。I2模比，I1增加较多，由于介损仪测得被试品上电压为U，电流为I2可知介损仪测的总电容大于C1。要消除这种现象，只要在测量前解开点Xd即可，这时即使B为氧化锌避雷器，但由于其阻值远大于C2的容抗，使I0可忽略。
3 总电容的tgδ用正接法测量偏小或为负值，而用反接法测量为正值并偏大
当测量CVT下节总电容或CVT整体电容时，即使没有干扰，用正接法测量也会出现tgδ为负值，而用反接法测量会出现tgδ为正值自相矛盾现象。从介损的概念可知介损是有功与无功之比，不可能为负。之所以出现介损为负，是由于中间变压器造成。如图2(a)、(b)虚线框内为CVT，T为中间变压器，DK为调谐电抗器，B为氧化锌避雷器或放电间隙。T、DK、B均封闭在金属箱内部，端子Xd，N引到外部，某些CVT端子XT也引到外部。当测量由C1和C2串联组成的总电容时，仪器对被试品施加的电压为U，C1和C2上电压分别是U1、U2，且U=U1+U2。设C1。和C2的介损分别为tgδ1，和tgδ2。则总介损tgδ=C1tgδ2+C2tgδ1／C1C2，介于tgδ1和tgδ2之间。当不存在T时，其相量图为图2(c)，是正常的结果。当存在T时，产生I0，且I0。相位落后于U，这样I2=I1－I0。与U夹角大于90度，I1=I2+I0。与夹角小于90度并小于不存在T时与U夹角，其相量图为图2(d)。当正接法测量时如图2(a)，仪器高压线施加高压U，I2通过仪器低压线。即仪器测得施加在被试品电压为U，通过被试品电流为I2：故仪器测得tgδ为负。当反接法测量时如图2(b)，仪器高压线施加高压，同时I1，也通过高压线。即仪器测得施加在被试品电压为U通过被试品电流为I1， 故仪器测得tgδ为正并偏大。即正接法和反接法所测的电流不同，产生不同的结果。这两种结果均为不正确的结果。要消除这种结果必须使I0为零。但，不可能为零，即使可以解开XT，但T的一次绕组每一匝存在对地电容，T相当于II型电路。解开XT只能使I0由感性变为容性，而无法从根本上消除I0。笔者曾做过一个试验，分别测得C1和C2的介损为tgδ1=0.066％、tgδ2=0.082％，C1=16970pF，C2=132500pF。因此经计算整体的tgδ=0.068％，C=15043pF。采用不同接线时测得数据分别如表1所列。
从测量结果可见，当T一次末端X，断开，二次均短路接地，测量介损可消除负值，但偏小，同时电容量也偏小。当T一次末端X，接地，二次均悬空。测量的介损为负，但电容量接近真实值。所以当正接法测得总电容tgδ为负时，是由于CVT本身结构原因而无法消除造成的。因此在实际测量中无法直接测量CVT下节总介损或CVT整体介损，只能通过分别测量C1及C2的介损，再通过计算得到CVT下节总介损或CVT整体介损。
4 自激法测下节分电容时，介损超标
见图3，目前大多数CVT中间变压器的高压端子4封闭在金属箱内部，因此无法直接用正接法或反接法测量C2或下节中的C1的介损和电容量。只能采用自激法测量。采用自激法测量时，由介损仪内部的低压电源SU供电，通过CVT中间变压器升压给被试品提供高电压。图3中测量的是C2，若要测C1，只要把高压线接到点N和低压线接到点3即可。测量时，常常由于高压线拖地，使测出的被试品介损偏大甚至超标。为说明原因，先分析一个典型电路。参见图4(a)，C1、C2为两个串联电容，其电压分别为U1、U2，且U=U1+U2，若R0为无穷大，则I0。为零，I1=I2：且相位均为90度。若R0。不为无穷大，则I0。不为零，见图4(b)相量图，因I0。与I2夹角小于90度，这样I2=I1－I2的相位大于90度，导致U2相位超前。
实际测量时由于高压线拖地，相当于在高压线对地之间绝缘，相当于一个RLCL串联元件，如图4(c)。当高压线悬空时，RL相当于无穷大，这时介损仪测得被试品上电压为Ucm，见图4(d)相量图。高压线拖地时，R1大大下降，由于CN通常只有50pF，与CL值相当，CL、RL影响不可忽略。这时图4(c)中C1、CNCL、CL分别相当于图4(a)中C1、C2、C0、R0，与图4(a)原因相同，UCN的相位发生超前为UCN2，见图4(d)相量图。而这时被试品中电流相位不受高压线拖地影响。故介损仪测得被试品电压相位超前，而电流相位不变，从而使高压线拖地时δ2大于高压线悬空时δ1，因此测得介损增大。对于膜纸绝缘CVT，规定tgδ小于0.2％，故由于高压线拖地引起介损增加很容易超标。
5 总结
由上述分析可知，要正确测量CVT总体或下节电容的介损和电容量，必须分别测量C1及C2的介损，再通过计算得到CVT下节总介损或CVT整体介损。要正确测量中间变压器的介损和电容量，必须把电容末端N和中间变压器末端短接测量。在应用自激法测量时，应把测量高压线悬空，不要拖地。
【关键词】 CVT 介损 介损仪 中间变压器
在绝缘的预防性试验中，介损(即介质损失角正切tgδ)试验是一项基本测试项目。对于CVT(电容式电压互感器)，介损试验更是一个经常性试验项目。CVT介损试验中经常出现问题如果不知其原因，便无法采取相应的办法来解决。CVT介损试验中经常出现的问题主要有：
(1)中间变压器介损剧增且电容量明显增大：
(2)串联总电容量大于分节电容：
(3)总电容的tgδ用正接法测量偏小或为负值，而用反接法测量为正值并偏大：
(4)自激法测下节分电容时，介损超标。
下文对这几个问题进行一一分析。
1 中间变压器介损剧增且电容量明显增大
中间变压器介损是一次绕组对二次绕组、铁心和外壳之间绝缘的介损，因此只能用反接法测量。某些介绍中间变压器介损测量方法的书上均按图1(a)接线测量，其中Xd对地悬空。但恰恰是这种方法测出的介损和电容量比实际值大了很多。本人在厦门500kV变电站测量220kV线路CVT时，实际tgδ=2.048％，Cx=1172pF，但按图1(a)接线测量，测得值为tgδ=10.32％，Cx=1683pF。造成这种结果是因为未把点N和Xd连接所致。中间变压器实际上可以看成由电容、电感组成的链型电路。测量时，由于(C1+C2)容抗远小于中间变压器电感感抗及对地电容的容抗，(C1+C2)可认为短路，经简化，可以看成一个Ⅱ型电路，如图1(b)，其中电容分为两部分。
由于电感L的存在，当在点1施加电压U时，点2电压为Uc，电感上电压为UL。其相量图如图1(c)。由于电感L影响，使Uc滞后U，导致I2相位滞后I、总电流相位也滞后I1，从而使δ大于δ1。同时由于电感UL的存在，使Uc模大于U模，从而使I2模大于I1模，I模大于2I1，模。由于介损仪测得电压和电流为U和I，因此测得介损及电容量均增大，当点N和Xd短接后，则由于电容电流在电感绕组内方向相反，产生互相抵消的磁通，L值极小，基本不会产生影响，这时I2=I1=2I1，测量结果为正确值。但有时也会出现这种情况，即使点N和Xd短接，仍然会出现测得介损较大且电容量增大现象，这是由于巾间变压器中的氧化锌避雷器无法解开所致。
2 串联总电容量大于分节电容
某些CVT，C2的电容量为C1的一百多至两百多倍。当采用如图2(a)正接法测量总电容时，会出现总电容大于C1现象。从C=C1C2/C1+C2可知，总电容是不可能大于C1，的。出现总电容大于C1，异常现象也是南于中间变压器T引起的。见图2(a)，由于C2>>C1，因此总电流I1，几乎由C1决定，而不受C2及T的影响。但C2的电流I2，则和是否存在T有很大关系，当不存在T时，I2=I1；当存在T时，产生电感性电流I0，由于I0。的存在，I2的模和相位发生很大变化。I2模比，I1增加较多，由于介损仪测得被试品上电压为U，电流为I2可知介损仪测的总电容大于C1。要消除这种现象，只要在测量前解开点Xd即可，这时即使B为氧化锌避雷器，但由于其阻值远大于C2的容抗，使I0可忽略。
3 总电容的tgδ用正接法测量偏小或为负值，而用反接法测量为正值并偏大
当测量CVT下节总电容或CVT整体电容时，即使没有干扰，用正接法测量也会出现tgδ为负值，而用反接法测量会出现tgδ为正值自相矛盾现象。从介损的概念可知介损是有功与无功之比，不可能为负。之所以出现介损为负，是由于中间变压器造成。如图2(a)、(b)虚线框内为CVT，T为中间变压器，DK为调谐电抗器，B为氧化锌避雷器或放电间隙。T、DK、B均封闭在金属箱内部，端子Xd，N引到外部，某些CVT端子XT也引到外部。当测量由C1和C2串联组成的总电容时，仪器对被试品施加的电压为U，C1和C2上电压分别是U1、U2，且U=U1+U2。设C1。和C2的介损分别为tgδ1，和tgδ2。则总介损tgδ=C1tgδ2+C2tgδ1／C1C2，介于tgδ1和tgδ2之间。当不存在T时，其相量图为图2(c)，是正常的结果。当存在T时，产生I0，且I0。相位落后于U，这样I2=I1－I0。与U夹角大于90度，I1=I2+I0。与夹角小于90度并小于不存在T时与U夹角，其相量图为图2(d)。当正接法测量时如图2(a)，仪器高压线施加高压U，I2通过仪器低压线。即仪器测得施加在被试品电压为U，通过被试品电流为I2：故仪器测得tgδ为负。当反接法测量时如图2(b)，仪器高压线施加高压，同时I1，也通过高压线。即仪器测得施加在被试品电压为U通过被试品电流为I1， 故仪器测得tgδ为正并偏大。即正接法和反接法所测的电流不同，产生不同的结果。这两种结果均为不正确的结果。要消除这种结果必须使I0为零。但，不可能为零，即使可以解开XT，但T的一次绕组每一匝存在对地电容，T相当于II型电路。解开XT只能使I0由感性变为容性，而无法从根本上消除I0。笔者曾做过一个试验，分别测得C1和C2的介损为tgδ1=0.066％、tgδ2=0.082％，C1=16970pF，C2=132500pF。因此经计算整体的tgδ=0.068％，C=15043pF。采用不同接线时测得数据分别如表1所列。
从测量结果可见，当T一次末端X，断开，二次均短路接地，测量介损可消除负值，但偏小，同时电容量也偏小。当T一次末端X，接地，二次均悬空。测量的介损为负，但电容量接近真实值。所以当正接法测得总电容tgδ为负时，是由于CVT本身结构原因而无法消除造成的。因此在实际测量中无法直接测量CVT下节总介损或CVT整体介损，只能通过分别测量C1及C2的介损，再通过计算得到CVT下节总介损或CVT整体介损。
4 自激法测下节分电容时，介损超标
见图3，目前大多数CVT中间变压器的高压端子4封闭在金属箱内部，因此无法直接用正接法或反接法测量C2或下节中的C1的介损和电容量。只能采用自激法测量。采用自激法测量时，由介损仪内部的低压电源SU供电，通过CVT中间变压器升压给被试品提供高电压。图3中测量的是C2，若要测C1，只要把高压线接到点N和低压线接到点3即可。测量时，常常由于高压线拖地，使测出的被试品介损偏大甚至超标。为说明原因，先分析一个典型电路。参见图4(a)，C1、C2为两个串联电容，其电压分别为U1、U2，且U=U1+U2，若R0为无穷大，则I0。为零，I1=I2：且相位均为90度。若R0。不为无穷大，则I0。不为零，见图4(b)相量图，因I0。与I2夹角小于90度，这样I2=I1－I2的相位大于90度，导致U2相位超前。
实际测量时由于高压线拖地，相当于在高压线对地之间绝缘，相当于一个RLCL串联元件，如图4(c)。当高压线悬空时，RL相当于无穷大，这时介损仪测得被试品上电压为Ucm，见图4(d)相量图。高压线拖地时，R1大大下降，由于CN通常只有50pF，与CL值相当，CL、RL影响不可忽略。这时图4(c)中C1、CNCL、CL分别相当于图4(a)中C1、C2、C0、R0，与图4(a)原因相同，UCN的相位发生超前为UCN2，见图4(d)相量图。而这时被试品中电流相位不受高压线拖地影响。故介损仪测得被试品电压相位超前，而电流相位不变，从而使高压线拖地时δ2大于高压线悬空时δ1，因此测得介损增大。对于膜纸绝缘CVT，规定tgδ小于0.2％，故由于高压线拖地引起介损增加很容易超标。
5 总结
由上述分析可知，要正确测量CVT总体或下节电容的介损和电容量，必须分别测量C1及C2的介损，再通过计算得到CVT下节总介损或CVT整体介损。要正确测量中间变压器的介损和电容量，必须把电容末端N和中间变压器末端短接测量。在应用自激法测量时，应把测量高压线悬空，不要拖地。