110kVGIS电磁式电压互感器三倍频感应耐压试验
第31卷第11期2011年11月
电力自动化设备
Electric Power Automation Equipment
Vol．31No .11
Nov. 2011
110kV GIS 电磁式电压互感器三倍频感应耐压试验
肖
勇，潘
翀，杨
帆，罗绪东，蔡
川
（成都电业局修试所，四川成都610041）
摘要：为了发现气体绝缘的全封闭组合电器（GIS ）中电磁式电压互感器（EVT ）的某些绝缘缺陷，需要进行交流耐压试验。提出了110kV GIS 中EVT 通过三倍频感应耐压的2种现场试验方法、试验接线及操作步骤，第1种感应耐压方案为EVT 的二次绕组端子上的加压侧与补偿侧不同，第2种感应耐压方案为加压侧与补偿侧并联。通过计算，分析了试验中出现容升电压的原因及影响、空载试验的必要性及耐压时间的选定，比较了采用2种不同补偿方式的差异。现场试验结果表明EVT 三倍频感应耐压时一次侧电流、二次侧电流与补偿电抗量的规律，说明第1种感应耐压方案较适用于GIS 中EVT 的感应耐压。
关键词：110kV ；全封闭组合电器；电磁式电压互感器；互感器；等值电路；绝缘；试验中图分类号：TM 855；TM 451文献标识码：A 文章编号：1006-6047（2011）11-0139-04
对GIS 中EVT 进行感应耐压试验时，通常在二
次绕组上施加频率为三倍频（150Hz ）的试验电压，通过计算得到一次电压值，要求一次电压满足出厂试验电压值的80%。
0引言
气体绝缘的全封闭组合电器（GIS ）［1-2］是把变电
站里除变压器外各种电气设备全部组装在一个封闭的金属外壳里，充以SF 6气体或SF 6混合气体，以实现导体对外壳、相间以及断口间的可靠绝缘。而
［3］
2110kV GIS EVT 三倍频感应耐压试验
2.1
容升现象及试验电压
在倍频感应耐压升压时应考虑电压互感器的容升电压［16］。在倍频感应耐压时，容性电流在绕组上产生的漏抗电压造成实际作用到互感器一次绕组上的电压值超过按变比计算所输出的电压值，产生容升电压。图1为EVT 感应耐压时的等值电路。
U L
U
GIS 采用电压互感器来获得保护、计量用的电压信
号［4-5］。为了更灵敏有效地检查出电磁式电压互感器（EVT ）的某些缺陷，考验其绝缘承受各种过电压的能力，必须对其进行交流耐压试验［6-10］。
1GIS 中EVT 的工频与感应耐压试验
根据GIS 耐压现行标准［11-15］，GIS 现场耐压有以下2种方法：一是工频耐压试验（45~65Hz ），即给被试品施加工频电压，以检验被试品对工频电压升高的绝缘承受能力；二是感应耐压试验，对某些试品如变压器、电磁式电压互感器等，采用从二次侧加压而使一次侧得到高压的试验方法来检查被试品绝缘承受能力。
感应耐压试验不仅可以检查被试品的主绝缘（绕组对地、相间和不同电压等级绕组间的绝缘），而且对电压互感器的纵绝缘（同一绕组层间、匝间及段间绝缘）也进行了考验。试验频率的选择对耐压效果有影响，但影响不大，IEC517和GB7674均认为试验电压频率在10~300Hz 范围内与工频电压试验基本等效，所以规程DL ／T 618—1997规定［14］，试验电压的频率一般在10~300Hz 范围内，即感应耐压试验又分为工频感应耐压试验及倍频（100~300Hz ）感应耐压试验2种。
收稿日期：2010-12-25；修回日期：2011-08-06
U C
图1EVT 感应耐压等值电路
Fig.1Equivalent circuit of inductive voltage withstand
test for EVT
电压互感器一次绕组的容升电压值可由式（1）计算：
ΔU =U L =U C ×2πf C x X k （1）
其中，ΔU 为电压互感器一次绕组的容升电压值；U C 为被试品C x 上的电压；X k 为电压互感器漏抗（归算到高压侧）。
由此可见，当被试品选定为电容性，且试验电压一定时，被试品电容量越大，则被试品上电压U C 较U 升高越多。
因此，不同结构、不同电压等级的电压互感器容升电压不同。根据经验，三倍频感应耐压时各电压等级的电压互感器最大容升电压如表1所示。
电力自动化设备
表1不同电压级电压互感器最大容升电压百分数
第31卷
Tab.1Maximum percentages of EVT capacitance -raised
voltage for different voltage levels
额定电压级／kV
最大容升电压百分数／%
EVT 带刀闸气室EVT 不带刀闸气室
35
[1**********]8－－812
可以采用外加补偿电抗器降低二次电流，有2种接线方案，即第1种感应耐压方案和第2种感应耐压方案。第1种感应耐压方案为EVT 的二次绕组端子上的加压侧与补偿侧不同，分别为计量绕组端子（1a ，1n ）和（2a ，2n ），而第2种感应耐压方案为加压侧与补偿侧并联，同为计量绕组端子（1a ，1n ）。试验接线图如图3所示，其中电阻R 用于防止谐振。
1a 1n
R
0~250V输出
多倍频感应可调补偿耐压测试仪电抗器
（a ）
根据规程规定［14］，对于110kV 电压互感器，其
感应耐压应为出厂试验电压（230kV ）的80%，即为
A
U 1V
I 1
230×80%=184（kV ），考虑到容升现象，在二次绕组
上施加的三倍频电压应相应降低。
A
2.2三倍频感应耐压试验电压时间
［11］
在进行电压互感器感应耐压试验时，当试验电压频率等于或小于2倍额定频率时，全电压下试验时间为60s ；当试验电压频率大于2倍额定频率时，全电压下试验时间为式（2），但不少于15s 。
（2）t =120f 1／f 2
其中，f 1为额定频率，f 2为试验频率。所以，在110kV GIS EVT 感应三倍频耐压试验中，耐压时间t =40s 。另外，如果耐压试验过程中途因故失去电源，造成试验中断，则在恢复电源后应重新进行全时间的持
三相刀闸
~380V
d a d n 2a 2n
X
I 3A
I 2A
第1种感应耐压方案
可调补偿电抗器
A I 1A
I 2
A
U 1V
I 2′A R
1a
1n d a d n 2a 2n
X
~380V
续耐压试验，而不能进行“补足时间”的试验。
2.32.3.1
三倍频感应耐压试验空载试验
三相刀闸
0~250V 输出多倍频感应耐压测试仪
（b ）
第2种感应耐压方案
I 3A
进行EVT 感应耐压试验前应确认GIS 本体耐压已完成且合格，GIS 母线EVT 除感应耐压外各项试验已完成并合格，已具备试验条件，试验回路无避雷器及带电监视器接入，气压正常，气体微水合格。
电压互感器的线圈在感应耐压试验时可能因绝缘击穿发生匝间短路，流过的环流引起的损耗会使空载损耗增加，空载电流增大。为了使感应耐压试验能全面反映EVT 的绝缘情况，确认感应耐压试验未对EVT 绝缘造成损伤，应在EVT 感应耐压试验前、后各进行一次空载试验，按图2方式接线，图中（1a ，1n ）、（2a ，2n ）为计量绕组，（d a ，d n ）为保护绕组。
1a 1n 2a 2n d a d n
X A
图32种EVT 三倍频感应耐压试验接线图
Fig.3Wiring diagrams of two triple -frequency inductive voltage withstand test methods for EVT
为了到达设备净化的目的，且尽量减少净化过程中微粒触发的击穿和对被试设备的损害，即减少设备承受较高电压作用的时间，2种EVT 三倍频感应耐压试验均采用逐级升压的方式，施加交流电压与时间的关系如图4所示，图中U m 为系统最高电压，U f 为现场耐压值。
U 1V
I 1
A
输出
多倍频感应耐压测试仪
图4耐压电压-时间关系曲线
Fig.4Curve of withstand voltage vs. duration
图2空载试验接线图
3现场耐压实例
Fig.2Wiring diagram of no -load
test
2.3.2
2种EVT 三倍频感应耐压试验方案
EVT 感应耐压试验时，一般加压的二次绕组电流不允许超过30A 。为了降低EVT 二次绕组电流，
本次感应耐压试验选择江苏思源赫兹互感器有限公司的JSQXFH-110电压互感器，其额定绝缘水平为126／230／550kV ，二次绕组（1a ，1n ）、（2a ，2n ）和（d a ，d n ）的额定输出容量分别为75V ···A 、50V A 和100V A 。
第11期
肖勇，等：110kV GIS 电磁式电压互感器三倍频感应耐压试验
由于此次试验时，EVT 携带未能解开的半部分
GIS 刀闸气室，依据现场经验并参考2.1节，选择此次试验的容升电压百分数为6.8%，只需使直接在一次侧换算出的最高耐受电压达到184／（1+6.8%）=172（kV ）就能保证EVT 一次侧感应耐压值的准确性。110kV GIS 中EVT 三倍频感应耐压试验所需参数如表2所示。
表2三倍频感应耐压试验参数
对于第2种感应耐压方案，直接在三倍频调压装置出口并联一个感性负载，如图3（b ）所示，试验结果如表6所示。
表6第2种感应耐压方案试验数据（C 相加压）
Tab.6Data of second method of inductive voltage withstand test （voltage exerted on phase C ）
试验项目加压侧电流I 1／A 补偿侧电流I 2／A 总电流I ′2／A 尾端电流I 3／mA 补偿用电感／mH
加压电压／V
Tab.2Test parameters of triple -frequency inductive voltage withstand test for EVT
感应耐压值／kV
考虑容升后耐压值／kV
二次侧加压值／V
补偿用电感量／mH
[***********]1071560～200～200～20
623.28106.410.11074.412159.38.61566.9121710.47.5
42种感应耐压试验的比较研究
考虑到二次绕组线圈截面承受的电流不超过
30A ，而二次额定电压为0.1／姨kV ，如图3和表2所示，试验需选择0～20mH 的可调补偿电抗器作
为补偿电路，手动进行微调补偿，以满足不同耐压级别的需求，第1种感应耐压方案所得数据如表3、表4、表5所示。
表3第1种感应耐压方案试验数据（A 相加压）
Tab.3Data of first method of inductive voltage withstand test （voltage exerted on phase A ）
试验项目
加压电压／V
B 相感应电压／V C 相感应电压／V 加压侧电流I 1／A 补偿侧电流I 2／A 尾端电流I 3／mA 补偿用电感／mH
62724.06.46.48.21071247.311.210.87.115618710.916.615.85.8
表4第1种感应耐压方案试验数据（B 相加压）
Tab.4Data of first method of inductive voltage withstand test （voltage exerted on phase B ）
试验项目
加压电压／V
C 相感应电压／V A 相感应电压／V 加压侧电流I 1／A 补偿侧电流I 2／A 尾端电流I 3／mA 补偿用电感／mH
62773.66.65.98.410711116.511.210.17.315617179.716.514.66.1
比较上述试验，可以看出文中提到GIS 中EVT 的2种三倍频感应耐压方案均能在现场成功运用，但也有所区别。
a. 对于2种感应耐压方案，随着二次加压侧电压的升高，另外两相的二次侧感应电压也随之升高，一次侧尾端电流逐渐变大，补偿用电感量逐渐减小。
b. 对于串级式电压互感器，其一次侧尾端电流I 3的大小非常重要，通常需要加以监视，一般不超过20mA ，这在2种感应耐压试验中都需要重视。
c. 对于第2种感应耐压方案（即二次加压侧与二次补偿侧并联时），随着三倍频调压装置的输出电流减小，相应的补偿电流升高。
d. 由于EVT 一次侧杂散电容及相间耦合电容等的作用，有时EVT 一次侧带有部分容性负载（如EVT 连接未完全断开的部分GIS 刀闸气室），从而导致二次侧电流一部分用于EVT 励磁，另一部分用于容性负载的消耗，即二次侧电流整体升高，可能引起二次侧过载。
e. 当采用第2种感应耐压方案时，需要监视加压与补偿侧的总电流I ′2。考虑二次绕组线圈截面承受的电流不超过30A 、二次侧容易过载的情况，试验第1种感应耐压方案较适用于GIS 中EVT 的耐压。
5结论
表5第1种感应耐压方案试验数据（C 相加压）
Tab.5Data of first method of inductive voltage withstand test （voltage exerted on phase C ）
试验项目
加压电压／V
A 相感应电压／V B 相感应电压／V 加压侧电流I 1／A 补偿侧电流I 2／A 尾端电流I 3／mA 补偿用电感／mH
62263.96.86.38.31074127.111.610.77.215661810.516.415.36.2
通过对110kV GIS 中EVT 三倍频感应耐压现场试验结果对比分析，从试验技术要求的角度得到2种感应耐压方案均可运用。但在实际运用中，选择加压与补偿侧不同的第1种感应耐压方案的接线方式更适用于GIS 中EVT 的耐压。感应耐压时，一次侧电流、二次侧电流与补偿电抗量的规律是：随着二次加压侧电压的升高，另外两相的二次侧感应电压也随之升高，一次侧尾端电流逐渐变大，补偿用电感量逐渐减小。直接在三倍频调压装置出口（EVT 的二次计量绕组端子）并联一个感性负载时，三倍频调压装置的输出电流减小，相应的补偿电流升高。另外，进行感应耐压试验前、后需要对EVT 进行空载测试，对比2次数据有无明显变化。
电力自动化设备
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（编辑：汪仪珍）
作者简介：
肖潘
勇（1964-），男，四川成都人，工程师，主要从事电力翀（1980-），男，四川德阳人，工程师，博士，主要从
设备检修的管理与调试工作（E -mail ：[email protected]）；事电力设备试验、调试工作。
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Triple -frequency inductive voltage withstand test of electromagnetic voltage
transformer for 110kV GIS
XIAO Yong ，PAN Chong ，YANG Fan ，LUO Xudong ，CAI Chuan
（Test and Maintenance Department ，Chengdu Electric Power Bureau ，Chengdu 610041，China ）
Abstract ：The AC voltage withstand test is applied to detect the insulation defects of EVT （Electromagnetic Voltage Transformer ）in GIS. Two kinds of on -site triple -frequency test methods are presented with test wiring diagrams and test procedures. The voltage input and the compensating reactor are connected to different windings of EVT in the first method while to the same winding in the second method. The cause of capacitive voltage -augment and its influence ，the necessity of no -load test and the determination of voltage withstand test duration are analyzed by calculation and compared between two methods. The results of field triple -frequency inductive voltage withstand test indicate the relationship among primary current ，secondary current and compensating reactance ，showing the first method is more suitable for EVT in GIS.
Key words ：110kV ；GIS ；electromagnetic voltage transformer ；electric transformers ；equivalent circuits ；insulation ；
test