电压互感器预防性试验技术报告

一、电压互感器的分类 ............................................................. 4 二、电压互感器预防性试验项目 ............................................. 4

第二章 电磁型电压互感器的预防性试验 ............................................... 6

第一节 绝缘电阻试验 ..................................................................... 6 一、绝缘电阻的试验目的 ......................................................... 6 二、绝缘电阻的试验设备 ......................................................... 7 三、绝缘电阻的试验方法 ......................................................... 7 四、绝缘电阻的试验结果 ......................................................... 8 五、绝缘电阻的试验结果分析 ................................................. 8 第二节 介质损失角正切值测量 ..................................................... 9 一、介质损失角正切值测量的试验目的 .................................. 9 二、介质损失角正切值测量的试验设备 .................................. 9 三、介质损失角正切值测量的试验方法及试验结果 .............. 9 四、介质损失角正切值测量的试验结果分析 ........................ 14 第三节 直流电阻试验 ................................................................... 14 一、直流电阻试验的试验目的 ............................................... 14 二、直流电阻试验的试验设备 ............................................... 15 三、直流电阻试验的试验方法及试验结果 ............................ 15 四、直流电阻试验结果分析 ................................................... 17 第四节 伏安特性试验 ................................................................... 18

一、伏安特性试验的试验目的 ............................................... 18 二、伏安特性试验的试验设备 ............................................... 18 三、伏安特性试验的试验方法 ............................................... 18 四、伏安特性试验的试验结果 ............................................... 19 五、伏安特性试验的试验结果分析........................................ 19 第五节 极性和变比试验 ............................................................... 20 一、极性和变比试验的试验目的 ........................................... 20 二、极性和变比试验的试验设备 ........................................... 20 三、极性和变比试验的试验方法 ........................................... 20 四、极性和变比试验的试验结果 ........................................... 21 五、极性和变比试验的试验结果分析 .................................... 22 第六节 互感器交流耐压试验 ....................................................... 22 一、互感器交流耐压试验的试验目的 .................................... 22 二、互感器交流耐压试验的试验方法及结果判断 ................ 22

第三章 电容式电压互感器 .......................................................... 25

一、电容分压器介损正切值测量的试验接线 ........................ 25 二、电容分压器介损正切值测量的试验结果 ........................ 25 三、电容分压器介损正切值测量的试验结果分析 ................ 26

第四章 电压互感器综合分析 ....................................................... 27 参考文献 ............................................................................................ 28

前 言

本设计是对电压互感器预防性实验方法经行学习，并进行实际操作训练。切实掌握电压互感器的预防性实验方法和实际操作技能，并能对电压互感器的绝缘状况做出综合分析判断，培养相关的职业能力。在具体的内容上，覆盖了大学所学的大部分专业知识，可以使我们更加贴近实际的掌握这些年所学的有关知识，将理论和实际有机的结合在一起。通过本次综合实训，是掌握电压互感器常见预防性试验项目和一些重要特性实验项目的试验目的及意义；学会根据不同项目正确选择试验设备和仪器；熟练掌握各种试验接线和试验步骤，能熟练地进行实际操作；能对个试验结果做出正确判断；最后应能根据所有项目的试验结果，对电压互感器绝缘情况做出综合分析判断。

由于本人的知识和水平有限，在论文中难免有不足之处，希望各位老师批评指正，在设计中得到了李鹏老师的大力帮助，在此感谢李老师的教导。

第一章 绪论

电气设备在出厂时及投入运行前，应对各设备进行预防性试验。电气预防性试验是对电气设备进行有效的试验，检查电气设备是否存在隐患，判断其能否投入运行，防止发生设备损坏事故。电气设备预防性试验是电力设备运行和维护工作中一个重要环节,是保证电气设备安全运行的有效手段之一。

电压互感器是电力系统中变换电压的重要元件，其工作可靠性对整个电力系统具有重要意义。因此，在这里，对电压互感器进行预防性试验，以检查是否符合要求。 一、电压互感器的分类

（1）按绝缘介质分，可分为干式、浇注绝缘、油浸式和气体绝缘。干式主要用于500V及以下的低电压等级；浇注绝缘多用于35kV及以下电压等级；油浸式主要用于220kV及以下电压等级，气体绝缘主要用于110kV及以上电压等级；

（2）从工作原理上来分，电压互感器主要分两大类：一类与电力变压器相似，利用电磁感应原理，称为电磁型电压互感器，多用在220kV及以下电压等级；另一类利用电容分压原理来测量一次高电压的电容式电压互感器(CVT)，多用于110~500kV电压等级。 二、电压互感器预防性试验项目

电压互感器的种类不同，具体预防性试验项目和方法有很大差

别。这里所做的电压互感器预防性试验项目包括： （1）测量绕组的绝缘电阻； （2）测量绕组的介质损失角； （3）测量绕组的直流电阻； （4）测量电压互感器的伏安特性； （5）测量电压互感器的极性和变比； （6）局部放电测量; （7）工频耐压试验； （8）油中溶解气体色谱分析。

由于试验设备有限，这里仅做前5个实验。

第二章 电磁型电压互感器的预防性试验

试验用电压互感器 （一）电磁型电压互感器 （1）110KV电磁型电压互感器 型号：JCC6-110KV

额定一次电压110000/3V 额定二次电压100/3V da—dn 100V

（2）10KV电磁型电压互感器 型号：JDJ-10KV 电压比：10000/100

（二）220KV电容式电压互感器

型号TYD220/V—CC1 额定一次电压U1n220/3V

主二次1a 1n 额定电压 100/主二次2a 2n 额定电压 100/剩余电压绕组da dn 额定电压100V

第一节 绝缘电阻试验

一、绝缘电阻的试验目的

绝缘电阻试验是高压试验中最基本、最简单、用得最多的实验项

33V V

目。测量电压互感器绝缘电阻的主要目的是检查其绝缘是否有整体受潮或劣化的现象。 二、绝缘电阻的试验设备

测量绝缘设备一般使用绝缘电阻表。在本次试验中，采用量程为2500V的绝缘电阻表。 三、绝缘电阻的试验方法 （一）试验接线

本次试验所用设备为型号为JCC6-110KV的电磁型电压互感器，其绝缘电阻测量时被试绕组首尾短接并接高压级，非被试绕组短接接地。绝缘电阻表的“E”端与被试电压互感器的接地连接，“L”端子接至被试电压互感器的测量部位。接线图如图2-1所示。

（二）试验步骤

（1）断开被试电压互感器的电源，拆除或断开对外的一切连线，将被试电压互感器接地放电。

（2）使用整流型绝缘电阻表，直接按下电源按钮接通电源进行绝缘电阻测量，测量完毕后直接断开电源开关，然后再断开接至被试电压互感器高压端的连接线，对被试电压互感器短接放电并接地。 四、绝缘电阻的试验结果

本次对型号为JCC6-110KV的电磁型电压互感器进行绝缘电阻试验，所得测试结果如下：

外界温度：27℃ 外界湿度：37%RH （1）高压侧对低压侧接地：25G （2）低压侧对高压侧接地：53.9G （3）低压侧对高压侧：69.4G 五、绝缘电阻的试验结果分析

通常一次绕组的绝缘电阻不低于出厂值或以往值的70﹪，二次绕组地绝缘电阻不低于10M。

通过与以往值和出厂值比较，所测得的一次绕组绝缘电阻满足要求，二次绕组绝缘电阻不低于10M，所以型号为JCC6-110KV的电磁型电压互感器绝缘状况良好。

第二节 介质损失角正切值测量

一、介质损失角正切值测量的试验目的

介质损失角正切值测量是用来判断电气设备绝缘品质的好坏，反映绝缘损耗大小的一个物流量。它仅取决于绝缘材料的本身特性。介质损失角正切值测量的目的是灵敏的发现电压互感器的绝缘整体受潮、劣化变质及套管绝缘损坏等缺陷。 二、介质损失角正切值测量的试验设备 AI-6000D型自动抗干扰精密介损测试仪

三、介质损失角正切值测量的试验方法及试验结果 (一) 电磁型全绝缘电压互感器 1、试验接线

采用介损测试仪测量，应用反接线。测试时电压互感器一次绕组首、尾短接后加压，二次绕组短接接地。 2、结果判断

电压等级为20KV及以上电磁式互感器的介损正切值应符合要求。

（二）电磁型分级绝缘电压互感器 1、试验接线 （1） 常规法

常规法分为常规反接线和常规正接线两种。常规反接法如图2-2

所示。

常规反接线测量的是以下三部分的介质损失角正切值：①一次绕组的静电屏对二次绕组、二次辅助绕组的绝缘；②互感器下铁心上的

一次绕组对二次及二次辅助绕组端部的绝缘；③绝缘支架对地绝缘。 常规正接线主要测量一次绕组对二次及二次辅助绕组以及对铁心绝 缘支架的介质损失角。该方法的试验电压一般在2500V左右。

常规法的缺点：

①主要反映一次绕组静电屏对二次及二次辅助绕组绝缘的介质损失角正切值。

②试验电压低。一般进能施加2000～3000V的电压。由于试验电压偏低，对电桥灵敏度有一定的影响。

③脏污的影响。

本试验采用全自动介损测试仪，用反接法测量。接线图如图2-3

axAGR3R4C4CNaDxD图2-2 采用西林电桥的常规反接法测量电压互感器tanδ理论接线图X所示。

试验结果如下： 加压2500V（<=3KV）

Cx=1.050nF PF=0.641%= U=2.498KV I=824.5A

=89.632°

P=13.22mW F=50.01Hz t=23℃

由试验结果可以知道，所得的结果在《规程》规定的范围内，所以该电磁型电压互感器无绝缘受潮、劣化及损坏等缺陷。 （2）末端屏蔽法

该方法只能测量下部铁心柱上一次绕组对二次及二次辅助绕组

的介质损失角正切。

本试验采用全自动介损测试仪测量正切值的接线如图2-4所示，即自动电桥高压输出端接互感器一次绕组高压头A，一次绕组高压尾X接地被屏蔽，二次及二次辅助绕组尾端x和xD共同连接后接电桥CX输入端，而二次及二次辅助绕组首段a和aD都悬空。

图2-4 末端屏蔽法测介损正切值接线

试验结果如下： 加压10KV（X接地）

CX=21.86pF PF=1.167% U=10.01KV I=68.81A

=89.330°

P=8.055mW

F=50.01Hz t=24℃

由试验结果可以知道，所得的结果在《规程》规定的范围内，所以该电磁型电压互感器无绝缘受潮、劣化及损坏等缺陷。 （3）自激法

这种接线的电压分布于电压互感器工作时的电压分布一致，X端对地的介质损耗处于屏蔽状态，一次绕组对二次及二次辅助绕组端部绝缘以及绝缘支架对地绝缘的介质损失角正切值均能测出。 自激法的缺点：

①由于一次绕组对大地的杂散电容也被测量进去，故测出结果为负误差；

②低压励磁可引起一次绕组电压的相位偏移，从而导致测量误差；

③易受空间电场干扰。 （4）末端加压法

测量时，一次绕组的高压端A接地，在末端X施加电压，二次及二次辅助绕组开路，x、xD(或a、aD)相连接入电桥CX端。此时测量的主要是一、二次绕组间的电容量和介质损失角正切。

末端加压法的优点： ①抗干扰能力强；

②不需要拆除与别的设备的高压连接线，是现场拆、接引线工作大为简化。

（5）末端加压法与末端屏蔽法结合

该方法测量的是下铁心对二次辅助绕组端部的绝缘状况。 末端加压法与末端屏蔽法结合的优点： ①抗干扰能力强；

②在现场有电场干扰情况下的测试结果比较准确； ③可不拆除互感器和避雷器等的高压引线。 四、介质损失角正切值测量的试验结果分析

按照要求，测量电压互感器介质损失角正切所得数值应不大于表2-1中的数据： 表2-1温度℃ 5 35kV及以下 大修后（%） 1.5 运行中（%） 2.0 35KV以上 大修后（%） 1.0 运行中（%） 1.5 电压互感器tanδ限值 10 2.5 2.5 1.5 2.0 20 3.0 3.5 2.0 2.5 30 5.0 5.5 3.5 4.0 40 7.0 8.0 5.0 5.5 对应试验所得数据，均满足表2-1中的要求，故介质损失角正切试验未发现有绝缘受潮、劣化及套管绝缘损坏等问题，需继续进行其他试验进一步验证其性能。

第三节 直流电阻试验

一、直流电阻试验的试验目的

电压互感器进行直流电阻试验的目的是检查电压互感器绕组回路是否有短路、开路或接错线，检查绕组导线焊接点有无接触不良。

另外，还可核对绕组所用导线的规格是否符合设计的要求。 二、直流电阻试验的试验设备 （一）QJ23型单臂电桥

（二）XD2505型变压器直流电阻测试仪 三、直流电阻试验的试验方法及试验结果 （一）单臂电桥法 1、试验接线

单臂电桥法具体接线如图2-5所示。

A + - 外接电源 倍率开关 1000 100 10 1 QJ24型直流单臂电桥 调零 B G1 G2JCC-110型电压互感器a1 x1 ad xd X 图2-5单臂电桥法试验接线

2、试验步骤

（1）将电桥放平稳，断开电源和检流计按钮B、G，调节调零旋钮2，使检流计指针指示零位。

（2）将被测电阻Rx与电桥盘面上电阻调节处的两个端钮X1、X2用引线连接好。

（3）用万用表粗测被测电阻值（约为6500），选取合理的比例臂，将比例臂放在适当位置。

（4）按选取的比例臂，调好比较臂电阻。

（5）读取比较臂的四个可调电阻盘上的指示数，将它们相加再乘以指示数1，即为被测电阻值。

（5）测量结束后，先断开检流计开关G按钮，再断开电源开关B按钮，最后拆除测量接线。 3、试验结果

用单臂电桥法测量型号为JCC6-110KV的电磁型电压互感器一次绕组，所测结果如下：

一次绕组间的直流电阻RAN=6777 测量时外界温度t=24℃ 测量时外界湿度 76﹪ （二）直流电阻测试仪 1、试验接线

使仪器面板上的电源开关处于断开状态，连接输入电源线与接地线，连接测试线。具体接线图如图2-6所示。

图2-6 直流电阻测试仪接线图

2、试验步骤

（1）在主界面按“菜单”键开启菜单，，按“确认”键，进入参数设置页。

（2）选中测试电流参数项，按“确认”键，调至5A，按下“确定”键，同样方法设置本体温度为22℃，绕组材料为CU。

（3）参数设置完毕后，按下“测量”键，再次按“确定”键开始测量。

（4）测量结束后，按“消弧”键。仪器切断电源输出，启动消弧电路对负载放电。消弧完成后，返回主操作界面。

3、试验结果

用直流电阻测试仪测量型号为JDJ-10KV的电磁式电压互感器的二次绕组，所得结果如下： 实测值：R22=315.5m 换算值：R20=313.0m 测量电流：I=05A 本体温度:T=22℃ 绕组材料：Cu 四、直流电阻试验结果分析

按规程要求，试验所得数据应与制造厂或以前测得的数据相比无明显差别，但因为出厂值已丢失，故无法判断比较。

第四节 伏安特性试验

一、伏安特性试验的试验目的

电压互感器的伏安特性试验的试验目的主要是检查电压互感器的铁芯质量，通过鉴别磁化曲线的饱和程度，并用以判断电压互感器的二次绕组有无匝间短路。 二、伏安特性试验的试验设备

FA-103型互感器多功能全自动综合测试仪。 三、伏安特性试验的试验方法 （一）试验接线

电压互感器伏安特单机试验的原理接线图，如图2-7所示。

图2-7采用多功能全自动综合测试仪测量伏安特性曲线 （二）试验步骤

（1）根据试验接线图确认接线无误后，接通主回路输出控制开关。

（2）在主菜单界面，选定“电压互感器试验”，进入电压互感器试验项目选择菜单。

（3）选定 “伏安特性试验”，进入电压互感器伏安特性试验设置界面。设置好升压器类型、最大输出电压、最大输出电流，电压互感器退磁次数、升压速度调节等参数，选定“开始试验”，再选定“确定”。

（4）试验结束后，屏幕显示出电压互感器伏安特性测试曲线。 四、伏安特性试验的试验结果

升压器类型为内置，最大输出电压为120.0V，最大输出电流为15.0A，电压互感器退磁次数为2，升压速度调节为4,伏安特性曲线图如图2-8所示:

图2-8 电压互感器伏安特性曲线

五、伏安特性试验的试验结果分析

按照规程要求，所得伏安特性曲线应与出厂数据进行对比，但由于出

厂值已丢失，故无法进行比较。

第五节 极性和变比试验

一、极性和变比试验的试验目的

电压互感器的极性和变比试验是为了检查电压互感器的极性和变比是否符合铭牌标志规定。 二、极性和变比试验的试验设备

FA-103型互感器多功能全自动综合测试仪。 三、极性和变比试验的试验方法 （一）试验接线

电压互感器的极性变比单机试验的原理接线图，如图2-9所示。

图2-9 极性变比单机试验的原理接线

（二）试验步骤

（1）确认电压互感器接线无误后，接通主回路输出控制开关。 （2）在主菜单界面，选定“电压互感器试验”，进入电压互感器试验内容选择菜单。

（3）选定“变比测试，极性判别”，进入电压互感器极性变比试验设置界面，设置升压器类型为内置，一次侧测试电压为500.0V。选定“开始试验”，选定“确定”。

（4）试验开始后，装置输出到电压互感器一次侧的交流电压不断增加。当一次侧电压达到所设定的500.0V的电压值时，装置自动停止试验，并以实际测出的电压计算出被测电压互感器的极性和变比值。

（3）试验之前应将装置面板史昂上接地端子可靠接地。 四、极性和变比试验的试验结果

所测得电压互感器的极性和变比值结果如下 （一）主二次侧

一次侧电压：501.2V 二次侧电压：0.45V 变比：110.34KV/100V 极性：反极性/+ （二）辅助二次侧

一次侧电压：500.1V 二次侧电压：0.79V

变比：63.07KV/100V 极性：反极性/+

五、极性和变比试验的试验结果分析

通过与被试电压互感器的铭牌进行比对，所测得的变比与极性均符合铭牌上的标识规定。

第六节 互感器交流耐压试验

一、互感器交流耐压试验的试验目的

互感器交流耐压试验的试验目的是检验由于电压互感器中电磁线质量不良和绕线时打结等原因造成的纵绝缘方面的缺陷。 二、互感器交流耐压试验的试验方法及结果判断

由于互感器绝缘结构的多样性，其试验方法也各有特点。全绝缘互感器一次侧绕组采取工频耐压试验；串级式电压互感器由于一次绕组为分级绝缘，不能进行外施工频耐压试验，必须进行倍频感应耐压试验。

（一） 全绝缘电压互感器交流耐压试验 1、试验接线

进行工频耐压试验时，被试电压互感器的接线方式是被试绕组所有套管引出线应短接并接高压，非被试绕组应短接并可靠接地。接线如图2-10所示。

AV T A TV

a V F x X

10 电压互感器工频耐压试验接线图 图2 -

2、试验步骤

（1）被试电压互感器在进行工频耐压试验前，先进行绝缘试验，合格后再进行耐压试验。

（2）将被试电压互感器高压绕组短接并共同加压，非被试绕组短接与外壳连接后接地。

（3）升压必须从零开始。升压过程中，应密切监视高压回路，监听被试电压互感器有无异常声响；密切监视仪表读数，电压表、电流表读数都应无异常。升至试验电压后，开始计时并读取试验电压。到达时需时间后，迅速均匀降低试验电压到零，然后切断电源。 3、结果判断

试验中如无破坏性放电发生，则认为被试电压互感器通过工频耐压试验。

（二）串级式电压互感器交流耐压试验

1、试验接线

试验时电压互感器一次绕组开路，一次绕组尾端接地，三倍频电源发生器的输出端一般加在被试电压互感器电压较高的低压端子。接线如图2-11所示。

图2-11电压互感器感应耐压接线图

2、结果判断

感应耐压试验时主要根据测量的电流数值判断电压互感器是否合格。测量的试验电流应小于电压互感器工频额定电压时的空载电流，或与出厂试验数据相比无明显增大。此外，试验时应无击穿放电现象发生。

第三章 电容式电压互感器

一、电容分压器介损正切值测量的试验接线

采用全自动介损测试仪测量CVT的tan值，接线图如图3-1所示。测量中，仪器先测量C1，然后自动倒线测量C2，并自动校准分压影响。

图3-1电容分压器介损正切值测量接线

二、电容分压器介损正切值测量的试验结果

《规程》规定，测量电容式电压互感器分压器电容量于出厂值的偏差超过-5﹪或10﹪时要注意 ，测得的tan不应大于0.5﹪ 试验结果如下： 加压2KV

C1=63.01nF PF=0.091% C2=29.48nF

PF=0.078% U1=1.997KV U2=1.709KV F=50.01Hz t=28C C1:

CX=20.01nF PF=0.045% U=9.982KV I=62.78Ma

=89.973°

P=293.3mW F=50.00Hz t=29℃

三、电容分压器介损正切值测量的试验结果分析

根据表2-1，综合试验结果可以知道，所得的结果在《规程》规定的范围内，所以该电容式电压互感器无绝缘受潮、劣化及损坏等缺陷，但由于试验设备有限，故其他性能无法通过试验进行验证。

第四章 电压互感器综合分析

按照规程要求，对设备的绝缘状态进行综合分析和判断时，除将试验结果与规程规定的相比较外，还应将试验结果与该设备的历次试验结果相比较，与同类设备的试验结果相比较，参照相关的试验结果，并根据变化规律和趋势，进行全面综合的分析。

由于设备条件有限，对被试电压互感器所做的试验项目较少，且原始数据丢失，并无同类设备结果比对，故无法综合判定该电压互感器的性能是否满足要求。

参考文献

1.高电压技术，常美生。北京：中国电力出版社，2007.

2.高电压技术实训指导书，李鹏、田建华。北京：中国电力出版社，2010.

3.电气试验，火力发电职业技能培训教材。北京，中国电力出版社，2004.