0 引言

目前，包头电网中仍然有部分110 kV串级式电压互感器（以下简称TV）在运，且运行年限均超过20 a。为确保在运的110 kV串级式TV安全稳定运行，根据内蒙古电力（集团）有限责任公司发布的《输变电设备状态检修试验规程》，必须对110 kV串级式TV进行电容和介损试验^[1]。目前，在蒙西地区，串级式TV电容和介损测试采用的方法有常规法、末端屏蔽法、末端加压法3种^[2-7]。3种测试方法均无法准确测出一次绕组尾端对辅助绕组端部电容的介损，不利于及时发现TV初期进水受潮缺陷^[8-9]。

针对此问题，本文深入分析110 kV串级式TV电容和介损测试常用的常规法、末端屏蔽法、末端加压法的测试原理，针对其不足之处，在不增加测试仪器的前提下，对测试方法进行改进。

1 110 kV串级式TV结构

110 kV串级式TV一次绕组分为匝数相等的两部分，分别套在铁心的上铁轭和下铁轭上，一次绕组上、下部分的连接点与铁心连接，二次绕组和辅助绕组分别在一次绕组的下半部分外侧缠绕，二次绕组紧贴静电屏，辅助绕组布置在二次绕组外侧。一次绕组下半部分与二次绕组之间有静电屏，静电屏与一次绕组尾端连接^[10-12]。110 kV串级式TV结构如图 1所示。

2 3种测试方法的测试原理

为了掌握3种测试方法的特点，分别对常规法、末端屏蔽法和末端加压法测试原理进行分析。

2.1 常规法

采用常规法测试110 kV串级式TV的电容和介损时，一次绕组首尾短接后接介损仪的高压线，二次绕组和辅助绕组同名端短接后接介损仪的信号线，接线方式如图 2所示。测试电压不超过3 kV，这是考虑尾端绝缘薄弱，加压太高会导致尾端绝缘击穿。测试时，110 kV串级式TV的一次绕组均处于高电位，因此可以测出一次绕组对二次绕组和辅助绕组的电容（C₁）、一次绕组静电屏对二次绕组和辅助绕组的电容（C₂）、一次绕组尾端对二次绕组和辅助绕组端部的电容（C₃），测试等值电路如图 3所示。测试的电容C为3部分电容的和。假设C₁、C₂、C₃对应的介损分别为tanδ₁、tanδ₂、tanδ₃，则测试的介损为：

(1)

实际测试过程中，C₂远大于C₁和C₃，根据统计数据，C₂占C的80%以上^[13-15]，因此，常规法测试的介损与tanδ₂最接近。

2.2 末端屏蔽法

采用末端屏蔽法测试110 kV串级式TV的电容和介损时，一次绕组首端接介损仪的高压线，一次绕组尾端直接接地，二次绕组和辅助绕组同名端短接后接介损仪的信号线，接线方式如图 4所示。

测试时，一般加压10 kV，但由于一次绕组尾端和静电屏均处于低电位，因此无法测出C₂及C₃，测得的电容主要是一次绕组对二次绕组和辅助绕组的电容C₁，测试的介损主要为tanδ₁。

根据110 kV串级式TV 的结构可知，二次绕组 紧邻静电屏，辅助绕组在二次绕组的外部缠绕，一 次绕组对二次绕组的电容远大于其对辅助绕组的 电容。因此，采用末端屏蔽法测试的电容主要是一 次绕组对二次绕组的电容，测试的介损也主要反映 这部分电容的介损。

2.3 末端加压法

采用末端加压法测试110 kV串级式TV的电容和介损时，一次绕组首端直接接地，一次绕组尾端接介损仪的高压线，二次绕组和辅助绕组同名端短接后接介损仪的信号线，接线方式如图 5所示。

为了确保一次绕组末端的绝缘不被破坏，一般加压不超过3 kV。由于一次绕组尾端和静电屏均处于高电位，因此可以测出C₂及C₃，但由于一次绕组首端接地，因此部分C₁无法测出。

由于C₂所占C的比例较大，采用末端加压法测试的介损tanδ与tanδ₂接近。

2.4 缺点分析

根据现场实际情况，110 kV串级式TV常见的绝缘缺陷为进水受潮，且在进水受潮初期，水分大部分与绝缘油混合在一起，短时间内不会浸入绕组绝缘内部。由于110 kV串级式TV各绕组的端部均浸在绝缘油中，若能精确测得一次绕组尾端对辅助绕组端部电容的介损，可判断110 kV串级式TV是否进水受潮。

采用常规法和末端加压法测试110 kV串级式TV的介损时，测试值与tanδ2非常接近，无法准确反映一次绕组尾端对辅助绕组端部电容的介损。采用末端屏蔽法测试时，一次绕组尾端处于零电位，也无法测试一次绕组尾端对辅助绕组端部电容的介损。

综上所述，采用常规法、末端屏蔽法、末端加压法均无法准确测出一次绕组尾端对辅助绕组端部电容的介损^[16]，因此不能及时确定110 kV串级式TV进水受潮情况，不利于设备的安全运行。

3 改进后的测试方法

为了及时掌握110 kV串级式TV进水受潮情况，在对比常规法、末端屏蔽法、末端加压法3种介损测试方法的基础上提出改进后的介损测试方法，该方法可提高110 kV串级式TV介损测试精度。

将110 kV串级式TV一次绕组首端直接接地，一次绕组尾端接测试仪器的高压线，二次绕组单端接信号线的屏蔽端，辅助绕组单端接信号线，接线方式如图 6所示。

测试时，对一次绕组尾端加压，以便测取一次绕组尾端对辅助绕组端部的电容；二次绕组单端接信号线的屏蔽端将一次绕组静电屏对二次绕组的电容有效屏蔽，测试的电容主要是一次绕组尾端对辅助绕组端部的电容，通过测试这部分电容的介损可有效掌握110 kV串级式TV进水受潮情况，有利于提前发现缺陷，尽早采取有效的预防措施。

4 应用实例

为了验证改进后的测试方法的有效性，对包头地区某变电站3台110 kV串级式TV进行现场测试。在相同的试验环境下，分别采用常规法、末端屏蔽法、末端加压法及改进后的测试方法进行测试，并对3台110 kV串级式TV取油样测试介损，测试结果如表 1所示。

从表 1中数据可以看出，常规法、末端屏蔽法、末端加压法测得的介损均比改进后的测试方法的测试值小，改进后的测试方法测得的介损与绝缘油的实际介损最接近。一般情况下，合格的串级式TV绝缘油介损为0.6%~1.0%。根据改进后的测试方法的介损测试值可以判别出3台TV均存在初期进水受潮缺陷。

5 结语

本文在不增加任何仪器仪表的前提下对110 kV串级式TV电容和介损的测试方法进行了改进，改进后的方法将一次绕组静电屏对二次绕组的电容有效屏蔽，能够精确测出一次绕组尾端对辅助绕组端部的电容和介损，对掌握110 kV串级式TV进水受潮缺陷、保证设备安全运行具有重要意义。