目前，电容式电压互感器广泛应用于110kV及以上的电力系统，其介损程度会对电网运行产生较大影响，但由于其结构的特殊性，受电磁单元、测量仪器和测试方法等因素影响，现场测量其介质损耗值往往与实际值偏差较大。为了降低其介损测量误差，本文对常用的自激法测试其介损原理、现场测量方法和常见测量误差产生原因进行分析，以提升其测量准确性。
1.电容式电压互感器的结构
电容式电压互感器常见的结构为叠装式，主要由电容分压器、电磁单元和接线端子盒组成。因为其高压电容和中压电容串联连接，且无法和电磁单元分开，直接测试只能测试得到C1和C2串联的电容值和介损值，无法获得其真实值，从而对设备进行判断。而自激法通过二次侧励磁可达到分别测量C1和C2的目的，因此通常采用自激法进行测量。
2.电容式电压互感器自激法测试的原理
自激法是将互感器内中压变压器T当作试验变压器，由中压互感器辅助二次绕组加压，辅助二次绕组一般选择dadn端子，该端子的绕组接有阻尼电阻，可有效避免因中压变压器T的绕组和C2及补偿电感形成谐振而造成过电压，对人身、仪器设备造成伤害。
自激法由于其接线相对简单，测量的结果准确性能满足工作需要，因此得到广泛运用。在当前的现场工作中，常常使用智能一体式AI-6000自动抗干扰精密介质损耗测试仪。
3.AI-6000测试仪的工作原理及测试方法
3.1工作原理
AI-6000自动抗干扰精密介质损耗测量仪为一体化结构，内置介损电桥、变频电源、试验变压器和标准电容器等。采用变频抗干扰和傅立叶变换数字滤波技术，全自动智能化测量，强干扰下测量数据非常稳定。测量结果由大屏幕液晶显示，自带微型打印机可打印输出。该仪器采用变频抗干扰技术，在200%干扰下仍能准确测量，且测试数据非常稳定。其核心是一个精密高压数字电桥，采用全数字处理和电桥自校准等多种先进技术，配合高精度的三端结构标准电容，实现高精度介损测量。仪器所有量程输入电阻低于2Ω，消除了测量电缆附加电容的影响。
3.2测试步骤
AI-6000测试仪自激法测量接线图如图1所示，使用该仪器进行自激法测量，首先需要仪器接地，然后分别接高压线，CX试品输入线到电容式电压互感器的高压侧和N点，然后将低压输出线接到二次端子上。A型和B型的AI-6000测试仪进行介损测量时需要外接标准电容测量，C型号以后型号均可选择内标准电容测试。开始测试前打开内高压允许开关，由机内提供激励电压，“低压输出”和“测量接地”输出。通常测量C1时低压激励电压可达20V，测量C2时低压激励电流可达15A，一般可设高压电压2~3V。
图1 AI-6000测试仪自激法测量接线图
另外，D型以后的测试仪强化了电容式电压互感器的测量功能，C1和C2的值可以一次同时测出，不再需要换线。
4.测试误差原因和注意事项
尽管AI-6000系列仪器已经采用了多种方法排除了测试环境中分布电容、电场和磁场带来的干扰，但在实际使用仪器进行测试仍然会存在测试误差，因此运用自激法测试时，还需考虑采取以下应对措施。
4.1温湿度的影响
（1）温度的影响。电介质的介质损耗产生的原因主要是电介质电导（即漏导）、极化和局部放电3个方面。在温度较低时电导损耗和极化损耗都很小。随温度升高因偶极子转向容易，从而使极化损耗显著增加，电导损耗略有增加。在某一温度下总的介质损耗达到极大值，当温度继续升高时分子热运动妨碍偶极子在电场作用下规则排列，极化损耗减小。在此阶段虽然电导损耗仍然是增加的，但增加的程度比极化损耗减少的程度小，所以总效果减小。随着温度进一步升高，电导损耗急剧增大，总的损耗此时以电导损耗为主，也随之急剧增大，这种情况介损值随温度的变化趋势和电介质损失率随温度的变化一致。因此，绝缘材料在不同温度下其测量出的介质损耗值是不一样的，一般情况下为了比较，需要将在不同温度下的测量值换算到20℃。
（2）湿度的影响。对于户外运行的电容式电压互感器，空气中相对湿度增大会使绝缘表面泄漏电流增加，由于绝缘表面泄漏电流是阻性电流，因而导致介质损耗因数增大。
为了避免温湿度带来的干扰，首先应该在合适的温湿度条件下进行试验，被试品温度不应低于+5℃，户外试验应在良好的天气下进行，且空气相对湿度一般不高于80%。在测试时，应同时测量被试品的温度和周围空气的温度和湿度，以方便换算；当湿度相对较高时，可以通过擦拭清洁和干燥表面以及涂硅油等方法来隔断表面的泄漏电流通路，排除干扰。
4.2接触不良的影响
现场使用测试线夹连接试品时，由于被试品的表面有氧化层或者由于风吹使引线摆动，都会造成试品与线夹接触不良。当试品与线夹接触不良时，相当于在测试回路中试品回路串联了一个电阻，该电阻在测试时会产生损耗，导致介质损耗角实际测试值增大，进而带来误差。因此，在接线时务必保证线夹与试品接触良好，可以通过打磨接触面和固定好线夹来实现。
自激法采用的是低压输出变频激励电源，低压输出的电流大，仪器专用的低阻线连接电容式电压互感器的中压变压器二次绕组，除了低阻线与二次端子接触不良，低阻线和低压输出插座的接触不良也会影响测量，也需要加强注意。
当测试仪器的接地线接地不良时会引起仪器保护或者数据的严重波动，所以应该保证仪器接地良好，接地时检查接地线与仪器测量接地接线柱和接地导体是否接触良好，接地导体上不能有油漆或锈蚀。
4.3测试线的影响
测试仪器的高压测试线根据其型号的不同有不同的使用方式，除专用高压接地屏蔽线可以拖地使用外，其余型号的高压接地屏蔽线均需要悬空，不能接触地面，否则其对地的附加介损会引起误差。使用专用高压接地屏蔽线时，专用线的插头插到一起的高压输出端，屏蔽接地。
4.4低压端子绝缘降低的影响
低压端子带来的影响主要是其绝缘性能对测试数值的干扰。当N端子受潮时其绝缘水平下降，此时测试回路相当于在N端子处增加了一个电阻，由N端子经该电阻对地的泄漏电流会使得实际测试得出的介损值增大。因为低压端子共用同一接线板，所以当接线板的绝缘下降同样会带来这样的问题，介损值随N端子对地的绝缘电阻下降而增大，自激法测试的结果也会增大。
因此，如发现低压端子的绝缘电阻偏低，应该采用干燥棉布擦拭或电吹风对接线板表面驱潮进行处理，处理之后再重新测试。
5.结语
当前已普遍使用自激法对电容式电压互感器的介质损耗进行测试，采用像AI-6000一样的自动抗干扰精密介质损耗测试仪，这类智能一体式试验仪器很大程度上排除了环境干扰对测试结果的影响，在强干扰环境下输出稳定数据，大大减轻了人员负担。但是，在测量时仍需注意接触不良、低压端子绝缘降低和测试线带来的影响，及时排除误差影响，获得真实数据，以此反映设备真实情况，确保电网的安全稳定运行。
作者：黄孟哲
本文刊发于《中国高新科技》杂志2020年第22期
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