便携式高压分压器的设计

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摘要：高压分压器是现场变压器中性点耐压等高电压试验中的

重要一次电压测量设备。传统的高压分压器首先体积庞大，运输和现场组装的工作量很大，而且充油设备维护麻烦；其次夏日高温灼射无法看清电压值以及冬天气温低显示屏无法正常工作；最重要的是大量试验监督人员围观在试验人员周围带来的不安全因素。本文所设计的便携式高压分压器，体积小巧，携带方便，110kV～1000kV的变压器高压试验均可以准确测量，在夏天最热和冬天最冷时都能正常显示，并且带有远方显示屏，可以给试验人员和试验监督人员提供一个更加安全的工作平台。

关键词：分压器 套管 电容 便携式

0 引言

变压器中性点交流耐压试验是检查变压器中性点绝缘水平的重要手段之一，是保证变压器长期安全运行的重要措施。根据GB50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》和《山西省电力公司电力设备交接和预防性试验规程》（2006版）等有关规定，对绕组额定电压在110kV及以上的变压器中性点在交接时或大修后，应进行交流耐压试验。220kV变压器中性点耐压的电压值达到160kV以上，用传统电压分压器测量电压有以下缺点：体积、重量大，不便于运输；充油设备，需要维护、保养；夏天暴晒，冬天气温低，无法正常显示；试验监督人员不便于监督。本项目研制的便携式高压分压器可解决以上四个缺点，而且精度完全可以满足现场需要。

1 电容分压器介绍

现场交流耐压常用的电容分压器由两个（组）特性相同的电容器串联组成。与高压端相连接的元件称为高压臂C1，与接地端相连接的元件称为低压臂C2。高压臂与低压臂电容值之和与低压臂电容值的比值称为分压比。测出低压臂上的电压，乘以分压比即可求出高压端的电压值。标准规定，分压器的分压比误差不得大于±1%，并对应于被测电压的类型应具有一定的响应特性。分布式电容分压器，它的高压臂由多个电容元件串联组成，各个电容元件应尽可能为纯电容，并要求其介质损耗和电感量小，实际所用的元件多为油纸电容器或油浸渍的塑料薄膜电容器、聚苯乙烯电容器和陶瓷电容器。

2 变压器电容式套管的结构

变压器电容式套管由中心导管、电容芯子、外绝缘及安装法兰等组成（如图2所示），其末屏测量端子将套管的总电容量划分为电容C1和C2两部分，其中C1为套管中心导管与测量端子间的电容量，是套管的主绝缘电容，R1为主电容绝缘电阻（导电杆与末屏之间的绝缘电阻）；C2为测量端子（末屏）与连接套筒（法兰）间的电容量，R2为末屏与法兰间的绝缘电阻，如图3所示。由于C2较C1小很多，因此变压器在运行中末屏测量端子必须可靠接地。法兰与变压器油箱连接也直接接地，运行电压全部加在C1上，而C2则因为末屏测量端子和法兰均接地而被短接，不承受任何电压。

3 现有电容分压器存在的问题

3.1 为了满足一定的爬电距离，200kV的分压器高度一般都在1米以上，为了满足一定的内部绝缘，分压筒内注满了绝缘油。体积、重量大，就造成了分压器不便于运输和搬运。

3.2 由于运输中的颠簸、碰撞或使用不当，分压器经常会出现漏油的现象，再加上水分和空气进入分压器内部，影响分压器的绝缘，因此给维护及保养带来了很大工作量。

3.3 现场工作条件恶劣，比如夏天太阳直射，显示屏上的电压值无法正常读取，冬天气温低，表头无法正常开机，这些都给现场试验带来了很大的局限性。

3.4 现场试验过程中，监理、施工方、试验人员、运行人员、专家领导等等都希望看到电压值，监督试验过程，这么多人涌入试验加压区域容易造成加压人员分心，也给安全带来许多不确定性。

4 便携式高压分压器的设计

针对分压器以上缺点，结合变压器套管特点，利用套管电容C1做高压臂，选用一个比变压器套管电容大一个数量级的标准电容C2（参考电容量2uF-10uF）做低压臂，组成一套便携式高压电容分压器，简单原理图如图4所示。

本设计省去了传统分压器的高压臂，大大的缩小了分压器的体积，减少了运输、组装、维护设备的工作量。本设计还有以下两个创新点：第一，通过加装防炫目、耐低温LED显示屏，解决了夏天暴晒，冬天气温低，无法正常显示的问题；第二，通过加装远方LED显示屏，解决了围观监督人员进入高压试验现场带来的不安全因素。设计图如图5所示。

图中1为变压器套管；2为变压器套管末瓶；3为标准分压电容器；4为屏蔽信号线；5为便携式高压分压器就地显示屏；6为VGA或HDMI线；7为远方监视LED屏。

5 结束语

以上设计完全能满足110kV～1000kV变压器的耐压试验需要，并且精度达到1.0级。通过现场使用，反应良好。

参考文献：

[1]唐兴祚.高电压技术[M].重庆：重庆大学出版社，1991.

[2]钟洪壁等编.电力变压器检修与试验手册[M].北京：中国电力出版社，2000.

[3]国家电力公司.防止电力生产重大事故的二十五项重点要求[M].北京：中国电力出版社，2000.

[4]陈化钢.电力设备预防性试验技术问答[M].北京：中国水利水电出版社，1998.