1、ICS 27.100 F 20 备案号： -20 中华人民共和国电力行业标准 DL / T 1015 2019 代替 DL / T 1015 2007 现场直流和交流耐压试验 电压测量系统的使用导则 Guide for application of voltage measuring system in DC 5.2.2 电容分压器与低压电压表的测量系统 电容分压器与低压电压表的测量系统的原理接线图如图3所示。 V 1 U 2 U 1 C 2 C C1-电容分压器的高压臂电容； C2-电阻分压器的低压臂电容（包括测量电缆的电容）； V-低压电压表； U1- 被测交流试验电压； U2 低压电压表
2、的指示值 图 3 电容分压器与低压电压表组成的测量系统的原理接线图 高压臂电容可以用便携式高压电容器、高压标准电容器以及变压器的电容式套管、断路器的均压电 容或电流互感器的末屏电容。如果用便携式高压电容器作为高压臂电容，其电容值 (pF)与其高度 (m)之 比应不小于 (3040)pF/m。 低压电压表可以用有效值电压表，也可以用峰值电压表，或者同时接这两种电压表，同时要求所用 低压电压表的等效输入阻抗应大于或等于分压器低压臂容抗 (1/C 2 )的 100 倍。通常用静电电压表或数 字式电压表可以满足这种要求。 5.2.3 电阻分压器与低压电压表的测量系统 DL / T 1015 2019
3、5 电阻分压器与低压电压表的测量系统一般是用于测量100 kV及其以下的交流试验电压，其原理接线 图与图 2相同。 低压电压表宜选用高输入阻抗的静电电压表或数字式电压表， 以避免电压表的输入阻抗对电阻分压 器分压比的影响。 5.2.4 高压电容器与整流桥串联的测量系统 高压电容器与整流桥串联的测量系统的原理接线图如图4所示。当交流试验电压为非正弦电压，但 正负半波对称而仅含一个波峰，这时可以用图 4所示的高压电容器与整流桥串联的测量系统测量交流试 验电压的峰值。由直流毫安表的指示值 I d 和高压电容值 C得到交流试验电压 U 的峰值为 Cf I U d m 4 = （ 1） 式中： f被测交
4、流电压的频率。 对高压电容器 C的要求与 5.2.2中对电容分压器高压臂电容器 C 1 的要求相同。 2 D 3 D 4 D d I 1 D D1 D4整流二极管； C -高压电容； mA 电流表； Id电流表的指示值； U - 被测交流试验电压 图4 高压电容器与整流桥串联的测量系统的原理接线图 5.2.5 高压电压互感器与低压电压表的测量系统 高压电压互感器与低压电压表的测量系统的原理接线图如图 5所示。由高压电压互感器的电压比 K 和低压电压表 V的指示值 U 2 得到被测的交流试验电压值为 U 1 KU 2 （ 2） 电压互感器的电压比 K 可以在试验室里校验得到或采用工厂提供的铭牌值
5、。 如果高压试验变压器有测量线圈，其电压比是经过校验的，也可以用来测量交流试验电压，但应注 意被试品的电容和试验变压器的漏磁电抗及电源频率可能引起的测量误差。 DL / T 1015 2019 6 1 U 2 U V-低压电压表； U 1 - 被测交流试验电压； U 2 低压电压表的指示值 图5 高压电压互感器与低压电压表的测量系统的原理接线图 5.2.6 高压静电电压表 试验电压不高于 30kV的场合下，可采用静电电压表进行现场测量。用高压静电电压表可以直接测 量交流试验电压，在测量前应当检查静电电压表的性能是否良好，测量时应无风吹和无电晕发生，并保 持绝缘支柱表面清洁干燥。 5.2.7 高
6、压电容器与交流毫安表串联的测量系统 高压电容器与交流毫安表串联的测量系统的原理接线图如图 6所示。在读取毫安表的指示值时，应 同时读取被测交流试验电压的频率。对高压电容器 C的要求与 5.2.2中对电容分压器的高压臂电容器 C 1 的 要求相同。由高压电容器的电容值 C和交流毫安表的指示值 I得到被测的交流试验电压 U，如下： C I U = （ 3） =2f（ 4） 式中： 被测交流试验电压的角频率； f被测交流试验电压的频率。 U I C -高压电容； mA 电流表； I 电流表的指示值； U - 被测交流试验电压 图6 高压电容与交流毫安表串联的测量系统的原理接线图 5.3 交流试验电压
7、波形的校核 5.3.1 用交流试验电压的峰值与其有效值的比值的校核方法 在图 3所示的电容分压器的低压臂电容 C 2 上同时接低压峰值电压表和低压有效值电压表，同时读取 被测交流试验电压的峰值 U m 和有效值 U，计算二者的比值，要求比值 U m /U在 2 15% 的范围内。 DL / T 1015 2019 7 5.3.2 谐波分析仪的校核方法 把谐波分析仪接在电容分压器的低压臂电容 C 2 上， 得到被测交流试验电压的各次谐波分量的峰值和 有效值，要求电压的总谐波畸变率不大于 5%。 5.4 交流试验电压测量系统的校验周期 现场交流耐压试验所用的交流试验电压测量系统每两年应校验一次。
8、5.5 交流试验电压测量误差的影响因素及减小误差的方法 5.5.1 低压电压表输入阻抗及测量电缆的电容引起的误差 低压电压表的输入阻抗及测量电缆的电容都会影响所用分压器按分压器的元件参数计算所得的分 压比。因此，这时应使用高输入阻抗的低压静电电压表或数字式电压表，并将测量电缆的容抗计入分压 器的低压臂，得到低压臂的等效阻抗，重新计算分压器的分压比。使用电容分压器时，可将测量电缆的 电容 C 0 并入分压器的低压臂电容 C 2 中，得到其等效电容 2 C 重新计算分压器的分压比 121 /)( CCCK += 。 5.5.2 带电导体引起的误差 对基于电容分压器的交流试验电压测量系统，其分压比易
9、受测试系统内部高压连接引线、分压器本 体、测试系统外部带电导体产生的杂散电容的影响。此时，测量误差的估算方法见附录 A.2。 为了防止高压部分对低压臂测量回路的耦合，应把整个低压臂置于接地的金属屏蔽盒内，测量低压 臂电压的导线采用屏蔽电缆。 为减小寄生电容引起的误差，可以在串联式高压电容器的顶端装设直径较大的屏蔽电极，必要时在 电容器的分段处也装设屏蔽罩。屏蔽电极的曲率半径应足够大，且表面要光滑。顶端屏蔽电极的直径一 般为电容柱高度的 1/41/3。 5.5.3 高压连接导线上的电晕放电引起的误差 由于高压连接导线上的电晕放电会引起测量误差，因此应设法消除高压连接导线上的电晕。比如增 大高压连
10、接导线的直径，以避免发生电晕放电。 DL / T 1015 2019 8 A A 附 录 A （资料性附录） 现场直流和交流耐压试验中测量误差的分析和估算方法 A.1 带电导体引起的直流电阻分压器测量误差的估算方法 在进行直流耐压试验时，直流电阻分压器可能会受带交流电压导体电场的影响。为了确定这种影响 的性质和量值的大小，可以采用图 A.1所示的接线来测定耦合电容电流。 0 R 2 R 1 R PV b E b I b U U-直流电压； K-试验刀闸；DC-直流高压发生器； R0-保护电阻；S-被试品； R1-电阻分压器的高压臂电阻； R2-电阻分压器的低压臂电阻； b I -耦合电容电流；
11、 b E -带交流电压导体的等效电势； Cbeq-带交流电压导体与直流分压器之间的等效耦合电容； V-电压表；Ub-电压表指示值 图A.1 测量带电体与电阻分压器之间耦合电容电流I b的原理接线图 图 A.1 中 S 为被试品， b E 和 C beq 分别为带交流电压导体的等效电势和该导 体与直流分压器之间的 等效耦合电容， DC 为直流高压发生器， R 1 、 R 2 分别为电阻分压器的高压臂电阻和低压臂电阻。 在直流高压发生器不加工作电压 U，即直流高压发生器无输出电压的情况下，在电阻分压器低压臂 电阻 R 2 上接一个小量程的高输入阻抗的有效值电压表 V， 由电压表的指示值 U b 得
12、到耦合电容电流的有 效值为 2 b b R U I = （ A.1） 在存在耦合电容电流 b I 的情况下进行直流耐压试验时，接在电阻分压器低压臂电阻 R 2 上的电压表 （静电电压表或数字式电压表）的指示值为 2 b 2 2d2 UUU += （ A.2） 式中 U d2 电阻分压的低压臂电阻 R 2 上直流电压的平均值。 因此，耦合电容电流，即带交流电压导体电场引起的测量误差为 100% 2 1 100%(%) 2 d2 b d2 d22 d2 = U U U UU U （ A.3） DL / T 1015 2019 9 A.2 带电导体引起的交流电容分压器测量误差的估算方法 在进行交流耐
13、压试验时，交流电容分压器可能会受带交流电压导体电场的影响造成测量误差。误差 的估算方法如下： 图 A.2是从高压电容的低压端 L看进去的等效电路图，图中 C eq 和 R eq 分别为高压电容的等效电容和等 效绝缘电阻； C ceq 和 C beq 分别为连接导线和带电导体与高压电容之间的等效耦合电容； b I 为等效耦合电 容电流。 b I Cceq-连接导线与高压电容之间的等效耦合电容； H-高压电容的高压端； L-高压电容的低压端； Req-高压电容的等效绝缘 电阻； Ceq-高压电容的等效电容； Cbeq-带电导体与高压电容之间的等效耦合电容； b I -等效耦合电容电流 图 A.2
14、高压电容的等效电路 图 A.3是用西林电桥测量等效耦合电容电流 b I 的原理接线图。 1 C 2 C 4 R 4 C 3 R S U b I b E b I N C beq C S 1 T 2 T S-试验电源； T1-调压器； T2-试验变压器； S U -测试电压； CN-标准电容器； C4， R4， R3-西林电桥的低压臂； G-分流计； b I -等效耦合电容电流； C1- 电容分压器高压臂电容； C1-电容分压器低压臂电容； Cbeq-带电导体与高压电容之间的等效 耦合电容； b E -带交流电压导体的等效电势 图 A.3 用西林电桥测量等效耦合电容电流的原理接线图 由平衡后的西林
15、电桥参数得到等效耦合电容电流 b I 的有效值 I b 和 b I 超前电桥的测试电压 S U 的相 位角 b 分别为 2 42 4 3 SN b )( 1 C R R UC I + = （ A.4） 44 1 b 1 RC tg = （ A.5） 可以把高压电容器的等效绝缘电阻 R eq 的影响忽略，这时由图 A.2 得到高压电容器的实测电容值为 DL / T 1015 2019 10 s bb eqceq1 sin U I CCC += （ A.6） 式（ A.6）表明：在有带电导体电场（即电流 b I ）影响的条件下，高压电容器的实测值 1 C 与耦合 电容电流 b I 和测试电压 S
16、U 有关。 b I 愈大，使 1 C 愈大。当 b I 为一定值时，电桥的测试电压 S U 愈高， 会使 b I 的影响愈小。因此，在使用西林电桥测量 1 C 时，应使用高电压进行测量，这时可以忽略周围 带电导体电场的影响。 图 A.4是电容分压器的计算用等效电路图。由图 A.4和式（ A.6）得到被测交流试验电压的计算值 1 U 2 sbbeqceq 2 2 1 2 2 1 21 1 /sin 1 1 U UICC C U C C U C CC U + += += + = （ A.7） 式中 U S 测量高压电容 C 1 的电桥的测试电压。 1 U 2 U 2 C 1 I 1 C 1 U 2
17、 U 2 C ceq C eq C b I beq C 1 U - 电容分压器高压臂电压； 2 U -电容分压 器低压臂电压； 1 C - 电容分压器高压臂电容； 2 C - 电容分压器低压臂电容 1 U - 实际试验电压； 2 U -电容分压器低压臂电压； Ceq-高压电容的等效电容； Cceq-连接导线与高压电容之间的等效耦 合电容； Ceq-高压电容的等效电容； Cbeq-带电导体与高压电容之间 的等效耦合电容； b I -等效耦合电容电流； b E -带交流电压导体的 等效电势 图 A.4 电容分压器计算用等效电路图 图 A.5 考虑带电导体影响的电容分压器的等效电路图 图 A.5 是
18、测量交流试验电压时所用电容分压器的等效电路图。图中 1 U 为实际试验电压。 由图 A.5 得到的交流试验电压值 U 1 为 eqceq b22eqceq 1 /)( CC jIUCCC U + + = （ A.8） 因此，由式（ A.7）和式（ A.8）得到被测交流试验电压的相对测量误差为 DL / T 1015 2019 11 100%1 |/)(| )( /sin 1 100%1100%(%) b22eqceq 2eqceq sbbeqceq 2 1 1 1 11 1 + + + += = = jIUCCC UCC UICC C U U U UU U （ A.9） 当 S U 与 t U
19、 同相位，而 b I 超前 t U 的相位角等于 90时，试验电压的测量误差为最大。 100%1 / / 1(%) 2b2eqceq eqceq sbeqceq 2 max1 + + + += UICCC CC UICC C U （ A.10） 在进行电力变压器绝缘的感应耐压试验时， 如果用变压器的电容套管作为电容分压器的高压臂电容， 这时虽然没有高压连接导线，但在测量电容分压器的高压臂电容时仍会有连接导线的影响。因此，这时 试验电压可能存在的最大测量误差为 100%1 / / 1(%) 2b2eq eq sbeqceq 2 max1 + + += UICC C UICC C U （ A.11） 式（ A.11）中： C ceq 、 U S 分别为用电桥测量高压臂电容时连接导线与高压电容之间的等效耦合电容和电桥的测试电 压。
