電壓互感器介質損耗因數試驗分析

高奎

摘 要：文章介紹了電壓互感器介質損耗因數測試中所采用試驗方法，并且分析了工作中電壓互感器介質損耗因數試驗中的各種影響因素、判斷標準及注意事項等，最后提出了有效的試驗辦法，并提供了一些具體做法和建議。

關鍵詞：介質損耗；因數判斷標準；在線監測

前言

在電力系統中，35kV及以上的戶外電壓互感器，由于產品結構、安裝質量、長期運行等方面的原因，有時會受到電場、熱效應、化學腐蝕以及環境條件等因素的影響，其絕緣品質將逐漸劣化，很有可能導致絕緣的破壞，甚至發生爆炸，危及生命財產安全。介質損耗的大小是衡量絕緣性能的一項重要指標，下面我們主要針對電壓互感器介質損耗因數的試驗方法進行分析，結合工作中的實際經驗對電壓互感器得出正確結論并做出正確處理。

1 測量繞組的介質損耗因數tanδ

在測量20kV及以上電壓互感器一次繞組連同套管的介質損耗因數tanδ時，可以靈敏地發現絕緣受潮、劣化及套管絕緣損壞等。

在測量全絕緣電壓互感器繞組的介質損耗因數tanδ的試驗方法。測量時一次繞組首尾端短接后加電壓，其余繞組首尾端短接接地。測量結果應不能大于規定的數值。

測量分級絕緣電壓互感器繞組的介質損耗因數tanδ的試驗方法，通常有下列幾種。

一是常規法。所謂常規反接法測量的內容是以下三部分絕緣的介質損耗因數：（1）一次靜電屏對二、三次繞組之間的絕緣值；（2）一次繞組對對二、三次繞組兩端的絕緣值；（3）絕緣支架對地絕緣值。這種方法的缺點是：它能主要是反映一次靜電屏對二、三次繞組間絕緣的介質損耗因數的，試驗電壓低。特別是串級式電壓互感器高壓繞組接地端的絕緣水平較低，制造廠設計時考慮的試驗電壓為2000V，所以在預防性試驗中對該處的試驗電壓不能過高，僅能施加1600V電壓左右。

二是自激法。這種接線的電壓分布與電壓互感器工作時的電壓分布一致，X端對地的介質損耗處于屏蔽狀態，一次繞組對二、三次繞組端絕緣和絕緣支架對地絕緣的介質損耗因數均能準確測出，它比常規法靈敏準確。其缺點主要有：低壓勵磁能夠引起一次繞組的電壓的相位偏移，能導致測量誤差，容易受空間電場干擾，要注意測量環境。

三是末端屏蔽法。測量一次繞組對二、三次繞組的tanδ。末端屏蔽法是《規程》建議采用的方法，測量時互感器一次繞組A端加壓，末端X接電橋屏蔽。由于X端機底座法蘭接地，小瓷套管接線端子絕緣板受潮、臟污、裂紋等產生的測量誤差都可以被屏蔽掉，一次靜電屏對二、三次繞組以及絕緣支架的介質損耗因數基本測不到的，只能測量下鐵芯柱上一次繞組對二次、三次繞組的介質損耗因數，該處是最容易受潮的部位，又是運行中長期承受高電壓的部分，因此測量該處的介質損耗因數特別重要。

2 影響測量tanδ的因素

在現場測試tanδ數值，因為被試物受電路中磁場和電場表面泄露的影響，使得測試tanδ值不準確。同時，被試品絕緣材料、環境和運行狀況溫度不同，結構不同，測得tanδ值也不盡相同，因此要在測試中，能正確地得出tanδ值大小，必須排除外界所有因素干擾，必須將不同溫度下的tanδ值進行換算，獲得真實被試品tanδ值，作為判斷被試品絕緣的依據。在現場試驗中，主要采用以下幾種方法進行測量。

2.1 消除電場干擾

2.1.1 屏蔽法。這種方法只適于試品體積小的設備和儀表。試驗中，將試品用金屬罩或金屬網全部罩住，再將金屬網罩接入屏蔽E處或直接接地，讓所有干擾電流不流進測量系統中，只進入屏蔽金的屬罩或金屬網或直接入接地體，這樣做可使tanδ值不基本受外界電場影響。

2.1.2 倒相法。所謂倒相法是將試驗電源的選取輪流由A、B、C三相分別選擇，并且每相又在正反兩種極性下測出試品介損數值，然后在三相中選取差值最小的一種數值，然后我們取其平均值，定為作為試品的介損值。

2.1.3 移相法。在干擾電源一定時，干擾電源電流的相位也應該是一定的，我們可以采用移相器使試驗，電源進入CX中的電流是可變的，通過來調節移相器，再使干擾電源的電流與進入CX中的電流同相或反相，這樣測得的tanδ值與真實值一致，最后反相再測幾次，取其平均數值。移相法與倒相法比較，倒相法每次倒相只能將試驗電源相位移相120°，移相法可利用移相器使試驗電源從0°-360°范圍內變化，目前所以比較精確的方法是移相法。

2.2 消除表面泄漏

如果試品電容量較小且表面受潮臟污，這時消除表面泄漏對tanδ值的影響是非常重要的。在現場試驗時，常用軟裸金屬線緊貼試品表面繞成屏蔽環，再與電橋的屏蔽相接，使表面泄漏電源不經橋臂而直接引回電源處。屏蔽環的裝設應盡量靠近CX接線端，這樣以減小對原電場分布的改變。

2.3 如何消除電磁干擾

在做介質損耗因數試驗前，應該先檢查是否有磁場干擾的存在。對于QS1電橋其方法是接通電橋電源后，讓檢流計開關在斷開位置，然后觀察光帶有無擴展的寬度。假如有有磁場干擾存在，為了減少干擾，通常做法是使電橋遠離干擾源，或使電橋在原地移動，來觀察光帶擴展的情況，再取其最小擴展寬度位置進行試驗。試驗時讀取檢流計在“接通1”和“接通2”情況下所測結果的平均值。現在我們用介質損耗因數測試儀的自動化程度較高，測試時，在儀器內部首先進行的就是電磁干擾的處理，比QS1電橋方便了很多。

3 電壓互感器試驗結果分析

電磁干擾及溫度對tanδ值測量值有影響，試驗電壓、試品電容對tanδ值的影響也是存在的。一般來說，tanδ值與介質溫度、濕度、表面臟污、缺陷體積大小有一定關系，對tanδ的分析，可判斷絕緣普遍受潮、絕緣油或固體有機絕緣材料普遍老化、絕緣強度降低。觀察tanδ與試驗電壓關系曲線，可以判定絕緣介質中是否存在氣隙。

4 互感器的在線監測

隨著計算機技術及電子技術的飛速發展，在線監測互感器的介質損耗因數已成為判斷其絕緣狀況的有效手段，而且這對于保證電力設備的可靠運行及降低設備的運行費用都是很有意義的。

介質損耗因數的在線監測：介質損耗因數的在線監測有末端屏蔽法和末端加壓法等。所謂末端屏蔽法就是監測鐵芯對二、三次繞組端部的絕緣情況。因為一次繞組外靜電屏與一次繞組端點X（接地）相連接，這時X點是電橋測量的屏蔽點，因此鐵芯對二、三次繞組端部的電力線要一定繞過靜電屏。現場測量的電容量較小一般僅為30-50pF。主要是下鐵芯對二次繞組端部的電容。在末端加壓法監測時，在X端串入一阻抗Z，將X點對地電位抬高2-2.5kV。進行串級式電壓互感器在線監測時，應注意下列問題：（1）在對繼電保護用互感器進行在線測試時，應將其相應的保護進行拆除。原來系統要求B相接地的，應特別注意防止二次線相間的短路。為了便于測量，互感器二次引線應該引至專用刀閘開關上，測量時通過專用閘刀開關來連接試驗引線。（2）測量時互感器處于運行狀態，因此拆接二次引線時要防止二次繞組短路。連接試驗引線應保證二、三次繞組有一點接地。

5 結束語

在供電系統中，電壓互感器是一種電壓變換裝置，主要是用低壓量值反映高壓量值的變化的儀表，有確保了繼電保護工儀和表測量作的安全，在電網中起著重要的作用。進行電壓互感器絕緣試驗，就是為了保障電壓互感器的正常運行。今后我們將要加強互感器的絕緣試驗，積極發展互感器的在線監測技術，并通過先進的試驗手段，掌握電氣設備的“情報”，從而進行相應的維護、檢修、調換，是防患于未然的有效措施。

參考文獻

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