電壓互感器介質(zhì)損耗因數(shù)試驗(yàn)分析

高奎

摘 要：文章介紹了電壓互感器介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)試中所采用試驗(yàn)方法，并且分析了工作中電壓互感器介質(zhì)損耗因數(shù)試驗(yàn)中的各種影響因素、判斷標(biāo)準(zhǔn)及注意事項(xiàng)等，最后提出了有效的試驗(yàn)辦法，并提供了一些具體做法和建議。

關(guān)鍵詞：介質(zhì)損耗；因數(shù)判斷標(biāo)準(zhǔn)；在線監(jiān)測(cè)

前言

在電力系統(tǒng)中，35kV及以上的戶外電壓互感器，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、安裝質(zhì)量、長(zhǎng)期運(yùn)行等方面的原因，有時(shí)會(huì)受到電場(chǎng)、熱效應(yīng)、化學(xué)腐蝕以及環(huán)境條件等因素的影響，其絕緣品質(zhì)將逐漸劣化，很有可能導(dǎo)致絕緣的破壞，甚至發(fā)生爆炸，危及生命財(cái)產(chǎn)安全。介質(zhì)損耗的大小是衡量絕緣性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，下面我們主要針對(duì)電壓互感器介質(zhì)損耗因數(shù)的試驗(yàn)方法進(jìn)行分析，結(jié)合工作中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對(duì)電壓互感器得出正確結(jié)論并做出正確處理。

1 測(cè)量繞組的介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ

在測(cè)量20kV及以上電壓互感器一次繞組連同套管的介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ時(shí)，可以靈敏地發(fā)現(xiàn)絕緣受潮、劣化及套管絕緣損壞等。

在測(cè)量全絕緣電壓互感器繞組的介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ的試驗(yàn)方法。測(cè)量時(shí)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(cè)量結(jié)果應(yīng)不能大于規(guī)定的數(shù)值。

測(cè)量分級(jí)絕緣電壓互感器繞組的介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ的試驗(yàn)方法，通常有下列幾種。

一是常規(guī)法。所謂常規(guī)反接法測(cè)量的內(nèi)容是以下三部分絕緣的介質(zhì)損耗因數(shù)：（1）一次靜電屏對(duì)二、三次繞組之間的絕緣值；（2）一次繞組對(duì)對(duì)二、三次繞組兩端的絕緣值；（3）絕緣支架對(duì)地絕緣值。這種方法的缺點(diǎn)是：它能主要是反映一次靜電屏對(duì)二、三次繞組間絕緣的介質(zhì)損耗因數(shù)的，試驗(yàn)電壓低。特別是串級(jí)式電壓互感器高壓繞組接地端的絕緣水平較低，制造廠設(shè)計(jì)時(shí)考慮的試驗(yàn)電壓為2000V，所以在預(yù)防性試驗(yàn)中對(duì)該處的試驗(yàn)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(shí)的電壓分布一致，X端對(duì)地的介質(zhì)損耗處于屏蔽狀態(tài)，一次繞組對(duì)二、三次繞組端絕緣和絕緣支架對(duì)地絕緣的介質(zhì)損耗因數(shù)均能準(zhǔn)確測(cè)出，它比常規(guī)法靈敏準(zhǔn)確。其缺點(diǎn)主要有：低壓勵(lì)磁能夠引起一次繞組的電壓的相位偏移，能導(dǎo)致測(cè)量誤差，容易受空間電場(chǎng)干擾，要注意測(cè)量環(huán)境。

三是末端屏蔽法。測(cè)量一次繞組對(duì)二、三次繞組的tanδ。末端屏蔽法是《規(guī)程》建議采用的方法，測(cè)量時(shí)互感器一次繞組A端加壓，末端X接電橋屏蔽。由于X端機(jī)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(chǎn)生的測(cè)量誤差都可以被屏蔽掉，一次靜電屏對(duì)二、三次繞組以及絕緣支架的介質(zhì)損耗因數(shù)基本測(cè)不到的，只能測(cè)量下鐵芯柱上一次繞組對(duì)二次、三次繞組的介質(zhì)損耗因數(shù)，該處是最容易受潮的部位，又是運(yùn)行中長(zhǎng)期承受高電壓的部分，因此測(cè)量該處的介質(zhì)損耗因數(shù)特別重要。

2 影響測(cè)量tanδ的因素

在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試tanδ數(shù)值，因?yàn)楸辉囄锸茈娐分写艌?chǎng)和電場(chǎng)表面泄露的影響，使得測(cè)試tanδ值不準(zhǔn)確。同時(shí)，被試品絕緣材料、環(huán)境和運(yùn)行狀況溫度不同，結(jié)構(gòu)不同，測(cè)得tanδ值也不盡相同，因此要在測(cè)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(jìn)行換算，獲得真實(shí)被試品tanδ值，作為判斷被試品絕緣的依據(jù)。在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，主要采用以下幾種方法進(jìn)行測(cè)量。

2.1 消除電場(chǎng)干擾

2.1.1 屏蔽法。這種方法只適于試品體積小的設(shè)備和儀表。試驗(yàn)中，將試品用金屬罩或金屬網(wǎng)全部罩住，再將金屬網(wǎng)罩接入屏蔽E處或直接接地，讓所有干擾電流不流進(jìn)測(cè)量系統(tǒng)中，只進(jìn)入屏蔽金的屬罩或金屬網(wǎng)或直接入接地體，這樣做可使tanδ值不基本受外界電場(chǎng)影響。

2.1.2 倒相法。所謂倒相法是將試驗(yàn)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(cè)出試品介損數(shù)值，然后在三相中選取差值最小的一種數(shù)值，然后我們?nèi)∑淦骄担樽鳛樵嚻返慕閾p值。

2.1.3 移相法。在干擾電源一定時(shí)，干擾電源電流的相位也應(yīng)該是一定的，我們可以采用移相器使試驗(yàn)，電源進(jìn)入CX中的電流是可變的，通過來(lái)調(diào)節(jié)移相器，再使干擾電源的電流與進(jìn)入CX中的電流同相或反相，這樣測(cè)得的tanδ值與真實(shí)值一致，最后反相再測(cè)幾次，取其平均數(shù)值。移相法與倒相法比較，倒相法每次倒相只能將試驗(yàn)電源相位移相120°，移相法可利用移相器使試驗(yàn)電源從0°-360°范圍內(nèi)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(shí)消除表面泄漏對(duì)tanδ值的影響是非常重要的。在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，常用軟裸金屬線緊貼試品表面繞成屏蔽環(huán)，再與電橋的屏蔽相接，使表面泄漏電源不經(jīng)橋臂而直接引回電源處。屏蔽環(huán)的裝設(shè)應(yīng)盡量靠近CX接線端，這樣以減小對(duì)原電場(chǎng)分布的改變。

2.3 如何消除電磁干擾

在做介質(zhì)損耗因數(shù)試驗(yàn)前，應(yīng)該先檢查是否有磁場(chǎng)干擾的存在。對(duì)于QS1電橋其方法是接通電橋電源后，讓檢流計(jì)開關(guān)在斷開位置，然后觀察光帶有無(wú)擴(kuò)展的寬度。假如有有磁場(chǎng)干擾存在，為了減少干擾，通常做法是使電橋遠(yuǎn)離干擾源，或使電橋在原地移動(dòng)，來(lái)觀察光帶擴(kuò)展的情況，再取其最小擴(kuò)展寬度位置進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)讀取檢流計(jì)在“接通1”和“接通2”情況下所測(cè)結(jié)果的平均值。現(xiàn)在我們用介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)試儀的自動(dòng)化程度較高，測(cè)試時(shí)，在儀器內(nèi)部首先進(jìn)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(yàn)結(jié)果分析

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

4 互感器的在線監(jiān)測(cè)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及電子技術(shù)的飛速發(fā)展，在線監(jiān)測(cè)互感器的介質(zhì)損耗因數(shù)已成為判斷其絕緣狀況的有效手段，而且這對(duì)于保證電力設(shè)備的可靠運(yùn)行及降低設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用都是很有意義的。

介質(zhì)損耗因數(shù)的在線監(jiān)測(cè)：介質(zhì)損耗因數(shù)的在線監(jiān)測(cè)有末端屏蔽法和末端加壓法等。所謂末端屏蔽法就是監(jiān)測(cè)鐵芯對(duì)二、三次繞組端部的絕緣情況。因?yàn)橐淮卫@組外靜電屏與一次繞組端點(diǎn)X（接地）相連接，這時(shí)X點(diǎn)是電橋測(cè)量的屏蔽點(diǎn)，因此鐵芯對(duì)二、三次繞組端部的電力線要一定繞過靜電屏。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的電容量較小一般僅為30-50pF。主要是下鐵芯對(duì)二次繞組端部的電容。在末端加壓法監(jiān)測(cè)時(shí)，在X端串入一阻抗Z，將X點(diǎn)對(duì)地電位抬高2-2.5kV。進(jìn)行串級(jí)式電壓互感器在線監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)注意下列問題：（1）在對(duì)繼電保護(hù)用互感器進(jìn)行在線測(cè)試時(shí)，應(yīng)將其相應(yīng)的保護(hù)進(jìn)行拆除。原來(lái)系統(tǒng)要求B相接地的，應(yīng)特別注意防止二次線相間的短路。為了便于測(cè)量，互感器二次引線應(yīng)該引至專用刀閘開關(guān)上，測(cè)量時(shí)通過專用閘刀開關(guān)來(lái)連接試驗(yàn)引線。（2）測(cè)量時(shí)互感器處于運(yùn)行狀態(tài)，因此拆接二次引線時(shí)要防止二次繞組短路。連接試驗(yàn)引線應(yīng)保證二、三次繞組有一點(diǎn)接地。

5 結(jié)束語(yǔ)

在供電系統(tǒng)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(hù)工儀和表測(cè)量作的安全，在電網(wǎng)中起著重要的作用。進(jìn)行電壓互感器絕緣試驗(yàn)，就是為了保障電壓互感器的正常運(yùn)行。今后我們將要加強(qiáng)互感器的絕緣試驗(yàn)，積極發(fā)展互感器的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，并通過先進(jìn)的試驗(yàn)手段，掌握電氣設(shè)備的“情報(bào)”，從而進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)、檢修、調(diào)換，是防患于未然的有效措施。

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