小容量電容型設(shè)備負介損值原因的分析

路飛翔

摘 要：文章具體的分析了現(xiàn)場測試高壓電容型設(shè)備介質(zhì)損失角正切值出現(xiàn)負值的原因，通過實例結(jié)合原理分析對最易造成誤判斷的幾種負誤差情況分別論述其產(chǎn)生原因及其特點，以提高試驗人員對負誤差測量結(jié)果危害性的認識，以期減少誤判現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：變頻;干擾;T形網(wǎng)絡(luò);負介損

1 問題的提出

高壓介質(zhì)損耗測試是一項重要的試驗項目，所用儀器是QS1、QS3型電橋?，F(xiàn)在大多使用AI-6000智能型自動抗干擾電橋，該儀器性能優(yōu)良，使用方便，但在2013年春檢以來發(fā)生以下幾例較集中的問題：

（1）2013年4月份220kV某某變電站春檢，發(fā)現(xiàn)小容性試品出現(xiàn)負介損值的問題。由于當時濕度較大，外部溫度升高后介損值數(shù)據(jù)趨于正常。

（2）2016年6月份，llOkV某變電站春檢，111穿墻套管介質(zhì)損耗偏大，118穿墻套管C相為負介質(zhì)，懷疑為外瓷套潮濕、臟污或末屏小套管受潮，用熱吹風處理后，未見明顯效果。運回試驗廠房進行試驗，數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

2 對以上現(xiàn)象的分析，產(chǎn)生了以下幾種分析結(jié)果。

（1）末屏小套管受潮或外瓷套臟污;

（2）磁場干擾;

（3）橋體抗干擾性能不穩(wěn)定;

（4）T形網(wǎng)絡(luò)干擾。

3 試驗用介損測試儀的原理分析

AI-6000型電橋為濟南泛華電子科技有限公司生產(chǎn)的自動抗干擾介質(zhì)損耗測試儀?？偨Y(jié)構(gòu)方框圖如下：

（1）工作步驟：接通總電源開關(guān)，主要電路通電，接通內(nèi)高壓開關(guān)，變頻電源通電，啟動測量后高壓設(shè)定值送到變頻電源，變頻電源用PID算法將輸出緩速調(diào)整到設(shè)定值，根據(jù)正、反接線和內(nèi)、外標準電容的設(shè)置，測量電路自動選擇輸入并切換量程，測量電路共進行32次測量，經(jīng)過排序選擇一個中間值計算最終結(jié)果。測量結(jié)束，測量電路發(fā)出降壓指令，變頻電源緩速降壓到0。

（2）工作原理：該儀器的輸入采用選頻原理，利用變頻電源對干擾源的抑制，實現(xiàn)對試品介質(zhì)損耗的精確測量。它的內(nèi)部量程和計算均為自動實現(xiàn)，但它的CPU的算法原理同QSl型電橋是相同的，即復(fù)數(shù)的幅模平衡過程，QSl型的介質(zhì)測試等值模型是串、并聯(lián)的Rc等值模型。同樣適用于AI-6000型介質(zhì)測試儀。所以對QSl型電橋的各種分析方法均可用于AI 6000型電橋。該儀器采用變頻抗干擾原理，應(yīng)用I/V轉(zhuǎn)換輸入方式，高精度地鎖相保證了對輸入信號的選頻，有效地抑制了干擾源。（梳狀數(shù)字濾波原理請參閱相關(guān)的電子、電路資料。）

4 四種結(jié)論的分析

（1）第一種說法小套管受潮：經(jīng)用熱吹風處理后，未見變化，在以往處理中是比較奏效的方法，故不是主要原因。

（2）第二種說法磁場干擾：這種干擾對AI-6000型電橋值得注意，它的內(nèi)部絕大部分是磁性材料元件，受電磁場干擾，有時也會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失情況（曾經(jīng)發(fā)生過因高壓放電導(dǎo)致內(nèi)部數(shù)據(jù)丟失的故障），但磁場的干擾，只要調(diào)整橋體的位置，即可避免（原理：磁晶各向異性）。

（3）第三種說法是要重點分析的。經(jīng)過三年的應(yīng)用，AI-6000型電橋的抗干擾性能是完全值得信賴的，未發(fā)生干擾情況下的測量誤差問題，但也不能完全排除其出現(xiàn)問題的可能。

（4）第四種情況T形網(wǎng)絡(luò)干擾是設(shè)備在安裝后寄生電容產(chǎn)生的，與電場干擾無關(guān)，如能證明T形網(wǎng)絡(luò)的存在，也就解釋了第三種問題中對橋體抗干擾能力的懷疑。

5 T形網(wǎng)絡(luò)的干擾原理

所謂T形網(wǎng)絡(luò)就是在Rc串并聯(lián)回路中存在另一個支路，將一部分的電流流入大地，從物理意義上講，進入了R3臂的電流同電壓轉(zhuǎn)移了一個角，該角大于90°，故出現(xiàn)負介質(zhì)損值。

6 結(jié)論與對策

（1）電橋接地須與試品接地良好聯(lián)接，否則要產(chǎn)生介質(zhì)測試值減小或負介損值;

（2）瓷套表面、小套管愛潮，T形網(wǎng)絡(luò)干擾是產(chǎn)生負介損值的原因之一，潮濕氣候條件下，應(yīng)加護環(huán)試驗;

（3）在潮濕天氣下，用石蠟或硅油阻斷泄漏回路，防止形成水膜或用熱吹風吹干，低壓電極注意屏蔽;建議對現(xiàn)場濕度進行測量.在相對濕度小于80%時方可試驗;

（4）試驗時現(xiàn)場的梯子、構(gòu)架、引線等大接地體都應(yīng)移開，以消除T形網(wǎng)絡(luò)的影響。個別套管在現(xiàn)場無法處理后，應(yīng)拆下套管，在適當?shù)脑囼灜h(huán)境、垂直安放在良好接地的套管架上試驗，所得試驗結(jié)果可以做為設(shè)備絕緣狀況的判據(jù)，否則，無論現(xiàn)場的正、反接線測試結(jié)果，均不能做為絕緣狀況的判據(jù)。每年春季，降雨量較大，溫度偏低，濕度較高，是發(fā)生T形網(wǎng)絡(luò)干擾的重要因素;

（5）春檢中出現(xiàn)的介損值數(shù)據(jù)分散性大.負介損值等原因有一個共同的規(guī)律，存在一個T形的干擾網(wǎng)絡(luò)，也就是一個或多個分流回路，這同時提出一個問題：隨著設(shè)備的更新，我們的試驗分析理論手段必須更新，在闡述AI-6000電橋的工作原理時，引用Rc串聯(lián)，并聯(lián)等效模型，意在說明QSl型介質(zhì)測試儀同AI-6000電橋在測試算法原理和等值模型上是一樣的，但是要在此特別提出的是：以往分析的理論模型的基礎(chǔ)是Rc集中參數(shù)模型，實踐證明，在出現(xiàn)T形網(wǎng)絡(luò)干擾、介質(zhì)損耗出現(xiàn)誤差時，并不能對該現(xiàn)象做出正確的理論分析，所以必須采用分布型參數(shù)分析方法，也就是按幾何尺寸形成的分布若干段的阻抗模型，否則，停留在原來的理論分析基礎(chǔ)上是無法正確認識新設(shè)備發(fā)生的新問題。

集中型、分布型參數(shù)的模型，如測量電力變壓器套管tgδ和CX的等值線路見下圖：

7 結(jié)束語

據(jù)相關(guān)報告、交流信息指出高壓套管在春季檢修試驗中數(shù)據(jù)的分散性較大，經(jīng)多方確證，產(chǎn)生的主要原因是：油品潮濕或有雜質(zhì)。針對此種情況應(yīng)積極開展油介質(zhì)介電系數(shù)和電阻率的測試，在高壓理論中，表征介質(zhì)絕緣狀況的品質(zhì)因數(shù)Q=tgδ*εr，εr和ρ參數(shù)也會因測試手段的進步，而把品質(zhì)因數(shù)的考核寫入規(guī)程，所以應(yīng)注意對εr和ρ的試驗總結(jié)，以積累經(jīng)驗對設(shè)備進行綜合分析。