頻域介電譜用于高壓電流互感器絕緣診斷分析

袁仁超

摘 要：因為絕緣裝置的損壞而導致高壓設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率極高，在這種情況下，為了保證供電的可靠性，降低因絕緣問題而導致的故障幾率。提高電力使用的安全性，以及經(jīng)濟性，滿足社會與市場需要。文章通過對當前幾種絕緣診斷方法的討論，參考頻域介電譜實驗的相關(guān)數(shù)據(jù)，對高壓電流互感器進行絕緣診斷分析。

關(guān)鍵詞：頻域介電譜；高壓電流；絕緣診斷

中圖分類號：O482.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）27-0054-02

絕緣體材料的質(zhì)量以及使用年限，是影響電力設(shè)備使用壽命的主要原因。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，因為絕緣裝置的損壞而導致高壓設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率極高。隨著電網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展，以及社會對電力需求的增加。為了保證供電的可靠性，降低因絕緣問題而導致的故障。提高電力使用的安全性以及經(jīng)濟性，需要對高壓電流互感器進行絕緣診斷。

1 頻域介電譜理論

當前高壓電力設(shè)施，所采用的油紙絕緣材料。因為其特性容易受到外界諸多因素影響。所以絕緣材料的老化程度可以通過其介質(zhì)特性的改變來進行觀察。比如不同的環(huán)境、不同的溫度、絕緣介質(zhì)的結(jié)構(gòu)以及化學成分等，都會影響油紙絕緣材料的絕緣效果。過去對介質(zhì)損耗檢查的試驗，大都是采用工頻方式。可實際上，就算實驗結(jié)果很明顯、絕緣特性變化范圍很大。也不能準確的說明問題。因為在一種頻率下的介質(zhì)損耗程度不足以對絕緣介質(zhì)的絕緣效果做下準確診斷。要采用不同頻率，更換不同條件進行綜合、全面的介損試驗。如此，才可以正確、有效的找到癥結(jié)所在。并針對其問題做好解決方案。

FDS測量方法是一種對絕緣不產(chǎn)生破壞的分析診斷方法。所能測量的頻率寬度范圍較大。所測得的信息量豐富，準確?？梢栽诟鞣N條件限制下，反映油紙絕緣設(shè)備的運行狀況與真實信息。對絕緣油紙是否受潮、絕緣的損耗程度以及老化程度可以清晰體現(xiàn)。

相比于傳統(tǒng)的測試方法，頻域介電譜對絕緣介質(zhì)的受潮、老化、以及內(nèi)部異物的狀況監(jiān)測靈敏度極高。通過對絕緣介質(zhì)的含水量估算，來判定套管老化與受潮程度也較為準確。作為傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)的補充方法，能很大程度的提高檢測準確性。并且頻域介電譜在高壓狀態(tài)下，對內(nèi)部絕緣檢測，其抗干擾能力以及工程實用價值都極高。

2 高壓電流互感器的絕緣診斷

2.1 傳統(tǒng)絕緣診斷方法的局限

診斷絕緣老化狀態(tài)，傳統(tǒng)方法大致有三種：①對油中的氣體進行分析；②觀察糠醛在油中的含量；③觀察絕緣紙的聚合度。

但因為濾油裝置的存在，致使對油中氣體分析的方式無法進行準確的測量。又因為只有放油后才可以觀察絕緣紙的聚合度。所以以上幾種方法因為其實際操作困難，診斷過程中容易傷害絕緣介質(zhì)。

2.2 常見絕緣問題分析方法

2.2.1 分析儀檢測

現(xiàn)使用針對絕緣問題的分析儀對絕緣介質(zhì)進行分析診斷。根據(jù)試驗可知，對電流互感器等一些依靠油紙絕緣的電力設(shè)備而言。因為水分大都是從外部層層滲入設(shè)備內(nèi)部。所以可以通過對絕緣介質(zhì)的外層進行觀測，來分析絕緣介質(zhì)與絕緣電阻的損耗和老化程度以及內(nèi)部元件是否受潮。然而，因為水分滲入量較少，滲入深度不到主絕緣器材部分。所以對主絕緣受潮問題以及主絕緣的老化問題，觀測作用有限。

對電容量的測量能夠準確觀測出局部是否被擊穿的情況。所以，在實際應(yīng)用中，往往測量主絕緣在工頻下的介質(zhì)損耗。測得結(jié)果用來診斷絕緣。只是這種方法雖然對損耗的測量有效，但是相對于老化問題則效果不甚明顯。

設(shè)備在運行狀態(tài)下，由于其內(nèi)部電阻元件經(jīng)過大量電流，所以其溫度一定超出常溫許多。但在一般檢測過程中都是處于常溫環(huán)境下進行檢測。所以，檢測的結(jié)果，實際上并不能代表正常工作時的狀態(tài)。一旦檢測溫度低于實際使用溫度，那就代表即使嚴重老化的絕緣油紙，在檢測結(jié)果中也可能符合標準。

2.2.2 FDS檢測

通過FDS檢測這種基于介電響應(yīng)原理的檢測方法，對油紙絕緣的損耗、老化程度以及其潮濕程度進行檢測。正好能滿足檢測的準確性要求。相對于一些傳統(tǒng)的檢測方法，諸如絕緣電阻以及工頻介質(zhì)等。FDS檢測對絕緣油紙不產(chǎn)生破壞，而且結(jié)果更為準確和詳細。

FDS曲線因為其受老化、溫度、和潮濕的影響，所以在實際應(yīng)用時也會出現(xiàn)誤差。但其誤差修正方式簡單有效。比如，可以使用溫度補償?shù)姆椒ㄐ拚€。以此類推，在水分等其他因素的影響下也可以如此補償。為了得出正確的評估結(jié)論，對絕緣維修提供指導性意見。還需要結(jié)合傳統(tǒng)方法，對絕緣設(shè)備的癥狀進行更為準確全面的診斷。

工頻介損的檢查是常規(guī)的檢查項目，在同一工頻下，主絕緣的介損在低壓和高壓狀態(tài)下有所不同。高壓狀態(tài)下，因為大量的電荷和多極化類型的電荷注入，因此介損較小。但在低壓狀態(tài)下，介損的絕緣診斷卻不能被及時反映。由此可以說明，工頻介損的檢查也存在局限性，并且說明高壓狀態(tài)下的介損試驗極為重要。

3 FDS檢測與高壓介損試驗相結(jié)合

電流互感器的構(gòu)造，主要是絕緣、線圈與鐵芯。相對于變壓器來說，電流互感器的一次繞組與二次繞組之間相對間隙要小的多。電容值也小于變壓器。在試驗中，對散雜電容比較敏感。所以一般只對一次繞組末屏的絕緣進行測試。

FDS方式可以實現(xiàn)無損檢測。對絕緣油紙的老化狀態(tài)，可以通過計算水的電導率和對其他一些絕緣材料的潮濕程度來進行預(yù)估算。相比與傳統(tǒng)的電容量測試。FDS檢測具有更高的準確性，和信息更為全面的優(yōu)勢。一些傳統(tǒng)的檢測方式與FDS相結(jié)合，更可以互相補充其局限部分。使絕緣系統(tǒng)的診斷更為全面和準確。

FDS檢測與高壓介損等方法相比，自身更像一種輔助檢測方法。通過與各種其他技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮自身特點，補足其他技術(shù)的局限。使得現(xiàn)場實測的數(shù)據(jù)更為準確，應(yīng)用更為簡單快捷。

4 診斷結(jié)論

①FDS作為無損絕緣診斷的方法，能夠?qū)腆w絕緣材料的含水量以及油的電導率進行估算，并且利用介質(zhì)損耗因數(shù)或者復(fù)電容的頻率特征曲線，診斷絕緣的劣化狀態(tài)。②電容量以及工頻介損實測具有局限性，而FDS具有十分豐富的信息量，能有效的對其進行不足，從而為絕緣的評估和診斷工作提供相應(yīng)的精準度。③不同的曲線形態(tài)，在一定程度上表明了固體絕緣中的含水量的差異，而不同的油電導率，也表明了設(shè)備的老化程度，與此同時，表明因油紙絕緣老化，其產(chǎn)生的附加物導致的污染程度。④和高壓介損試驗不同，F(xiàn)DS能夠?qū)ゎl介質(zhì)損耗進行輔助獲取，從而更加便捷，二者之間相輔相成，從而更好的進行絕緣診斷工作。

5 結(jié) 語

相對于傳統(tǒng)的工頻介損試驗，F(xiàn)DS試驗具有診斷更為準確、對絕緣油紙不產(chǎn)生傷害的特點。在電力設(shè)備日益增多，供電穩(wěn)定性的需要日益增強的當下，做好對絕緣元件的保護工作，就是間接的保證了供電的平穩(wěn)可靠，降低因絕緣問題而導致的故障幾率。提高電力使用的安全性，以及經(jīng)濟性。

參考文獻：

[1] 張致，董明，彭華東，等.頻域介電譜用于高壓電流互感器絕緣診斷[J].高電壓技術(shù)，2012， （11）.