介質(zhì)損耗因數(shù)試驗中正接線和反接線的比較分析

趙揚帆

摘 要：在電壓的作用下，電介質(zhì)產(chǎn)生一定的能量損耗，這部分損耗稱為介質(zhì)損耗或介質(zhì)損失。產(chǎn)生介質(zhì)損耗的原因主要是電介質(zhì)的電導(dǎo)、極化和局部放電。反映介質(zhì)損耗大小可以通過介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ來衡量，通過測量tanδ能夠發(fā)現(xiàn)一系列絕緣缺陷，如絕緣整體受潮、老化，絕緣氣隙放電等。影響介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ測量的因素很多，如溫度的影響，電壓的影響，頻率的影響，局部缺陷的影響，絕緣表面的影響等。本文主要探討在實踐中接線方式的不同對試驗結(jié)果的影響。

關(guān)鍵詞：介質(zhì)損耗因數(shù)；正接線；反接線

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.155

1 介質(zhì)損耗和介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ

當(dāng)對電介質(zhì)施加交流電壓時，在交變電場作用下，如果電介質(zhì)中沒有能量損耗，那么彈性極化所引起的純電容電流IC，且IC超前電壓90°。但實際上無損的電介質(zhì)是不存在的，任何電介質(zhì)或多或少都存在著一定的損耗，所以在交流電壓作用下，電介質(zhì)都會因為電導(dǎo)、游離和松弛極化而引起一定的電導(dǎo)電流IR。IR就是總電流的有功分量，即損耗電流。如果把電介質(zhì)看做一個由電阻R與理想的無損電容C并聯(lián)而成的等值電路，如圖1（a）所示，相應(yīng)的向量圖如圖1（b）所示。

由圖1（b）可以看出由于IR存在，實際流過介質(zhì)的電流I是一個小于90°的角度φ。這個角度的余角就是介質(zhì)損耗角，記為δ。根據(jù)圖（b）可得，

此即介質(zhì)損耗因數(shù)，而介質(zhì)損耗，由此可見，當(dāng)電介質(zhì)一定時，外加電壓和頻率已知，介質(zhì)損耗P與tanδ成正比。因此可以用tanδ來表示介質(zhì)損耗的大小。同類試品的絕緣優(yōu)劣，可直接通過tanδ的大小來判斷，而從同一試品tanδ的歷次數(shù)據(jù)分析，可以掌握設(shè)備絕緣性能的發(fā)展趨勢。工程實踐證明，測量tanδ對發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備絕緣整體受潮、劣化變質(zhì)以及小體積被試設(shè)備的貫通及未貫通的局部缺陷靈敏度很高，而對體積較大、由多種電介質(zhì)組成的被試品，測量tanδ不易檢測出絕緣的局部缺陷，但對嚴(yán)重的局部受潮、絕緣老化和整體缺陷還是能夠比較靈敏的檢測出來。

2 正接法和反接法

介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ的測量可以通過西林電橋或新型數(shù)字式精密介質(zhì)損耗測量儀進行測量。西林電橋的原理圖如圖2所示，由四個橋臂組成。分別為試品支路，無損耗標(biāo)準(zhǔn)電容Cn支路、可調(diào)無感電阻R3支路、無感電阻R4和可調(diào)電容C4并聯(lián)支路?？刹捎谜臃ê头唇臃▉頊y量電介質(zhì)的tanδ。

根據(jù)電橋平衡原理，當(dāng)檢流計指示為0 時，滿足，式中，，，分別為西林電橋四個橋臂的阻抗值，帶入電阻和電容可以解得試品的介質(zhì)損耗因數(shù)，因此當(dāng)橋臂電阻，和電容，已知時，就可以求得試品電容和損耗角正切值。

通常被試品阻抗要比和大得多，所以工作電壓主要作用在試品上，因此它們被稱為高壓臂，而和為低壓臂，其作用電壓往往只有數(shù)伏。故圖2（a）被稱為正接線。由于大多數(shù)電氣設(shè)備采用保護接地，即設(shè)備的金屬外殼直接放在接地底座上，被試品一端往往是固定接地的，這時就不能采用正接線，而應(yīng)該采用圖2（b）所示的反接線來測量。

所以，正接線用于測量不接地的試品如110kV及以上SF6電流互感器的主絕緣，測量時介損儀測量回路處于低電位而試品處于高電位；反接線用于測量接地試品，測量時介損儀測量回路處于高電位而試品處于低電位。由此可見，從理論上來講，正反接線并沒有本質(zhì)的區(qū)別。

3 比較

根據(jù)華北電網(wǎng)有限公司電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗規(guī)程（2008版）的規(guī)定，必須開展介質(zhì)損耗因數(shù)試驗的設(shè)備及部位有：35kV及以上油浸式變壓器、電抗器的繞組；消弧線圈的繞組；SF6氣體變壓器的繞組連同套管；電流互感器的主絕緣及絕緣油；20kV及以上油浸式電壓互感器的繞組絕緣及絕緣油；少油斷路器滅弧室的并聯(lián)電容器的電容量及tanδ；套管的主絕緣及電容型套管末屏對地的tanδ與電容量；耦合電容器的tanδ；斷路器斷口并聯(lián)電容器的tanδ；同步發(fā)電機和調(diào)相機整相繞組及單根線棒的tanδ增量等。

基于現(xiàn)有設(shè)備及試驗條件，作者在教學(xué)實踐中常常采用小體積電容型套管作為被試品，利用SM6000D型精密介質(zhì)損耗測量儀，分別對套管做正反兩種接線試驗，試驗結(jié)果通常出現(xiàn)反接線試驗數(shù)據(jù)較正接線試驗數(shù)據(jù)大的情況。這是由于正接線測量時測量了套管主電容層的tanδ和電容量，雜散電容影響?。欢唇泳€測量tanδ時不僅測量了主電容層的tanδ，而且也測量瓷套管內(nèi)外壁、套管下部表面的絕緣狀況，雜散電容的影響較大，測量值精確性較差。

試驗研究證明，對于絕緣良好的試品，在均可采用正接線和反接線的情況下，測量結(jié)果相差不大，而對于內(nèi)部受潮的套管，則正、反接線的tanδ測量值差異明顯。運行經(jīng)驗表明，套管事故往往是從套管內(nèi)壁受潮開始的，但正接線對瓷質(zhì)套管的內(nèi)壁受潮及套管下部油泥臟污等情況反映不靈敏。因此，究竟采用何種接線方式，須根據(jù)各地和試品具體情況設(shè)計最優(yōu)接線方案，有時為了準(zhǔn)確反映絕緣狀況，還必須結(jié)合其他試驗項目，綜合分析判斷。

4 結(jié)論

（1）一般情況下，正接線測得的tanδ值比反接法測量值偏小或接近。

（2）正接線可以有效減少試品表面對地的雜散電容對介質(zhì)損耗因數(shù)測量值的影響。在試品對地絕緣良好的情況下，現(xiàn)場試驗應(yīng)盡可能采用正接線的測量方式。

（3）若試品在正反兩種接線方式下測量值均超過《規(guī)程》規(guī)定值，或與歷年測量值相比均明顯增大，還必須結(jié)合其他試驗項目綜合分析判斷。

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