不同接線方法對110KV電流互感器介質(zhì)損耗因素tanδ測量的影響探究

摘要：介質(zhì)損耗因素作為表征高壓設(shè)備絕緣性能的重要參數(shù)，常用于高壓設(shè)備的定期維護、故障檢查中。介質(zhì)損耗因素tanδ測量方法主要分為正接線和反接線方法，在測量中接線方法和方式的不同其測量的數(shù)值意義不同，測量結(jié)果不同。本次以110kV油紙絕緣型電流互感器為研究對象，通過不同接線方式和方法測量介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ，并對測量值及接線方式方法進行對比總結(jié)，理論分析總結(jié)常規(guī)溫濕度情況下接線方法測量介質(zhì)損耗tanδ的影響。

關(guān)鍵詞：介質(zhì)損耗因數(shù)?油紙絕緣型電流互感器?接線方法?理論分析。

1?概述

電流互感器主要作用是將一次側(cè)大電流等比例轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流，將小電流用于繼電保護、電能量計量、控制、測量等使用。廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、工業(yè)控制等領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)中，高壓電流互感器常采用絕緣油或SF6氣體作為絕緣介質(zhì)。當前我國電力系統(tǒng)中110kV及以上電壓等級電流互感器中則主要采用油紙絕緣型。根據(jù)介質(zhì)損耗正切值tanδ（又稱介質(zhì)損耗因數(shù)）的大小，電容量的變化能有效的發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣缺陷介質(zhì)損耗因素能較為準確反映高壓設(shè)備絕緣性能[1]，因此在110kV電流互感器定期維護或故障排查時，維護人員通常通過測量電流互感器介質(zhì)損耗tanδ用于判斷互感器絕緣性能。但在工程應(yīng)用中通常發(fā)現(xiàn)個別接線方式方法下測量得到的電流互感器介質(zhì)損耗不能正確反映設(shè)備絕緣性能，不同測量方式方法下得出的介質(zhì)損耗對電流互感器絕緣性能反映的準確性和靈敏性存在差異。本次研究以某變電所退役的110kV油紙絕緣性電流互感器為研究對象，通過測量不同接線方法和方式下測量介質(zhì)損耗因素tanδ的數(shù)值區(qū)別，進行理論分析，探究接線方法及方式對介質(zhì)損耗因素測量結(jié)果的影響。

2?試驗概述

2.1介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ

介質(zhì)損耗因素tanδ是指在高壓交流電壓作用下，電介質(zhì)因其電導、局部放電以及極化等產(chǎn)生的能量損耗。在交流電壓作用下，電介質(zhì)中流過的交流電流U與電流I間的夾角φ，φ的余角稱為介質(zhì)因數(shù)角δ，介質(zhì)損耗

根據(jù)公式得出，介質(zhì)損耗與施加電壓頻率、電壓、等值電容相關(guān)，當電介質(zhì)及外加電壓一定時，介質(zhì)損耗與損耗因素成正比。

2.2?110kV電流互感器介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ測量

目前根據(jù)工程試驗中發(fā)現(xiàn)，測量35kV?以上電流互感器一次繞組相關(guān)介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ能有效發(fā)現(xiàn)電流互感器絕緣損壞等缺陷，尤其能夠靈敏地反映絕緣油油質(zhì)惡化、引出套管損壞及受潮[2]。通常采用西林電橋QS1電橋通過正、反接線測量一次繞組對二次繞組、一次繞組對地、一次繞組對末屏的介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ。

本次試驗采用某變電站退役的110kV油紙電容型結(jié)構(gòu)的電流互感器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。該類電流互感器內(nèi)部一次繞組呈“U形”，外部通過絕緣紙與絕緣油交替覆蓋對一次繞組形成包裹，結(jié)合內(nèi)部絕緣油形成一次繞組與二次繞組、絕緣外套及底座之間形成連良好絕緣。每層絕緣紙成為電容屏，最外端層絕緣紙成為末屏，當電流互感器進水受潮后水分一般沉積在底部，最先使末屏受潮，故末屏與一次繞組之間絕緣性能靈敏反映內(nèi)部絕緣性。為便于測量在結(jié)構(gòu)設(shè)計時將末屏采用引線通過套管引出至外部二次端子盒內(nèi)，為防止電流互感器帶電運行過程中該端子懸浮帶電，將端子接地，定期維護或故障排查時可將端子與地面斷開，測量一次繞組與末屏之間介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ。

3?測量接線

對110kV電流互感器測量對象為一次繞組對二次繞組及設(shè)備外殼、一次繞組對末屏、一次繞組對地。其中一次繞組對末屏之間絕緣參數(shù)采用正接線法測量，一次繞組對二次繞組及外殼采用正接線法，一次繞組對地則采用反接線方法。為便于測量一次繞組對設(shè)備外殼之間介質(zhì)損耗因數(shù)將電流互感器防止在絕緣墊上，將互感器基座與地面隔離開。采用自動抗干擾精密介損測試儀對其進行測量，可測量介質(zhì)損耗因數(shù)及電容。

一次繞組與末屏間介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ測量接線時將一次側(cè)接介損儀高壓端屏蔽線，將外殼及二次端子短接并與接地，末屏接信號端接線圖如圖3所示。一次繞組對二次繞組及基座外殼正接線法時，一次側(cè)接介損儀高壓端屏蔽線，將末屏用導線引出接地，二次繞組與基座外殼短接線接信號端，如圖4所示。一次繞組與地面參數(shù)測量采用反接線方法，將高壓側(cè)芯線接一次繞組，將二次繞組、基座外殼及末屏短接后接地，接線方法如圖5所示。

各組試驗外加0.5kV-5kV交流電壓，每間隔0.5kV進行測量，將每組測量出電容、介質(zhì)損耗因數(shù)。

4?測量結(jié)果對比分析

4.1?測量結(jié)果

采用正接線方法測量一次繞組對末屏絕緣參數(shù)、一次繞組對二次繞組及基座外殼如表1-表2?所示，采用反接線方法測量一次繞組對地絕緣參數(shù)如表3所示。

對比表1—表3數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)各組中隨著電壓上升，介質(zhì)損耗因數(shù)及電容整體略微上呈現(xiàn)上升趨勢，變化不大較為穩(wěn)定，各組測量值隨接線方式方法不同，介質(zhì)損耗因數(shù)及電容有明顯差異。

4.2?結(jié)果對比分析

三組試驗數(shù)據(jù)中介隨著外加交流電壓增加，介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ略微呈現(xiàn)上升趨勢，原因為在絕緣正常時，外加電壓在互感器試驗電壓范圍內(nèi)，流過介質(zhì)電流有功分量與無功分量隨著電壓升高成比例增加，因此tanδ較為穩(wěn)定。

橫向?qū)Ρ热M試驗同一電壓等級下介質(zhì)損耗因素及電容，各組不同，按照表1、表2、表3的順序增大。表2中測量的介質(zhì)損耗因數(shù)及電容為一次繞組對末屏電容C1與一次繞組對二次繞組及基座外殼電容C2并聯(lián)狀態(tài)下測量值，等效電路如圖6所示。其中

表3中測量的介質(zhì)損耗因數(shù)及電容為一次繞組對末屏電容C1、一次繞組對二次繞組及基座外殼電容C2及一次對地電容C2并聯(lián)狀態(tài)下測量值，等效電路如圖7所示。其中

分析三種接線方法等值電路，可得出各組接線方法下測量的絕緣參數(shù)不同原因在于其測量包含對象不同，第二組接線方法測量電容值與第一組相比，并聯(lián)了一次繞組對二次繞組間電容，根據(jù)并聯(lián)電容時介質(zhì)損耗因數(shù)計算公式可得tan應(yīng)在與之間，同理第三組接線方式測量電容值與第二組相比則并聯(lián)了一次繞組與地面之間電容，tan則介于tan與之間。

5?結(jié)論

在進行110KV電流互感器介質(zhì)損耗因素tanδ測量中，采用的接線方法不同所測量值往往存在區(qū)別，原因在于其接線方式下所測介質(zhì)損耗因數(shù)體現(xiàn)的實際測量對象不同。在絕緣故障排查過程中，應(yīng)通過測量多種接線方式下介質(zhì)損耗因數(shù)進行分析，并通過等值電路圖計算出各部絕緣參數(shù)，更能便于設(shè)備絕緣故障點。

參考文獻：

[1]張祺.介質(zhì)損耗測量值影響因素的分析及應(yīng)用[J].?湖南農(nóng)機，2011，38（07）：45-46.

[2]陳天翔，王寅仲，溫定筠，海世杰.?電氣試驗[M].?中國電力出版社，2016.

作者簡介：王勛（1994—??），男，漢族，四川達州人，碩士，研究方向：高壓電力設(shè)備絕緣檢測技術(shù)。