不同接线方法对110KV电流互感器介质损耗因素tanδ测量的影响探究

来源:用户上传      作者:王勋

　　摘要：介质损耗因素作为表征高压设备绝缘性能的重要参数，常用于高压设备的定期维护、故障检查中。介质损耗因素tanδ测量方法主要分为正接线和反接线方法，在测量中接线方法和方式的不同其测量的数值意义不同，测量结果不同。本次以110kV油纸绝缘型电流互感器为研究对象，通过不同接线方式和方法测量介质损耗因数tanδ，并对测量值及接线方式方法进行对比总结，理论分析总结常规温湿度情r下接线方法测量介质损耗tanδ的影响。
　　关键词：介质损耗因数油纸绝缘型电流互感器接线方法理论分析。
　　1概述
　　电流互感器主要作用是将一次侧大电流等比例转换成二次侧小电流，将小电流用于继电保护、电能量计量、控制、测量等使用。广泛应用于电力系统、工业控制等领域。在电力系统中，高压电流互感器常采用绝缘油或SF6气体作为绝缘介质。当前我国电力系统中110kV及以上电压等级电流互感器中则主要采用油纸绝缘型。根据介质损耗正切值tanδ（又称介质损耗因数）的大小，电容量的变化能有效的发现设备绝缘缺陷介质损耗因素能较为准确反映高压设备绝缘性能[1]，因此在110kV电流互感器定期维护或故障排查时，维护人员通常通过测量电流互感器介质损耗tanδ用于判断互感器绝缘性能。但在工程应用中通常发现个别接线方式方法下测量得到的电流互感器介质损耗不能正确反映设备绝缘性能，不同测量方式方法下得出的介质损耗对电流互感器绝缘性能反映的准确性和灵敏性存在差异。本次研究以某变电所退役的110kV油纸绝缘性电流互感器为研究对象，通过测量不同接线方法和方式下测量介质损耗因素tanδ的数值区别，进行理论分析，探究接线方法及方式对介质损耗因素测量结果的影响。
　　
　　2试验概述
　　2.1介质损耗因数tanδ
　　介质损耗因素tanδ是指在高压交流电压作用下，电介质因其电导、局部放电以及极化等产生的能量损耗。在交流电压作用下，电介质中流过的交流电流U与电流I间的夹角φ，φ的余角称为介质因数角δ，介质损耗
　　根据公式得出，介质损耗与施加电压频率、电压、等值电容相关，当电介质及外加电压一定时，介质损耗与损耗因素成正比。
　　2.2110kV电流互感器介质损耗因数tanδ测量
　　目前根据工程试验中发现，测量35kV以上电流互感器一次绕组相关介质损耗因数tanδ能有效发现电流互感器绝缘损坏等缺陷，尤其能够灵敏地反映绝缘油油质恶化、引出套管损坏及受潮[2]。通常采用西林电桥QS1电桥通过正、反接线测量一次绕组对二次绕组、一次绕组对地、一次绕组对末屏的介质损耗因数tanδ。
　　本次试验采用某变电站退役的110kV油纸电容型结构的电流互感器，其结构如图1所示。该类电流互感器内部一次绕组呈“U形”，外部通过绝缘纸与绝缘油交替覆盖对一次绕组形成包裹，结合内部绝缘油形成一次绕组与二次绕组、绝缘外套及底座之间形成连良好绝缘。每层绝缘纸成为电容屏，最外端层绝缘纸成为末屏，当电流互感器进水受潮后水分一般沉积在底部，最先使末屏受潮，故末屏与一次绕组之间绝缘性能灵敏反映内部绝缘性。为便于测量在结构设计时将末屏采用引线通过套管引出至外部二次端子盒内，为防止电流互感器带电运行过程中该端子悬浮带电，将端子接地，定期维护或故障排查时可将端子与地面断开，测量一次绕组与末屏之间介质损耗因数tanδ。
　　3测量接线
　　对110kV电流互感器测量对象为一次绕组对二次绕组及设备外壳、一次绕组对末屏、一次绕组对地。其中一次绕组对末屏之间绝缘参数采用正接线法测量，一次绕组对二次绕组及外壳采用正接线法，一次绕组对地则采用反接线方法。为便于测量一次绕组对设备外壳之间介质损耗因数将电流互感器防止在绝缘垫上，将互感器基座与地面隔离开。采用自动抗干扰精密介损测试仪对其进行测量，可测量介质损耗因数及电容。
　　一次绕组与末屏间介质损耗因数tanδ测量接线时将一次侧接介损仪高压端屏蔽线，将外壳及二次端子短接并与接地，末屏接信号端接线图如图3所示。一次绕组对二次绕组及基座外壳正接线法时，一次侧接介损仪高压端屏蔽线，将末屏用导线引出接地，二次绕组与基座外壳短接线接信号端，如图4所示。一次绕组与地面参数测量采用反接线方法，将高压侧芯线接一次绕组，将二次绕组、基座外壳及末屏短接后接地，接线方法如图5所示。
　　各组试验外加0.5kV-5kV交流电压，每间隔0.5kV进行测量，将每组测量出电容、介质损耗因数。
　　4测量结果对比分析
　　4.1测量结果
　　采用正接线方法测量一次绕组对末屏绝缘参数、一次绕组对二次绕组及基座外壳如表1-表2所示，采用反接线方法测量一次绕组对地绝缘参数如表3所示。
　　对比表1―表3数据发现各组中随着电压上升，介质损耗因数及电容整体略微上呈现上升趋势，变化不大较为稳定，各组测量值随接线方式方法不同，介质损耗因数及电容有明显差异。
　　4.2结果对比分析
　　三组试验数据中介随着外加交流电压增加，介质损耗因数tanδ略微呈现上升趋势，原因为在绝缘正常时，外加电压在互感器试验电压范围内，流过介质电流有功分量与无功分量随着电压升高成比例增加，因此tanδ较为稳定。
　　横向对比三组试验同一电压等级下介质损耗因素及电容，各组不同，按照表1、表2、表3的顺序增大。表2中测量的介质损耗因数及电容为一次绕组对末屏电容C1与一次绕组对二次绕组及基座外壳电容C2并联状态下测量值，等效电路如图6所示。其中
　　表3中测量的介质损耗因数及电容为一次绕组对末屏电容C1、一次绕组对二次绕组及基座外壳电容C2及一次对地电容C2并联状态下测量值，等效电路如图7所示。其中
　　分析三种接线方法等值电路，可得出各组接线方法下测量的绝缘参数不同原因在于其测量包含对象不同，第二组接线方法测量电容值与第一组相比，并联了一次绕组对二次绕组间电容，根据并联电容时介质损耗因数计算公式可得tan应在与之间，同理第三组接线方式测量电容值与第二组相比则并联了一次绕组与地面之间电容，tan则介于tan与之间。
　　5结论
　　在进行110KV电流互感器介质损耗因素tanδ测量中，采用的接线方法不同所测量值往往存在区别，原因在于其接线方式下所测介质损耗因数体现的实际测量对象不同。在绝缘故障排查过程中，应通过测量多种接线方式下介质损耗因数进行分析，并通过等值电路图计算出各部绝缘参数，更能便于设备绝缘故障点。
　　参考文献：
　　[1]张祺.介质损耗测量值影响因素的分析及应用[J].湖南农机，2011，38（07）：45-46.
　　[2]陈天翔，王寅仲，温定筠，海世杰.电气试验[M].中国电力出版社，2016.
　　作者简介：王勋（1994―），男，汉族，四川达州人，硕士，研究方向：高压电力设备绝缘检测技术。

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