CN105334397A - 电流互感器额定电压下介质损耗现场试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

一种电流互感器额定电压下介质损耗现场试验装置,该装置包括介损测量电桥、正弦波谐振电源、励磁变压器和电抗器；介损测量电桥与正弦波谐振电源组合为一体机，外部串联励磁变压器和电抗器。保证设备安全正常地运行，在工程的交接验收、预防性试验及检修过程中进行高电压介损损耗的测量。高压介损试验是保证电力设备运输、安装、检修质量及安全运行的重要措施，是状态检修重要组成部分。

Description

电流互感器额定电压下介质损耗现场试验装置及试验方法

技术领域

本发明涉及一种电流互感器额定电压下介质损耗现场试验装置及试验方法。

背景技术

介质损耗测试是电容式电流互感器绝缘测试中十分重要的项目。但随着设备电压等级越来越高,常规的10kV介质损耗测试由于其电压与设备额定电压相差甚远,其测试数据难以全面反映出电容式电流互感器的绝缘特性。目前，现场检测变压器套管、GIS中套管、电流互感器、电容型电压互感器绝缘缺陷的主要手段是进行10kV下的介损试验，通过测量介损（tgδ）的大小、电容量的变化，可以发现绝缘整体受潮、油或浸渍物赃污、劣化变质等缺陷。可是，10kV的试验电压远低于设备的运行电压，不能真实反映设备运行时的状况，原本判断合格的互感器及变压器套管运行一段时间后却发生故障，甚至引起爆炸。

通常情况当互感器绝缘干燥彻底、内部绝缘良好时，10kV下的介损试验合格，且交流耐压试验、局部放电试验也全部合格，这些试验手段很难发现一些内部潜在导电性杂质等缺陷，尤其是在设备在运输途中或在安装过程中造成内部损伤是很难发现的。如果在下一个试验周期前，微小缺陷迅速发展扩大就会出现设备事故。

发明内容

发明目的：

本发明提供一种电流互感器额定电压下介质损耗现场试验装置及试验方法，其目的是解决以往所存在的问题。

技术方案：

一种电流互感器额定电压下介质损耗现场试验装置,其特征在于：该装置包括介损测量电桥、正弦波谐振电源、励磁变压器和电抗器；介损测量电桥与正弦波谐振电源组合为一体机，外部串联励磁变压器和电抗器。

电抗器串联或并联；当要提高试验电压时串联电抗器，要提高试验电流时并联电抗器。

利用上述的电流互感器额定电压下介质损耗现场试验装置所实施的电流互感器额定电压下介质损耗现场试验方法，其特征在于：该方法将介损测量电桥与正弦波谐振电源组合为一体机，外部连接励磁变和电抗器输出高压，程序控制，方便实现自动查找谐振点、自动升降压及自动测量功能；直接测量电容量在2500-5000PF范围内的220kV及以下电压等级的电流互感器，在试验电压范围内，设定多个试验电压，即多点测量，最多20点，最小电压间隔1kV，仪器连续自动升压或降压，完成所有设定电压的测试并绘制tgδ-V关系曲线，通过曲线走势及上升曲线与下降曲线的重合情况，来判断运行设备的状态。

额定电压下根据情况选择正、反接线测量功能；当被试设备在现场一次接线可以拆除，接地良好的情况下选择正接线，当被试设备在现场不具备拆除一次接线时选择反接线。

根据现场的电容量试品或试验电压，电抗器进行串或并联组合。这个是看试品的电容量和试验电压和电流的大小来确定是否串联或并联。

当试品测量电容量小于最小容量时需要并联补偿电容器。

设定多个电压即多点测量，最多20点，最小电压间隔1kV。

优点及效果

本发明是一种电流互感器额定电压下介质损耗现场试验装置及试验方法，为了检验电力设备的实际运行状况和安装质量，保证设备安全正常地运行，在工程的交接验收、预防性试验及检修过程中都需要进行高电压介损损耗的测量。高压介损试验是保证电力设备运输、安装、检修质量及安全运行的重要措施，是状态检修重要组成部分。

附图说明

图1为绝缘介质的电压特性图；

图2为正接线原理图；

图3为反接线原理图；

图4为实物接线图；

图5为66kV1#所用变A相电流互感器；

图6为66kV1#电抗器系统A相电流互感器；

图7为66kV1#电抗器系统C相电流互感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图所示，本发明提出了一种电流互感器额定电压下介质损耗现场试验装置,其特征在于：该装置包括介损测量电桥、正弦波谐振电源、励磁变压器和电抗器；介损测量电桥与正弦波谐振电源组合为一体机，外部连接励磁变压器和电抗器。电抗器串联或并联。当要提高试验电压时串联电抗器，要提高试验电流时并联电抗器。

利用权利要求1所述的电流互感器额定电压下介质损耗现场试验装置所实施的电流互感器额定电压下介质损耗现场试验方法，该方法将介损测量电桥与正弦波谐振电源组合为一体机，外部连接励磁变和电抗器输出高压，程序控制，方便实现自动查找谐振点、自动升降压及自动测量功能；直接测量电容量在2500-5000PF范围内的220kV及以下电压等级的电流互感器，在试验电压范围内，设定多个试验电压（即多点测量，最多20点，最小电压间隔1kV），仪器连续自动升压或降压，完成所有设定电压的测试并绘制tgδ-V关系曲线，通过曲线走势及上升曲线与下降曲线的重合情况，来判断运行设备的状态。

额定电压下根据情况选择正、反接线测量功能。

根据现场的电容量试品或试验电压，电抗器可进行串并联组合。这个是看试品的电容量和试验电压和电流的大小来确定是否串联或并联。

当试品测量电容量小于最小容量时需要并联补偿电容器。并联于被试设备，两电容并联耐压为两者中耐压最低的那个值，容量为两者之和，防止击穿。

下面结合附图对本发明做进一步详细说明：

经验表明当互感器内部受潮、存在局部放电或导电性杂质等缺陷时，其介质损耗（tgδ）与试验电压关系非常大。通过测量介损与电压曲线的关系，可以更有效的检出互感器绝缘缺陷，减少或避免互感器的事故。

绝缘介损曲线与设备缺陷之间的关系

绝缘良好时，外施电压与tgδ之间的关系近似一水平直线，且施加电压上升和下降时测得tgδ的值是基本重合的。当施加电压达到某一极限值时，曲线开始向上弯曲，如图1曲线1所示。

如果绝缘介质工艺处理得不好或绝缘介质中残留气泡等，则绝缘介质的tgδ比良好绝缘时tgδ要大。同时，由于工艺处理不好的绝缘介质在很低电压下就可能发生局部放电，所以曲线便会较早地向上弯曲，且电压上升和下降时测得的值是不相重合的，如曲线2所示。

当绝缘老化时，绝缘介质在低电压下的tgδ也有可能反而比良好绝缘时要小，但tgδ开始增长的电压较低，即曲线在较低电压下即向上弯曲，如图1曲线3所示。

绝缘比较容易吸潮，一旦吸潮，就会随着电压的上升迅速增大，且电压上升和下降时测得的值不相重合，如图1曲线4所示。

当绝缘存在离子型缺陷时，tgδ曲线随电压升高曲线向下弯曲，即tgδ随电压升高反而变小。如图1曲线5所示。

在含有纸的绝缘介质（或塑料及油的混合介质）中，较低的电压下，介质损耗角的正切值可以比高电压下的值高数倍。这种现象称为GARTON效应。

GARTON效应的形成原因是由于油中胶体型带电粒子在交流工作电场作用下的运动受到纸纤维阻拦，而这种阻拦有随电场强度增加而减小的规律。因此含有胶体型带电粒子的介质损耗因数随电场强度提高减小很多。如图1曲线6所示

的另外，10kV介损不能发现高压设备游离放电或某些带电粒子引起介损变化的缺陷，同时电容内部局部击穿的缺陷也很难发现。国网下发的《25项反措》中也提出现场应进行高电压（运行电压）下的介损试验，它可以真实反映设备运行时的损耗大小，试验数据更有意义。国网公司于2009年8月印发《预防油浸式电流互感器、套管设备事故补充措施》的通知中明确提出：对于1995年以前出厂的110kV及以上电压等级油浸式电流互感器，应结合例行试验，补充进行一次高电压条件下的电容量和介质损耗因数测量，以验证设备工况。测量电压从10kV到Um/√3，电容量的变化量不得大于1%、介质损耗因数增量不得大于0.003。在国家电网公司新颁布的企业标准《Q/GDW168-2008输变电设备状态检修试验规程》中对主变套管、互感器、断路器等运行设备开展额定电压的介质损耗测量做了详尽的描述。因为介损的测量不仅要看其绝对值的大小，它的相对变化值和在不同电压下的变化趋势非常重要，它可以反映绝缘内部潜在缺陷的类型和发展情况。为了检验电力设备的实际运行状况和安装质量，保证设备安全正常地运行，在工程的交接验收、预防性试验及检修过程中都需要进行高电压介损损耗的测量。高压介损试验是保证电力设备运输、安装、检修质量及安全运行的重要措施，是状态检修重要组成部分。

额定电压下介损的试验方法：

测试系统一般由三大部分组成

试验需要的高压交流电源；

介损测量电桥；

高压标准电容器。

目前，在现场进行额定电压介损测量时采用的方法主要有四种利用试验变压器工频升压的方式，结合标准电容器，介损电桥等设备；利用谐振耐压试验装置，结合标准电容器和高压变频介损电桥等设备；利用谐振升压方式的成套装置；利用变频升压方式的成套装置；

（t在此，我重点介绍一下“利用谐振升压方式的成套装置”的特点，其他三项均存在不同程度的不足。利用谐振升压方式的成套装置的特点如下：试验装置是将介损测量电桥与正弦波谐振电源组合为一体机，外部连接励磁变和电抗器即可输出高压，可程序控制，方便实现自动查找谐振点，自动升降压，自动测量等功能。可直接测量电容量在2500-5000PF范围内的220kV及以下电压等级的电流互感器，在试验电压范围内，可设定多个试验电压（即多点测量，最多20点，最小电压间隔1kV），仪器连续自动升压或降压，可完成所有设定电压的测试并绘制tgδ-V关系曲线，通过曲线走势及上升曲线与下降曲线的重合情况，来判断运行设备的状态。额定电压下具备正、反接线测量功能。根据现场的电容量试品或试验电压，电抗器可进行串并联组合。整套设备重量较轻，运输方便，适合现场使用。当试品测量电容量小于最小容量时需要并联补偿电容器。

图2、3、4为福建普华AH2801型变频高压介损测试系统原理图和实物接线图

实例

我们对渤海变电站新上66kV1#低抗器电流互感器、66kV1#所内变电流互感器、66kV3#低抗器电流互感器、66kV2#所内变电流互感器、66kV8#低抗器电流互感器、66kV2#低抗器电流互感器试验的绝缘介损测试项目时，均运用了该技术。同时，该仪器还具备为66千伏设备交流耐压功能，解决了以往此项目试验需要外借试验仪器的问题。

下面图5是现场实测试验数据，包括升/降压方式和升压方式两种情况的数据。

本次对66kV电流互感器试验方法为：正接线，多点电压测量，自动调谐升压。

其中66kV1#低抗器电流互感器的试验数据就是典型的有GARTON效应的数据，从试验数据及高压介损趋势图，我们清楚看到：介损值在随试验电压的升高逐渐下降，当超过设备30％额定电压后基本稳定，这就是受GARTON效应影响造成的。

实验地点：渤海500kV变电站试验人员：高压试验班天气：晴30℃

实验日期：2011年6月30日使用仪器：高压介损仪AH2801

结论，通过多次对电流互感器采用介质损耗试验，我们发现该仪器能够满足现场开展高压介损测试要求，对小容量试品采用试验变压器或谐振升压，对大电容量试品则利用串谐电源代替大功率试验变压器及控制箱。通过频率跟踪，调频谐振技术与选频测量技术实现变频抗干扰。在实现现场正接法、反接法及正反接法进行额定电压下高压介损测试。可以多通道同时测量，提高工作效率。并且整套设备小型化设计，便于搬动、运输等现场使用。

Claims (7)

1.一种电流互感器额定电压下介质损耗现场试验装置,其特征在于：该装置包括介损测量电桥、正弦波谐振电源、励磁变压器和电抗器；介损测量电桥与正弦波谐振电源组合为一体机，外部串联励磁变压器和电抗器。

2.根据权利要求1或2所述的电流互感器额定电压下介质损耗现场试验装置,其特征在于：电抗器串联或并联；当要提高试验电压时串联电抗器，要提高试验电流时并联电抗器。

3.利用权利要求1所述的电流互感器额定电压下介质损耗现场试验装置所实施的电流互感器额定电压下介质损耗现场试验方法，其特征在于：该方法将介损测量电桥与正弦波谐振电源组合为一体机，外部连接励磁变和电抗器输出高压，程序控制，方便实现自动查找谐振点、自动升降压及自动测量功能；直接测量电容量在2500-5000PF范围内的220kV及以下电压等级的电流互感器，在试验电压范围内，设定多个试验电压，即多点测量，最多20点，最小电压间隔1kV，仪器连续自动升压或降压，完成所有设定电压的测试并绘制tgδ-V关系曲线，通过曲线走势及上升曲线与下降曲线的重合情况，来判断运行设备的状态。

4.根据权利要求3所述的电流互感器额定电压下介质损耗现场试验方法，其特征在于：额定电压下根据情况选择正、反接线测量功能；当被试设备在现场一次接线可以拆除，接地良好的情况下选择正接线，当被试设备在现场不具备拆除一次接线时选择反接线。

5.根据权利要求4所述的电流互感器额定电压下介质损耗现场试验方法，其特征在于：根据现场的电容量试品或试验电压，电抗器进行串或并联组合。

6.根据权利要求5所述的电流互感器额定电压下介质损耗现场试验方法，其特征在于：当试品测量电容量小于最小容量时需要并联补偿电容器。

7.根据权利要求3所述的电流互感器额定电压下介质损耗现场试验方法，其特征在于：设定多个电压即多点测量，最多20点，最小电压间隔1kV。