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介损试验中出现误差的原因分析

热度0票 浏览0次 时间:2020年6月20日 09:37
陈元 广东电网有限责任公司清远供电局 广东清远 511500摘要:测量介质损耗因数是高试工作中一种常用的绝缘试验,但在现场测出的数据不一定能反映设备的真实绝缘情况。本文介绍了介质损耗因数的常见测试仪器——西林电桥,从介损仪接地不良、测量引线接触不良、接线方法不合适等方面对现场测量介损因数产生误差的原因进行分析,并对如何做好介质损耗试验提出几点措施。
关键词:介质损耗;试验方法;误差分析
引言
高压电气试验是考核电气设备主绝缘或电气参数是否满足安全运行的一个重要手段。介质损耗因数 tanδ 是高压试验中一个重要测试项目,它是表征绝缘介质在电场作用下由于电导及极化的滞后效应等引起的能量损耗,是评定设备绝缘是否受潮的重要参数,同时对存在严重局部放电或绝缘油劣化等也有反应,在对多种电气设备的绝缘判定中都涉及到这一参数。在现场测试 tanδ 时,由于被试物受电场、磁场、表面泄漏、仪器、试品脏污程度、试验电压、试验接线等因素的影响,使得测试 tanδ 很困难,往往由于这些干扰的作用,使得 tanδ 值不真实。当试验结果发生异常时,需要试验人员认真分析试验结果异常原因。
1 介质损耗试验的原理
在电压的作用下绝缘材料会流过电流,产生损耗。把在电压作用下电介质中产生的一切损耗称为介质损耗。总电流和电压之间的夹角是功率因数角 Φ,将它的余角称为介质损耗角 δ,δ 的正切 tanδ 称为介质损耗因数。西林电桥是现场常用的测量介质损耗因数的仪器。在日常预试工作中经常用到的有正接法、反接法和自激法三种接线方法。正接法适用于被试设备两级均为绝缘的情况,如电容型套管。反接法适用于被试设备一极接地的情况,如测量变压器绕组连同套管的介损。自激法则适用于分压电容中间无引出接头的电容型电压互感器。
2 在高试工作中引起介损误差的原因分析
2.1 测量仪器接地不良引起的误差
用正接法测量设备介损时,如果测量仪器接地不良,则等值电路图如图 1。
图 1 介损仪接地不良等值电路图
其中 C10 和 C20 为待测设备两端的对地电容,R0 为测量仪器因接地不良而产生的接触电阻。由于 R0 的存在,使得进入测量仪器的电流超前于试验支路的电流,导致 tanδ 测量结果偏小,甚至出现负值。在做 110kV 白沙站 #3 主变高套管介损时,A、B、C 三相套管的介损值均合格在 0.25% 左右,但在测中性点套管时发现介损值为负值 -0.562%。经检查后发现,在移动介损仪的过程中,其接地线夹子稍微被拉开了接地点。夹好接地线后重新测量中性点套管介损值为 0.233%。所以,当试验中发现介损值过小或为负值的时候,可尝试重新选择良好的接地点。
2.2 引线与试品接触不良引起的误差
当电桥的高压芯线或者测量线与待测设备接触不良时,等于在试验臂上串联一个电阻 R1。该电阻产生的有功损耗与 rx 产生的有功损耗叠加,使得测出的 tanδ 偏大。在现场测量电容式电压互感器介损时,会利用绝缘棒将引线悬挂在电压互感器一次侧端子上,无法保证测量线与上节电容之间的良好接触,因此经常出现测试不合格的情况。测量 110kV 双鱼站 110kV 福双乙线线路TYD 介损,上节电容 1.231%,下节电容 0.048%。正常情况下测得的介损值应在 0.1% 以下,上节测出的数据明显偏大。重新测量时,改为直接将引线夹在一次法兰上,测量结果上节 0.043%,下节 0.056%,介损值合格,可见之前的偏大数据为引线接触不良引起。2.3 引线对地电容及对试品电容引起的误差由于一次设备安装位置较高,仪器的测量引线很长,其对地电容不可忽略。先分析低压引线对地电容带来的误差,以正接法为例,如图 2(a)所示。
C3 为低压引线的对地电容。由于多出了 C3,仪器测得的数据就变成tanδ=ωCxRx+ωC3R3,使介损值增大。当试品电容量Cx较小时,R3 较大,造成的误差也大。当试品电容量较大时,测量引线的影响可以忽略。(a)Cx 引线对地电容等值图;(b)高压引线对试品杂散电容等值图。
图 2 引线电容的等值电路图
2.3 再来看高压引线带来的误差
当高压引线和待测设备靠得很近时,它们之间会存在杂散电容,如图 2(b)所示,Z0 为高压引线对试品的杂散电容。由于一次设备长期在户外风吹雨淋,它的瓷套表面受潮并存在污秽,该杂散电流存在有功分量,令试品测出来的介损值偏大。测量 220kV 阳江站 110kV 阳石乙线 CT 介损时,B 相的介损值为 0.231%,明显大于 A 相 0.044%、C 相 0.018%。复测 B 相时,将高压引线远离 CT 绝缘外套,测得结果为 0.020%,介损值恢复正常。原因是首次测量时高压引线贴近 CT 绝缘外套,且绝缘外套较脏,导致介损值增大。
在现场工作中,应该将测量引线放在绝缘体上,减少引线的对地电容。夹高压引线时应让它和设备保持一定距离,最好呈 90°角,这样杂散电容最小。
2.4 引线对地电容及对试品电容引起的误差
由于一次设备安装位置较高,仪器的测量引线很长,其对地电容不可忽略。先分析低压引线对地电容带来的误差,以正接法为例,如图 2(a)所示。C3 为低压引线的对地电容。由于多出了C3,仪器测得的数据就变成 tanδ=ωCxRx+ωC3R3,使介损值增大。
当试品电容量 Cx 较小时,R3 较大,造成的误差也大。当试品电容量较大时,测量引线的影响可以忽略。(a)Cx引线对地电容等值图;(b)高压引线对试品杂散电容等值图。
3 异常原因查找
1)互感器外观密封良好,互感器无明显进水受潮。2)不改变试验条件,重新进行电流互感器介损试验,所得结果依然异常,鉴于 B、C2 相试验结果正常,首先排除试验仪器损坏导致试验结果异常的可能。3)现场擦洗电流互感器瓷瓶表面,重新进行电流互感器介损试验,试验结果异常的现象不变,如表 2 所示,因此排除瓷瓶表面脏污造成试验结果异常的可能。4)改变试验电压的大小,重新进行电流互感器介损试验,试验结果异常的现象未随试验电压的大小而变化,因此排除试验电压大小对试验结果的影响。5)改变高空接线钳的位置,重新进行电流互感器介损试验,试验结果异常的现象更为明显。

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