電容型電流互感器現場介損測量方法分析

詹海

摘要：本文主要對電容型電流互感器現場介損測量方法進行了分析，首先電流互感器結構以及電容型電流互感器設備概況進行了分析；然后對電橋反接線測量和正接線測量方法進行分析；最后根據試驗對兩種方法進行了比較，并且做出了總結。

關鍵詞：電容型、電流互感器、現場介損、測量方法

中圖分類號： TM452 文獻標識碼： A

一、前言

電流互感器就是把電流幅值較大的一次電流通過一定的變比轉換為電流幅值較小的二次電流，用來進行電廠或線路的保護、測量工作。在高壓試驗中,介質損耗因數是一個重要測試項目，它主要是絕緣介質在電場作用下由于電導及極化的滯后效應等引起的能量損耗，它可以有效的是評定設備絕緣的受潮參數，同時對存在嚴重局部放電或絕緣油劣化等也有反應。

二、電流互感器結構

電流互感器的主要部件包括一次繞組、二次繞組、鐵芯和絕緣介質。絕緣介質包括油浸式、SF6氣體和固體介質。電流互感器的一次繞組串聯于被測的一次線路，二次繞組與測量儀表或繼電器的電流線圈串聯。電流互感器一次繞組匝數少，二次繞組匝數多，測量儀表和繼電器等電流線圈阻抗很小，所以正常運行時電流互感器是接近短路狀態的，且二次回路不允許開路，必須可靠接地。

電流互感器一次和二次額定電流之比，叫做電流互感器的額定互感比：Kn=11n/12n。一次線圈額定電流11n是標準的，二次線圈額定電流12n分為5A、1A或0.5A，所以電流互感器額定互感比也是標準的。Kn還可以近似地表示為互感器一次和二次線圈的匝數比，即：Kn =N1 / N2，式中N1、N2分別為一次和二次線圈的匝數。電流互感器的目的是為了安全可靠的測量比較大的電流，它的二次繞組電流由一次電流感應得到，因為為了平衡一次繞組產生的磁勢，二次繞組會產生相應的磁勢。如果二次開路，則其阻抗無限大，二次繞組電流為零，那么磁勢也等于零，那么一次繞組電流會全部用來激磁，無法被二次繞組產生的磁勢所平衡，將帶來鐵芯的嚴重過飽和。鐵心磁場過飽和會令鐵損過大，電流互感器鐵心和線圈發熱，絕緣會因為溫度過高而燒毀，另外在鐵芯中會感應出剩磁，會加大互感器二次繞組的誤差。更為嚴重的情況是交變磁通原本的正弦波改變成梯形波，此時過高的磁通變化率會在二次線圈上感應出很高的電壓，其幅值可能達到幾千伏，這種高壓作用在二次線圈和二次回路上，會對人身和設備都造成嚴重的威脅，所以電流互感器在任何時候都不允許二次側開路運行。

三、電容型電流互感器設備概況

1、設備結構

電容型電流互感器(以下簡稱電容型TA)是電容均勻分布的油浸紙絕緣產品,其內部結構是采用10層以上同心圓形電容屏圍成的"U"形,其中,各相鄰電屏間絕緣厚度彼此相等,且電容屏端部長度從里往外成臺階狀排列,最外層有末屏引出。由于其一次回路軸向及徑向電場分布均勻,主絕緣結構合理并得到充分的利用,因此電容型TA的整體結構非常緊湊。

2、設備運行情況

目前,某供電公司在網運行220 kV電容型TA153臺相,110 kV777臺相,自20世紀80年代至今一直用反接線測試電容型TA的tanD及電容量,這主要是因為反接線的試驗接線較簡便,并且測試數據有歷史可比性。但經過多年的測試發現正接線更能有效地發現電容型TA的絕緣缺陷,同時可以不拆TA的高壓引線直接進行測量。

四、現場介損測量方法分析

1、電橋反接線測量

采用該方法可測量一次對其它的介質損耗因數及電容量,接線圖如圖1所示

反接線法是目前現場試驗使用的方法,該方法接線簡單,但只能測出TA整體絕緣狀況,它所測的是一次對末屏、二次及地的介質損耗因數不能反映缺陷的具體部位。反接線法測出的介質損耗因數和電容值是C1與C2、C3的并聯值,對并聯結構可以將介質等效為電阻與無損電容并聯而成,其原理如圖2所示。

2、正接線測量

采用正接線法可測量一次繞組對末屏的介質損耗因數及電容量,接線圖如圖3所示。

從圖3可看出正接線的測試是一次繞組加壓,末屏接Cx線,由于測量臂阻抗比C2、C3、C4、C5的阻抗小得多,所以主要測量的是一次電容屏間的介質損耗因數及電容,C2、C3、C4、C5對被測的C1基本沒有影響,能真實反映一次主絕緣狀況。對末屏可以通過測量其絕緣電阻來檢測絕緣狀況。另外,值得一提的是用正接線測量主絕緣的介質損耗因數及電容可以不拆TA與開關、刀閘的連接線,只要在測試時保證開關處于分閘位,刀閘側不掛地線即可。這樣可以減小檢修班組的工作量,增加安全系數。

五、外界因素對兩種現場介損測量方法影響的比較

1、高壓引線的影響

反接線測量時高壓端及引線的對地雜散電容與被試品并聯,會帶來測量誤差,對于電容量只有幾百皮法的電容型TA主絕緣來說,測量誤差相對較大。正接線測量時高壓端及引線的對地雜散電容沒有接入測量回路,不會引起測量誤差。

2、濕度的影響

用正接線測量電容型TA時,濕度的影響原理如圖4所示。

測試電流不經過主體的表面電阻,只要保證末屏小套管表面干凈、不潮濕,可以完全排除主體瓷套(直接接地)表面電阻的影響,測量結果就不會受濕度的影響。反接線測量的結果是瓷套表面電阻與一次對其它的并聯值,其原理如圖5所示。

當濕度大時,絕緣表面臟污,表面形成水膜,Rb非常小,表面泄漏增大,使實測值增大。這種測量誤差是不可避免的。例如在孫村211單元、263單元的預試中,反接線的測試結果非常大,有的已超出了規程規定值,而正接線起到了很好的替代作用。孫村211單元、263單元正、反接線數值對比分別見表1、表2。

對220 kV、110 kV電容型TA共計90臺相進行了正、反兩種接線的測試,通過數據統計得到以下結論:

同一設備反接線測得的Cx大于正接線的有90臺相,占100%。DL/T 596 1996《電力設備預防性試驗規程》規定TA的電容量變化應在正負5%,由于反接線測量是主絕緣與一次對二次、二次對末屏的并聯值,后兩者的電容量遠小于主絕緣的電容量,所以反接線測得的電容量較大于正接線測得的電容量。由于現場用反接線測試時不拆刀閘側一次連接線,實測值應加上刀閘對地電容,所以反接線測得的電容量比正接線的大許多。經統計的90組正、反接線測量的差值絕大部分在60~90 pF之間。

六、綜合分析

正接線測量電容型TA主絕緣的介質損耗因數與反接線相比有以下優勢:

1、不受一次對二次繞組的介質損耗因數影響。

2、不受高壓端及引線對地雜散電容的影響。

3、不受空氣濕度的影響。

4、如果發現缺陷,能直接排除末屏受潮的可能性。

5、不用拆接設備的一次連接線,節省試驗時間,提高了工作效率和工作的安全性。

6、正接線測得的電容量是一次主絕緣的電容量,與出廠值可比,使試驗人員更容易從電容量上發現設備的缺陷。

七、結束語

綜上所述，本文主要對電容型電流互感器現場介損測量方法進行分析，

電容型電流互感器在電網運行當中發揮著非常重要的作用，所以在日常工作當中，我們應該充分的認識其重要性。本文主要通過兩個試驗對現場介損測量方法進行分析，作為電網工作人員，要及時發現運行中存在的隱患，及時的解決，才能夠保證電網運行的安全性和穩定性。

參考文獻：

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