套管介損測試

1、套管的介損試驗共9頁第3頁介質(zhì)損耗高壓套管的測試試驗接線及試驗設(shè)備介質(zhì)損耗因數(shù)的定義圖3-1絕緣介質(zhì)在交流電壓作用下的等值回路及相量圖眾所周知，在某一確定的頻率卞，介質(zhì)可用確定的電阻與一確定的電容并聯(lián)來等效，流 過介質(zhì)的電流由兩部分組成，lex為電容性電流的無功分量，Irx為電阻性電流的有功分量，介 質(zhì)的有功損耗將引起絕緣的發(fā)熱，同時介質(zhì)也存在著散熱，而發(fā)熱、散熱跟表面積等有關(guān)， 為此應(yīng)測試與體積相對無關(guān)的屋來判斷絕緣狀況，為此測試有功損耗除以無功損耗的值，此 比值即為介質(zhì)損耗因數(shù)。Q=U lexP=U Irx(3-1)從公式（3-1）可以看到圖3-1中介質(zhì)損耗因數(shù)即為介質(zhì)損失角5的正切值tg

2、S。試驗?zāi)康母邏禾坠苋肆坎捎糜图堧娙菪徒^緣結(jié)構(gòu)，這類絕緣結(jié)構(gòu)具有經(jīng)濟實用的優(yōu)點。但當絕緣 中的紙纖維吸收水分后，纖維中的B氫氧根之間的相互作用變?nèi)?，導電性能增加，機械性能 變差，這是造成絕緣破壞的重要原因。受潮的紙纖維中的水分，可能來自絕緣油，也可能來 自絕緣中原先存在的局部受潮部分，這類設(shè)備受潮后，介質(zhì)損耗因數(shù)會增加。液體絕緣材料如變壓器油，受到污染或劣化后，極性物質(zhì)增加，介質(zhì)損耗因數(shù)也會從清 潔狀態(tài)下的0.05%左右上升到0.5%以上。除了用介質(zhì)損耗因數(shù)的大小及變化趨勢判斷設(shè)備的絕緣狀況外，電容量的變化也可以發(fā) 現(xiàn)電容型設(shè)備的絕緣的損壞。如一個或幾個電容屏發(fā)生擊穿短路，電容量會明顯增加。由

3、此可見，測量絕緣介質(zhì)的介質(zhì)損耗因數(shù)及電容量町以有效地發(fā)現(xiàn)絕緣的老化、受潮、 開裂、污染等不良狀況。典型介損測試儀的原理接線圖從20年代即開始使用西林電橋測量tg5,目前介損測試電橋已向全自動、高精度、良好 抗干擾性能方向發(fā)展，比較經(jīng)典的有三種原理即西林型電橋、電流比較型電橋及M型電橋。 下面分別作簡要的介紹：（1）西林電橋的原理圖3-2所示正接法WWWJi反接法套管的介損試驗共9頁第#頁套管的介損試驗共9頁第#頁圖3-3圖3-2西林電橋的原理圖Z Z圖中當電橋平衡時，G顯示為零，此時才=不二R, Z4 根據(jù)實部虛部各相等可得： tg 5 = 3 R4C4（當 tg 5 16R4CR,時）根據(jù)R

4、3.C4.R1的值可計算得出迄5、 C的值。從原理上講，西林電橋測介質(zhì)損耗沒 有誤差，但由于分布電容是無所不在的， 尤其是Cn必須有良好的屏蔽，當反接法 時，必須屏蔽掉B點對地的分布電容，正 接法時，必須屏蔽掉C點與B點間的分布 電容，但由于屏蔽層的采用增加了 C4、 R4及R3兩端的分布電容帶來了新的誤差，以R3正接法為例，R3最 套管的介損試驗共9頁第6頁大值為lkG左右，當分布電容達10000PF時，對介損的影響為0.3%,為了消除這一分布電 容的影響，提高測試精度，試驗室采用雙屏蔽，如原理圖3-3所示。Us電位自動跟蹤S點電位，這樣R3對地的分布電容電流為零，從原理上消除了雜散電 容的

5、影響，但采用這種方式不能用于反接法，因為S點電位是高壓，在現(xiàn)場不可能使用。目前國內(nèi)外典型的西林電橋有QS1 （現(xiàn)場用）、QS37 （試驗室用）、瑞士 2801 （試驗室 用）。（2）電流比較型電橋電流比較型電橋的原理圖如圖3-4所示。1圖中T為壞形互感器,根據(jù)實部虛部相等有:O Kl 二 K2AaaKaa TXK3K4移相通過調(diào)節(jié)kl、CnKiCx=RxTcx13k2、k3使電橋達到平衡，即G的指示為零，根據(jù)磁k這種電橋因各線圈的等值阻抗較小，對地的分布電容影響很小，測試較為準確，由于T 是一互感器，諧波及電暈電流的影響很人，在現(xiàn)場使用與試驗室差別較大。這種電橋國內(nèi)有 QS30 等。（3）M型

6、電橋M型電橋的原理圖如圖3-5所示。A/Lf?圖3-5這種電橋是利用標準臂產(chǎn)生的電容電流與試品的電容電流相抵消，余下的即為阻性分量, 從而計算出介損值，具體分析如下：(/a=/n-R4k(kWl,其數(shù)值與可調(diào)電阻動觸頭的位置有關(guān)) B=(/ RX+/ CX)R3W = W A- W B= / N e R4 * k- / RX * R3- / CX * R3=(/ N * R4 * k- / CX * R3)- / RX * R3由于/n與/ex均超前于 900,為同相分量。當 In R4 k=Icx R33-2W有最小值，此時W=Irx R3 3-3通過式(32)可得Icx= 3-4R3其中，

7、k與g動觸頭的位置有關(guān)，當W調(diào)至最小值時，可以通過特有回路測得K,這樣 可測得lex值，同時可得到電容量的值。通過)式3獲得心(3-5)那么，tg = 可以算出tg5值。lex由于R, 2阻值較小，最人值為100Q,雜散分布電容的影響僅為西林電橋的1/10,且 R?、Ri的值較為固定，分布電容可以補償，可以進一步提高精度。當設(shè)備為一端接地時，M型電橋采用反接法，即在B點接地，此時如不采取措施，高壓 變壓器及高壓電纜對地電容就并聯(lián)在試品兩端，影響了測量精度，為此M型電橋的高壓電纜 及高壓變壓器均采用雙重屏蔽，如圖3-5中。Ce為高壓變壓器的耦合電容，直接并聯(lián)在高壓 線圈兩端，對測量沒有影響。電容

8、型套管的介損試驗方法電容型套管的最外層有末屏引出，試驗時可采用電橋正接法進行一次導桿對末屏的介損 及電容量測量。對于電容型套管末屏的介損測試，可采用電橋反接法測量末屏對地的介損和電容量，試 驗電壓加在末屏與套管油箱底箱之間，并將依次導桿接到電橋的“E”端屏蔽，試驗時所加的 電壓須根據(jù)末屏絕緣水平和電橋的測量靈敏度而定。一般可取23kVa電場干擾對介損測試結(jié)果的影響現(xiàn)場的干擾主要是電場及磁場干擾，電場干擾主要是外界帶電部分通過電橋臂耦合產(chǎn)生 電流流入測量臂；另一種干擾是磁場干擾，其主要是對橋體本身的感應(yīng)，隨著電磁屏蔽技術(shù) 的發(fā)展，這一干擾可以利用橋體的磁屏蔽層消除。卜面主要講述電場的影響型電橋為

9、例作簡要的介電場對測量的影響，對各種電橋來講，原理上是相同的，現(xiàn)以M 紹，對220kV套管來說，圖36為干擾對M型電橋影響的原理圖。正按修RxAA/Cg套管的介損試驗共9頁第#頁套管的介損試驗共9頁第7頁圖3-6正接法時，當高壓變壓器初級合閘后,200 kV高壓變壓器次級相對于一十的電源來講處于短路狀態(tài)（疊加法），可以認為流過Cn及試品臂的電流為零，也就可以認為干擾電流Ig對測 試沒有影響。當然由于干擾除對試品的頂部有影響，對試品中部亦有耦合，有較小的干擾， 所以正接法時，現(xiàn)場干擾很小。反接法時，高壓變壓器合上后，高壓變壓器次級相當于短路，試品或Cn阻抗很大，Ig主 要通過變壓器次級及氏到地，

10、那么Ig對測量的影響很大，所以反接法時，測試受外界電場干 擾很大。介質(zhì)損耗測量時電場干擾的抑制現(xiàn)場進行介質(zhì)損耗測量時抑制干擾的方法很多，常用有的屏蔽法、移相法、倒相法。 這三種方法，許多文獻上有過專門介紹，總的來說各有利弊。屏蔽法可以抑制外界電場 對試驗的干擾，缺點是比較麻煩，而且在一定程度上改變了被試品內(nèi)部的電場分布，因 此測屋結(jié)果與實際值有一定的差異；移相法測屋介質(zhì)損耗，測量值比較準確但需要有專 門的移相設(shè)備，同時測量也比較復雜；倒相法無需專門設(shè)備，操作方便，但當電場干擾 較人時，倒相后介質(zhì)損耗測屋值有可能出現(xiàn)負值。移相法與倒相法，都是在外界電場干 擾電流，與被試品電流;x幅值不變的情況下

11、，靠改變的相位，經(jīng)過簡單的數(shù)學計算 來比較準確地反映被試品的真實介質(zhì)損耗。另一類抑制電場干擾的方法是提高介質(zhì)損耗測量時的信噪比。由于,可以認為是恒 流源，而ix的幅值隨試驗電壓的增加而增加，故提高試驗電壓可以提高信噪比k=$, 從而起到抑制干擾電流、提高測屋精度的作用。但此種方法受到無損標準電容器耐受電 壓的限制，現(xiàn)場往往難以實施。（1）屏蔽法在設(shè)備上方放置一屏蔽罩，屏蔽罩接地，干擾則直接到地，不影響電橋的橋臂，但 這一方案實際使用很麻煩。（2）采用移相電源電橋電源采用移相電源，由于干 擾電流:g的相位不變，所以調(diào)節(jié)電源 的相位，:x相位便相應(yīng)的變化，當I x 與：g的相位一致時，5角測試受外

12、界 的影響很小。但這種方法設(shè)備較重， 較復雜，操作亦十分麻煩，現(xiàn)場使用 很不方便。（3）采用倒相法這是一種比較簡單的方法，測量 時將電源正、反倒相各測一次。由于套管的介損試驗共9頁第8頁干擾電源Ig的相位不變，分析時可認為電橋電源相位不變，即的相位不變，而jg作180。的反 相，如圖37所示。Irx _M2Urx + I”rx)_lex l/2(/,cx + /ncx)VcxigSi + IcxtgSi CJfgSi + CtgSi Vex + PexCT+CV套管的介損試驗共9頁第#頁套管的介損試驗共9頁第9頁由圖中可知:Cx+CvxCx=2這種方法從原理上可以完全消除干擾，但在干擾很大時，

13、tg5】、tg2可能很人且一正、 一負，但tgS卻很小,這樣tg長、tgc的測量誤差相對tg5來講己很大,對tgS測量的誤 差則很大。(4) 50%加壓法這是一種無需另加試驗設(shè)備.操作簡便，只需作簡單計算就可以比較準確地反映被 試品真實介質(zhì)損耗的方法。所謂50%加壓法，就是在政黨介質(zhì)損耗測試回路不變的情況下，將試驗電壓升到額 定試驗電壓，調(diào)節(jié)電橋平衡，測得第一組R3與tg5的值，即氏|與tgi,然后將試驗電壓 退到50%的額定試驗電壓，重新調(diào)節(jié)電橋平衡，測得另一組R3與tg5的值耘與tgC, 進行簡單計算，求取被試品真實介質(zhì)損耗的方法?，F(xiàn)以圖38為例分析如下：根據(jù)電橋平衡原理，可得有干擾電 壓

14、時的電橋平衡方程為：乙_ 1 _小 ZnR Zx ;UZe式中：乙=(+j gjCa ) 4Ra1jojCn圖3-8 1Zx=Rx+jojCxIT一一干擾電壓U外加試驗電壓Ze一一干擾電壓等值耦合阻抗設(shè)外施額定試驗電壓時調(diào)節(jié)電橋平衡，測得R烈、則電橋平衡方程為:(3-6)1 _ UZa/?31 Zx式中：乙 1= ( +j coCai ) R式中：Z41= ( +j (xCai)-1 /?4然后將試驗電壓降到50%的額定電壓，重新調(diào)節(jié)電橋平衡，測得出三、tg2,則電橋的平 衡方程為：(3-7)Z421 _ CTZ賦J云一 1 .-UZe2式中：Z42= ( coCai ) _1/?4求解式(3

15、6)、(3-7)得被試品的真實介質(zhì)損耗為:tg5 =/?31(3-8)套管的介損試驗共9頁第10頁2 1、Cx=R4Cn（ ）（3-9）A31 A 32套管的高電壓介損試驗高電壓介損試驗指試驗電壓高于一般試驗電壓（通常為10kV）,必須采用電橋正接法， 同時必須將套管的卞端置于具有足夠電氣強度的容器中，高壓介損測試的原理接線方式與10 kV電壓介損的正接法相同，進行高電壓介損測量時必須解決以下幾個關(guān)鍵技術(shù)問題：1）確定電源容量：2）選擇防電暈高壓引線；高壓引線對高壓介損測試結(jié)果的影響：高壓介損測試時對被試品所施加的電壓較高，如采用一般的細導線作為高壓引線，則導 線上就會有較重的電暈產(chǎn)生，電暈損耗通過雜散電容將被計入被試品的損耗值中，從而影響 被試品高壓介損隨電壓