套管介損測(cè)試

1、套管的介損試驗(yàn)共9頁(yè)第3頁(yè)介質(zhì)損耗高壓套管的測(cè)試試驗(yàn)接線及試驗(yàn)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(lái)等效，流 過(guò)介質(zhì)的電流由兩部分組成，lex為電容性電流的無(wú)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(shí)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(cè)試與體積相對(duì)無(wú)關(guān)的屋來(lái)判斷絕緣狀況，為此測(cè)試有功損耗除以無(wú)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(yàn)?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(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)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)?，?dǎo)電性能增加，機(jī)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(lái)自絕緣油，也可能來(lái) 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(huì)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(huì)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(shì)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(gè)或幾個(gè)電容屏發(fā)生擊穿短路，電容量會(huì)明顯增加。由

3、此可見(jiàn)，測(cè)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(kāi)裂、污染等不良狀況。典型介損測(cè)試儀的原理接線圖從20年代即開(kāi)始使用西林電橋測(cè)量tg5,目前介損測(cè)試電橋已向全自動(dòng)、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(jiǎn)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(yàn)共9頁(yè)第#頁(yè)套管的介損試驗(yàn)共9頁(yè)第#頁(yè)圖3-3圖3-2西林電橋的原理圖Z Z圖中當(dāng)電橋平衡時(shí)，G顯示為零，此時(shí)才=不二R, Z4 根據(jù)實(shí)部虛部各相等可得： tg 5 = 3 R4C4（當(dāng) tg 5 16R4CR,時(shí)）根據(jù)R

4、3.C4.R1的值可計(jì)算得出迄5、 C的值。從原理上講，西林電橋測(cè)介質(zhì)損耗沒(méi) 有誤差，但由于分布電容是無(wú)所不在的， 尤其是Cn必須有良好的屏蔽，當(dāng)反接法 時(shí)，必須屏蔽掉B點(diǎn)對(duì)地的分布電容，正 接法時(shí)，必須屏蔽掉C點(diǎn)與B點(diǎn)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(lái)了新的誤差，以R3正接法為例，R3最 套管的介損試驗(yàn)共9頁(yè)第6頁(yè)大值為lkG左右，當(dāng)分布電容達(dá)10000PF時(shí)，對(duì)介損的影響為0.3%,為了消除這一分布電 容的影響，提高測(cè)試精度，試驗(yàn)室采用雙屏蔽，如原理圖3-3所示。Us電位自動(dòng)跟蹤S點(diǎn)電位，這樣R3對(duì)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?yàn)镾點(diǎn)電位是高壓，在現(xiàn)場(chǎng)不可能使用。目前國(guó)內(nèi)外典型的西林電橋有QS1 （現(xiàn)場(chǎng)用）、QS37 （試驗(yàn)室用）、瑞士 2801 （試驗(yàn)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(shí)部虛部相等有:O Kl 二 K2AaaKaa TXK3K4移相通過(guò)調(diào)節(jié)kl、CnKiCx=RxTcx13k2、k3使電橋達(dá)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(duì)地的分布電容影響很小，測(cè)試較為準(zhǔn)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(chǎng)使用與試驗(yàn)室差別較大。這種電橋國(guó)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(dòng)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(dāng) In R4 k=Icx R33-2W有最小值，此時(shí)W=Irx R3 3-3通過(guò)式(32)可得Icx= 3-4R3其中，

7、k與g動(dòng)觸頭的位置有關(guān)，當(dāng)W調(diào)至最小值時(shí)，可以通過(guò)特有回路測(cè)得K,這樣 可測(cè)得lex值，同時(shí)可得到電容量的值。通過(guò))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(bǔ)償，可以進(jìn)一步提高精度。當(dāng)設(shè)備為一端接地時(shí)，M型電橋采用反接法，即在B點(diǎn)接地，此時(shí)如不采取措施，高壓 變壓器及高壓電纜對(duì)地電容就并聯(lián)在試品兩端，影響了測(cè)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(duì)測(cè)量沒(méi)有影響。電容

8、型套管的介損試驗(yàn)方法電容型套管的最外層有末屏引出，試驗(yàn)時(shí)可采用電橋正接法進(jìn)行一次導(dǎo)桿對(duì)末屏的介損 及電容量測(cè)量。對(duì)于電容型套管末屏的介損測(cè)試，可采用電橋反接法測(cè)量末屏對(duì)地的介損和電容量，試 驗(yàn)電壓加在末屏與套管油箱底箱之間，并將依次導(dǎo)桿接到電橋的“E”端屏蔽，試驗(yàn)時(shí)所加的 電壓須根據(jù)末屏絕緣水平和電橋的測(cè)量靈敏度而定。一般可取23kVa電場(chǎng)干擾對(duì)介損測(cè)試結(jié)果的影響現(xiàn)場(chǎng)的干擾主要是電場(chǎng)及磁場(chǎng)干擾，電場(chǎng)干擾主要是外界帶電部分通過(guò)電橋臂耦合產(chǎn)生 電流流入測(cè)量臂；另一種干擾是磁場(chǎng)干擾，其主要是對(duì)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(chǎng)的影響型電橋?yàn)?/p>

9、例作簡(jiǎn)要的介電場(chǎng)對(duì)測(cè)量的影響，對(duì)各種電橋來(lái)講，原理上是相同的，現(xiàn)以M 紹，對(duì)220kV套管來(lái)說(shuō)，圖36為干擾對(duì)M型電橋影響的原理圖。正按修RxAA/Cg套管的介損試驗(yàn)共9頁(yè)第#頁(yè)套管的介損試驗(yàn)共9頁(yè)第7頁(yè)圖3-6正接法時(shí)，當(dāng)高壓變壓器初級(jí)合閘后,200 kV高壓變壓器次級(jí)相對(duì)于一十的電源來(lái)講處于短路狀態(tài)（疊加法），可以認(rèn)為流過(guò)Cn及試品臂的電流為零，也就可以認(rèn)為干擾電流Ig對(duì)測(cè) 試沒(méi)有影響。當(dāng)然由于干擾除對(duì)試品的頂部有影響，對(duì)試品中部亦有耦合，有較小的干擾， 所以正接法時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)干擾很小。反接法時(shí)，高壓變壓器合上后，高壓變壓器次級(jí)相當(dāng)于短路，試品或Cn阻抗很大，Ig主 要通過(guò)變壓器次級(jí)及氏到地，

10、那么Ig對(duì)測(cè)量的影響很大，所以反接法時(shí)，測(cè)試受外界電場(chǎng)干 擾很大。介質(zhì)損耗測(cè)量時(shí)電場(chǎng)干擾的抑制現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行介質(zhì)損耗測(cè)量時(shí)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(xiàn)上有過(guò)專門(mén)介紹，總的來(lái)說(shuō)各有利弊。屏蔽法可以抑制外界電場(chǎng) 對(duì)試驗(yàn)的干擾，缺點(diǎn)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(chǎng)分布，因 此測(cè)屋結(jié)果與實(shí)際值有一定的差異；移相法測(cè)屋介質(zhì)損耗，測(cè)量值比較準(zhǔn)確但需要有專 門(mén)的移相設(shè)備，同時(shí)測(cè)量也比較復(fù)雜；倒相法無(wú)需專門(mén)設(shè)備，操作方便，但當(dāng)電場(chǎng)干擾 較人時(shí)，倒相后介質(zhì)損耗測(cè)屋值有可能出現(xiàn)負(fù)值。移相法與倒相法，都是在外界電場(chǎng)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(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算 來(lái)比較準(zhǔn)確地反映被試品的真實(shí)介質(zhì)損耗。另一類抑制電場(chǎng)干擾的方法是提高介質(zhì)損耗測(cè)量時(shí)的信噪比。由于,可以認(rèn)為是恒 流源，而ix的幅值隨試驗(yàn)電壓的增加而增加，故提高試驗(yàn)電壓可以提高信噪比k=$, 從而起到抑制干擾電流、提高測(cè)屋精度的作用。但此種方法受到無(wú)損標(biāo)準(zhǔn)電容器耐受電 壓的限制，現(xiàn)場(chǎng)往往難以實(shí)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(shí)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(dāng)I x 與：g的相位一致時(shí)，5角測(cè)試受外

12、界 的影響很小。但這種方法設(shè)備較重， 較復(fù)雜，操作亦十分麻煩，現(xiàn)場(chǎng)使用 很不方便。（3）采用倒相法這是一種比較簡(jiǎn)單的方法，測(cè)量 時(shí)將電源正、反倒相各測(cè)一次。由于套管的介損試驗(yàn)共9頁(yè)第8頁(yè)干擾電源Ig的相位不變，分析時(shí)可認(rèn)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(yàn)共9頁(yè)第#頁(yè)套管的介損試驗(yàn)共9頁(yè)第9頁(yè)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(shí)，

13、tg5】、tg2可能很人且一正、 一負(fù)，但tgS卻很小,這樣tg長(zhǎng)、tgc的測(cè)量誤差相對(duì)tg5來(lái)講己很大,對(duì)tgS測(cè)量的誤 差則很大。(4) 50%加壓法這是一種無(wú)需另加試驗(yàn)設(shè)備.操作簡(jiǎn)便，只需作簡(jiǎn)單計(jì)算就可以比較準(zhǔn)確地反映被 試品真實(shí)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(cè)試回路不變的情況下，將試驗(yàn)電壓升到額 定試驗(yàn)電壓，調(diào)節(jié)電橋平衡，測(cè)得第一組R3與tg5的值，即氏|與tgi,然后將試驗(yàn)電壓 退到50%的額定試驗(yàn)電壓，重新調(diào)節(jié)電橋平衡，測(cè)得另一組R3與tg5的值耘與tgC, 進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算，求取被試品真實(shí)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(shí)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(yàn)電壓Ze一一干擾電壓等值耦合阻抗設(shè)外施額定試驗(yàn)電壓時(shí)調(diào)節(jié)電橋平衡，測(cè)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(yàn)電壓降到50%的額定電壓，重新調(diào)節(jié)電橋平衡，測(cè)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(shí)介質(zhì)損耗為:tg5 =/?31(3-8)套管的介損試驗(yàn)共9頁(yè)第10頁(yè)2 1、Cx=R4Cn（ ）（3-9）A31 A 32套管的高電壓介損試驗(yàn)高電壓介損試驗(yàn)指試驗(yàn)電壓高于一般試驗(yàn)電壓（通常為10kV）,必須采用電橋正接法， 同時(shí)必須將套管的卞端置于具有足夠電氣強(qiáng)度的容器中，高壓介損測(cè)試的原理接線方式與10 kV電壓介損的正接法相同，進(jìn)行高電壓介損測(cè)量時(shí)必須解決以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題：1）確定電源容量：2）選擇防電暈高壓引線；高壓引線對(duì)高壓介損測(cè)試結(jié)果的影響：高壓介損測(cè)試時(shí)對(duì)被試品所施加的電壓較高，如采用一般的細(xì)導(dǎo)線作為高壓引線，則導(dǎo) 線上就會(huì)有較重的電暈產(chǎn)生，電暈損耗通過(guò)雜散電容將被計(jì)入被試品的損耗值中，從而影響 被試品高壓介損隨電壓