电容型电流互感器现场介损测量方法分析

2014-12-25詹海

城市建设理论研究 2014年37期

关键词：电流互感器测量方法

詹海

摘要：本文主要对电容型电流互感器现场介损测量方法进行了分析，首先电流互感器结构以及电容型电流互感器设备概况进行了分析；然后对电桥反接线测量和正接线测量方法进行分析；最后根据试验对两种方法进行了比较，并且做出了总结。

关键词：电容型、电流互感器、现场介损、测量方法

中图分类号： TM452 文献标识码： A

一、前言

电流互感器就是把电流幅值较大的一次电流通过一定的变比转换为电流幅值较小的二次电流，用来进行电厂或线路的保护、测量工作。在高压试验中,介质损耗因数是一个重要测试项目，它主要是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，它可以有效的是评定设备绝缘的受潮参数，同时对存在严重局部放电或绝缘油劣化等也有反应。

二、电流互感器结构

电流互感器的主要部件包括一次绕组、二次绕组、铁芯和绝缘介质。绝缘介质包括油浸式、SF6气体和固体介质。电流互感器的一次绕组串联于被测的一次线路，二次绕组与测量仪表或继电器的电流线圈串联。电流互感器一次绕组匝数少，二次绕组匝数多，测量仪表和继电器等电流线圈阻抗很小，所以正常运行时电流互感器是接近短路状态的，且二次回路不允许开路，必须可靠接地。

电流互感器一次和二次额定电流之比，叫做电流互感器的额定互感比：Kn=11n/12n。一次线圈额定电流11n是标准的，二次线圈额定电流12n分为5A、1A或0.5A，所以电流互感器额定互感比也是标准的。Kn还可以近似地表示为互感器一次和二次线圈的匝数比，即：Kn =N1 / N2，式中N1、N2分别为一次和二次线圈的匝数。电流互感器的目的是为了安全可靠的测量比较大的电流，它的二次绕组电流由一次电流感应得到，因为为了平衡一次绕组产生的磁势，二次绕组会产生相应的磁势。如果二次开路，则其阻抗无限大，二次绕组电流为零，那么磁势也等于零，那么一次绕组电流会全部用来激磁，无法被二次绕组产生的磁势所平衡，将带来铁芯的严重过饱和。铁心磁场过饱和会令铁损过大，电流互感器铁心和线圈发热，绝缘会因为温度过高而烧毁，另外在铁芯中会感应出剩磁，会加大互感器二次绕组的误差。更为严重的情况是交变磁通原本的正弦波改变成梯形波，此时过高的磁通变化率会在二次线圈上感应出很高的电压，其幅值可能达到几千伏，这种高压作用在二次线圈和二次回路上，会对人身和设备都造成严重的威胁，所以电流互感器在任何时候都不允许二次侧开路运行。

三、电容型电流互感器设备概况

1、设备结构

电容型电流互感器(以下简称电容型TA)是电容均匀分布的油浸纸绝缘产品,其内部结构是采用10层以上同心圆形电容屏围成的"U"形,其中,各相邻电屏间绝缘厚度彼此相等,且电容屏端部长度从里往外成台阶状排列,最外层有末屏引出。由于其一次回路轴向及径向电场分布均匀,主绝缘结构合理并得到充分的利用,因此电容型TA的整体结构非常紧凑。

2、设备运行情况

目前,某供电公司在网运行220 kV电容型TA153台相,110 kV777台相,自20世纪80年代至今一直用反接线测试电容型TA的tanD及电容量,这主要是因为反接线的试验接线较简便,并且测试数据有历史可比性。但经过多年的测试发现正接线更能有效地发现电容型TA的绝缘缺陷,同时可以不拆TA的高压引线直接进行测量。

四、现场介损测量方法分析

1、电桥反接线测量

采用该方法可测量一次对其它的介质损耗因数及电容量,接线图如图1所示

反接线法是目前现场试验使用的方法,该方法接线简单,但只能测出TA整体绝缘状况,它所测的是一次对末屏、二次及地的介质损耗因数不能反映缺陷的具体部位。反接线法测出的介质损耗因数和电容值是C1与C2、C3的并联值,对并联结构可以将介质等效为电阻与无损电容并联而成,其原理如图2所示。

2、正接线测量

采用正接线法可测量一次绕组对末屏的介质损耗因数及电容量,接线图如图3所示。

从图3可看出正接线的测试是一次绕组加压,末屏接Cx线,由于测量臂阻抗比C2、C3、C4、C5的阻抗小得多,所以主要测量的是一次电容屏间的介质损耗因数及电容,C2、C3、C4、C5对被测的C1基本没有影响,能真实反映一次主绝缘状况。对末屏可以通过测量其绝缘电阻来检测绝缘状况。另外,值得一提的是用正接线测量主绝缘的介质损耗因数及电容可以不拆TA与开关、刀闸的连接线,只要在测试时保证开关处于分闸位,刀闸侧不挂地线即可。这样可以减小检修班组的工作量,增加安全系数。

五、外界因素对两种现场介损测量方法影响的比较

1、高压引线的影响

反接线测量时高压端及引线的对地杂散电容与被试品并联,会带来测量误差,对于电容量只有几百皮法的电容型TA主绝缘来说,测量误差相对较大。正接线测量时高压端及引线的对地杂散电容没有接入测量回路,不会引起测量误差。

2、湿度的影响

用正接线测量电容型TA时,湿度的影响原理如图4所示。

测试电流不经过主体的表面电阻,只要保证末屏小套管表面干净、不潮湿,可以完全排除主体瓷套(直接接地)表面电阻的影响,测量结果就不会受湿度的影响。反接线测量的结果是瓷套表面电阻与一次对其它的并联值,其原理如图5所示。

当湿度大时,绝缘表面脏污,表面形成水膜,Rb非常小,表面泄漏增大,使实测值增大。这种测量误差是不可避免的。例如在孙村211单元、263单元的预试中,反接线的测试结果非常大,有的已超出了规程规定值,而正接线起到了很好的替代作用。孙村211单元、263单元正、反接线数值对比分别见表1、表2。

对220 kV、110 kV电容型TA共计90台相进行了正、反两种接线的测试,通过数据统计得到以下结论:

同一设备反接线测得的Cx大于正接线的有90台相,占100%。DL/T 596 1996《电力设备预防性试验规程》规定TA的电容量变化应在正负5%,由于反接线测量是主绝缘与一次对二次、二次对末屏的并联值,后两者的电容量远小于主绝缘的电容量,所以反接线测得的电容量较大于正接线测得的电容量。由于现场用反接线测试时不拆刀闸侧一次连接线,实测值应加上刀闸对地电容,所以反接线测得的电容量比正接线的大许多。经统计的90组正、反接线测量的差值绝大部分在60~90 pF之间。

六、综合分析

正接线测量电容型TA主绝缘的介质损耗因数与反接线相比有以下优势:

1、不受一次对二次绕组的介质损耗因数影响。

2、不受高压端及引线对地杂散电容的影响。

3、不受空气湿度的影响。

4、如果发现缺陷,能直接排除末屏受潮的可能性。

5、不用拆接设备的一次连接线,节省试验时间,提高了工作效率和工作的安全性。

6、正接线测得的电容量是一次主绝缘的电容量,与出厂值可比,使试验人员更容易从电容量上发现设备的缺陷。

七、结束语

综上所述，本文主要对电容型电流互感器现场介损测量方法进行分析，

电容型电流互感器在电网运行当中发挥着非常重要的作用，所以在日常工作当中，我们应该充分的认识其重要性。本文主要通过两个试验对现场介损测量方法进行分析，作为电网工作人员，要及时发现运行中存在的隐患，及时的解决，才能够保证电网运行的安全性和稳定性。

参考文献：