电流互感器介质损耗角正切值

培训科目2电流互感器介质损耗角正切值tanδ的测试（JN18-2-2-04）【模块描述】本模块介绍电流互感器介质损耗角正切值tanδ的测试方法和技术要求。通过测试工作流程的介绍，掌握电流互感器介质损耗角正切值tanδ测试前的准备工作和相关安全、技术措施、测试方法、技术要求及测试数据分析判断。【正文】一、测试目的电流互感器介质损耗角正切值tanδ的测试能灵敏地发现油浸链式和串级绝缘结构电流互感器绝缘受潮、劣化及套管绝缘损坏等缺陷，对油纸电容型电流互感器由于制造工艺不良造成电容器极板边缘的局部放电和绝缘介质不均匀产生的局部放电、端部密封不严造成底部和末屏受潮、电容层绝缘老化及油的介电性能下降等缺陷，也能灵敏地反映。所以介质损耗角正切值tanδ是判定电流互感器绝缘介质是否存在局部缺陷、气泡、受潮及老化等的重要指标。二、测试仪器、设备的选择tanδ的测试可选用QSl型高压西林电桥或数字式自动介损测试仪。所选仪器必须符合《高压介质损耗测试仪通用技术条件》（DL/T962）要求，并按期进行校验，保证其测量准确性。三、危险点分析及控制措施1．防止高处坠落应使用专用绝缘梯上下，在电流互感器上作业应系好安全带。对220kV及以上电流互感器，需解开高压引线时，宜使用高处作业车（或高处检修作业架），严禁徒手攀爬电流互感器。2．防止高处落物伤人高处作业应使用工具袋，上下传递物件应用绳索拴牢传递，严禁抛掷。3．防止人员触电拆、接试验接线前，应将被试设备对地充分放电，以防止剩余电荷、感应电压伤人及影响测量结果。试验仪器的金属外壳应可靠接地，仪器操作试验人员必须站在绝缘垫上或穿绝缘鞋操作仪器。测试前应与检修负责人协调，不允许有交叉作业。四、测试前的准备工作1．了解被试设备现场情况及试验条件查勘现场，查阅相关技术资料，包括该设备历年试验数据及相关规程等，掌握该设备运行及缺陷情况。2．测试仪器、设备准备选择合适的QSl型高压西林电桥、标准电容、操作箱、10kV升压器（或数字式自动介质损耗测试仪）、测试线、温（湿）度计、放电棒、接地线、梯子、安全带、安全帽、电工常用工具、试验临时安全遮栏、标示牌等，并查阅测试仪器、设备及绝缘工器具的检定证书有效期。3．办理工作票并做好试验现场安全和技术措施向其余试验人员交代工作内容、带电部位、现场安全措施、现场作业危险点，明确人员分工及试验程序。五、现场测试步骤及要求（一）油浸链式和串级式电流互感器电容量及tanδ的测试链式结构电流互感器一次和二次绕组互相垂直，一次和二次绕组上都包着油纸绝缘，一、二次绕组绝缘各占主绝缘的一半，绝缘包扎不能保证连续性，易产生间隙，使电场不均匀，故主要适用于35kV的互感器。链式结构电流互感器一、二次绕组之间和对地电容较小，所以高压对地电容对测量影响较大。链式电流互感器结构，如图ZYl800503002-1所示。1．测试接线油浸链式和串级结构电流互感器现场测试时，可按一次对二次绕组采用高压电桥正接线测量，也可按一次对二次绕组及外壳采用高压电桥反接线测量。采用正接线时，桥体处于低压，屏蔽接地，对地寄生电容影响小，测量准确，操作安全方便，适用于电流互感器一、二次间绝缘测量和判断。在测量时，一次短接后接高压，二次短接后接电桥Cx端，电流互感器外壳接地。采用正接线测试tanδ的原理接线如图ZYl800503002-2所示。采用反接线时，桥体处于高压，高压电极及引线对地寄生电容影响大，尤其对电容较小的试品。反接线可以反映电流互感器一次对二次及地的绝缘状况，对电流互感器套管内外壁和绝缘支架的绝缘状况反映也较灵敏。测量时一次绕组短接后接电桥Cx端，二次各绕组短接后接地，电流互感器外壳接地。采用反接线测试tanδ的原理接线如图ZYl800503002-3所示。2．测试步骤将电流互感器外壳接地，使用放电棒对电流互感器绕组放电接地，拆除一次、二次连接线，一次、二次绕组分别短接。按图ZYl800503002-2或图ZYl800503002-3进行接线。检查Cx芯线和屏蔽层是否相碰、δ值，读取测试数据：降压过程中在相应各点电压下测试tanδ值，读取测试数据。测试完毕后，将高压降到零，立即切断电源，将被试品放电接地。恢复电流互感器一、二次连接线，特别注意末屏接地引线的恢复。4．变频谐振升压法主绝缘高电压电容量和介损测试简介主绝缘高电压电容量和介损测试，除以上工频试验变压器升压法外，便携式变频谐振升压法在现场也得到应用，解决了电流互感器现场高压介损测量电源的问题。变频谐振升压法利用电流互感器与电抗器阻抗的不同性质，利用串联谐振原理获得高电压，使高压电源体积大大减小。现场应用时，电抗器上采用多抽头方式，感抗尽量接近互感器的容抗，以便回路尽量工作在50Hz左右。变频谐振升压法原理接线如图ZYl800503002-8所示。六、测试注意事项（1）测试应在良好的天气，湿度小于80％，互感器本体及环境温度不低于+5℃的条件下进行。（2）互感器表面脏污、潮湿时，应采取擦拭和烘干等措施以减少表面泄漏电流的影响。互感器电容量较小时，加屏蔽环会影响电场分布，不宜采用。（3）测试前，应先测试被试品的绝缘电阻，其值应正常。（4）互感器附近的木梯、架构、引线等所形成的杂散损耗，会对测量结果产生较大影响，应予拆除。高压引线与被试互感器的角度应尽量大，尽量远离被试品法兰，有条件时高压引线最好自上部向下引到试品，以免杂散电容影响测量结果，同时注意电场、磁场干扰。（5）电桥本体用截面较大的裸铜导线可靠接地。被试电流互感器外壳可靠接地，电桥本体应直接与被试互感器外壳或接地点连接且尽量短。（6）在测量电流互感器末屏介质损耗和电容量时，所加电压不得超过该末屏的承受电压。七、测试结果分析及报告编写（一）测试结果分析1．测试标准及要求（1）交接试验时，对电压等级为35kV及以上的电流互感器进行介质损耗角正切值tanδ。测量电压为10kV，tanδ值不应大于表ZYl800503002-1中数据。表ZYl800503002-1交接试全时电流互感器tanδ(%)限值额定电压设备种类20-35kV66-110kV220kV330-500kV油浸式电流互感器2.50.80.60.5注硅脂及其他干式电流互感器0.50.50.5-油浸式电流互感器末屏2注：此表主要适用于油浸式电流互感器。SF6气体绝缘和环氧树脂绝缘结构电流互感器不适用，注硅脂等干式电流互感器可以参照执行。（2）预防性试验时，电流互感器tanδ（%）值不应大于表ZY1800503002-2中的数值，且与历年数据比较，不应有显著变化。表ZY1800503002-2预防性试验时电流互感器tanδ（%）限值电压等级（kV）20～3566～100220330～500大修后油纸电容型--1.00.70.6充油型3.02.0----胶纸电容型2.52.0----运行中油纸电容型1.00.80.7充油型3.52.5----胶纸电容型3.02.5----油浸式电流互感器末屏2（3）状态检修试验时，请参照《输变电设备状态检修试验规程》（Q/GDW188-2008）执行。表ZY1800503002-3状态检修时电流互感器tanδ（%）限值额定电压72.5/160kV252/363kV≥500kV固体绝缘或油纸绝缘tanδ（%）≤0.8≤0.7≤0.6聚四乙烯缠绕绝缘≤0.5电流互感器末屏≤1.5（4）电容式电流互感器主绝缘为油纸绝缘，油纸绝缘的介质损耗与温度的关系取决于油与纸的综合特性。油属于非（弱）极性介质，其损耗随着温度升高而增大。纸属于极性介质，其损耗在-40～60℃内随着温度升高而减少。根据电流互感器油与纸的综合特性，介质损耗变化很小，所以一般不进行温度换算。但是，当受潮时电流互感器介质损耗随着温度升高而明显增大。2、测试结果分析tanδ和电容量不应超过规程规定值，测试数据与原始值相比不应有显著变化，一般应小于30％（复合外套干式电容型TA、SF6TA的介损值参考制造厂）。（1）油浸链式和串级式电流互感器由于电流互感器等效电容很小，易于受电场干扰，利用倒相法等方法测得的数据应进行计算分析。判断绝缘状况时应采用正接线测试值，因为P=U2ωCtanδ（ZY1800503002-1）式中P——功率损耗，W；U——测试电压，V；ω——角频率；tanδ——介质耗角正切值；c——被试品等效电容，F，即（ZY1800503002-2）式中ε——介电系数，F/m；S——电容器极板面积，m2；d——电容器极间距离，m；根据式（Z1）和式（ZY1800503002-2）得出（ZY1800503002-3）人们一般将称作为损耗因数。功率损耗P的大小直接与介质的和tanδ的乘积成正比。在反接线时，因互感器的等效电容很小，高压对地电容影响较大，高压对地主要是空气，空气的介电系数近似为1，空气的tanδ≈0.1，tanδ≈0.1损耗因数很小，可称作小损耗因数。在小损耗因数影响下，根据式（ZY1800503002-4）可以看出，由于C1的存在且C1tanδ1，即（ZY1800503002-4）式中C1—互感器一次对空气等效电容，pF；tanδ1—互感器一次对空气介质损耗角正切值；C2—互感器一次对二次等效电容，pF；tanδ：——互感器一次对二次介质损耗角正切值。正接线测试时屏蔽接地，一次杂散电容C1被屏蔽掉，消除了小损耗因数的影响，所以分析和判断时，应采用正接线测量更容易发现绝缘故障。（2）电容型电流互感器。1）电容型电流互感器受潮缺陷。电容型电流互感器因结构原因受潮后，水分容易沉积在底部，随着受潮程度的加深，水分逐渐沿着主绝缘表面往上部和内部发展，根据受潮程度不同表现如下：一是，电流互感器轻度受潮时，主屏介质损耗变化小，末屏对地绝缘电阻较低、末屏对地介质损耗增大。二是，电流互感器严重进水受潮时，末屏绝缘电阻进一步降低、末屏介质损耗进一步增大。主屏介质损耗变化不明显，如水分渗透到端屏，主屏介质损耗变化较明显。三是，电流互感器深度受潮时，主屏介质损耗增大，末屏绝缘电阻更低、末屏介质损耗更大。2）利用tanδ与电压的关系曲线分析判断电流互感器绝缘状况。GB50150--2006规定：当对电流互感器绝缘性能有怀疑时，可采用高压法进行试验，试验电压在（0．5～1）范围内。在进行电容型电流互感器tanδ分析时，不仅要看绝对值，还要看不同试验电压下的tanδ变化值。电流互感器绝缘良好时，在一定电压范围内tanδ一般随着电压升高变化很小，如图ZYl800503002-9（a）所示。绝缘有缺陷时tanδ变化则较显著，绝缘受潮介质损耗增加使绝缘温度增高，造成tanδ迅速加大，电压下降时由于介质损耗增大导致介质发热，使损耗增加而不能回到原来响应电压下的tanδ数值，如图ZYl800503002-9（b）所示。在绝缘产生局部放电时，tanδ不随电压升高，当达到局部放电起始电压时tanδ急剧增加，当电压下降到局放熄灭电压时，曲线重合。熄灭电压越低，绝缘局部缺陷越严重。绝缘产生气隙局部放电的tanS=f（U）曲线如图ZYl800503002-9（c）所示。电流互感器主绝缘含有离子型杂质会造成随着试验电压升高tanδ下降的情况，在交流电场下，随着电场的加强，离子运动速度加快，离子在纸层间或油中的迁移被阻拦，表现在电流上为有功分量波形畸变，有功电流波形畸变后超前电压一个角度，使tanδ减小。一般为制造和检修质量问题，多为干燥不彻底，潮气浸入绝缘内部，或油被污染等情况造成的，如图ZYl800503002-9（d）所示。（3）高压电容量和介质损耗测试时并联电阻Rb和tanδ及电容量Cx的计算。扩大量程10倍（n=10）时，R4b=1000/π，Rb、tanδ及电容量Cx的计算式为Rb=R4/（n-1）=3184/（10-1）=3538（Ω）（ZYl800503002-5）tanδ=tanδb/nCx=Cxb/n式中R4：——Z4桥臂标准电阻（10000/π），Ω；R4b——R4与Rb并联后的阻值，Ω；tanδb——并联电阻后的介损值，％；Cxb——并联电阻后的电容值，pF。（4）电流互感器tanδ综合判断。将测试值和规程值比较、与被试品历年数据比较、与同类设备测试数据比较，并观察测试数据变化趋势、观察测试数据变化速率、观察电容量变化，必要时测量介质损耗与电压变化曲线，若测试数据变化明显，应配合其他试验进行综合判断。在测量介质损耗角正切值时，产生负值的情况很容易碰到，一般介质损耗角出现负值的原因有下面几条：1）仪器接地不好；2）标准电容器受潮；3）高压引线和测量线没有完全接触到导体；4）现场干扰；5）也有可能是干扰过大的原因导致。总之一般来讲出现介损值为负数的情况不是太有可能是CVT设备本身的问题，而是测量问题。（二）测试报告编写测试报告填写应包括测试设备运行编号、测试时间、测试人员、天气情况、环境温度、湿度、使用地点、电流互感器参数、测试结果、测试结论、试验性质（交接试验、预防性试验、检查、施行状态检修的应填明例行试验或诊断试验）、测试设备的型号、出厂编号，备注栏写明其他需要注意的内容，如是否拆除引线等。八、案例一台电流互感器型号为LCWD-110，使用QSl电桥测量tanδ和电容量，采用反接线测试时，一次对地杂散电容C1=25pF，tanδ=0.1；一次对二次及地C2=57pF