电压互感器介质损耗因数试验分析

高奎

摘 要：文章介绍了电压互感器介质损耗因数测试中所采用试验方法，并且分析了工作中电压互感器介质损耗因数试验中的各种影响因素、判断标准及注意事项等，最后提出了有效的试验办法，并提供了一些具体做法和建议。

关键词：介质损耗；因数判断标准；在线监测

前言

在电力系统中，35kV及以上的户外电压互感器，由于产品结构、安装质量、长期运行等方面的原因，有时会受到电场、热效应、化学腐蚀以及环境条件等因素的影响，其绝缘品质将逐渐劣化，很有可能导致绝缘的破坏，甚至发生爆炸，危及生命财产安全。介质损耗的大小是衡量绝缘性能的一项重要指标，下面我们主要针对电压互感器介质损耗因数的试验方法进行分析，结合工作中的实际经验对电压互感器得出正确结论并做出正确处理。

1 测量绕组的介质损耗因数tanδ

在测量20kV及以上电压互感器一次绕组连同套管的介质损耗因数tanδ时，可以灵敏地发现绝缘受潮、劣化及套管绝缘损坏等。

在测量全绝缘电压互感器绕组的介质损耗因数tanδ的试验方法。测量时一次绕组首尾端短接后加电压，其余绕组首尾端短接接地。测量结果应不能大于规定的数值。

测量分级绝缘电压互感器绕组的介质损耗因数tanδ的试验方法，通常有下列几种。

一是常规法。所谓常规反接法测量的内容是以下三部分绝缘的介质损耗因数：（1）一次静电屏对二、三次绕组之间的绝缘值；（2）一次绕组对对二、三次绕组两端的绝缘值；（3）绝缘支架对地绝缘值。这种方法的缺点是：它能主要是反映一次静电屏对二、三次绕组间绝缘的介质损耗因数的，试验电压低。特别是串级式电压互感器高压绕组接地端的绝缘水平较低，制造厂设计时考虑的试验电压为2000V，所以在预防性试验中对该处的试验电压不能过高，仅能施加1600V电压左右。

二是自激法。这种接线的电压分布与电压互感器工作时的电压分布一致，X端对地的介质损耗处于屏蔽状态，一次绕组对二、三次绕组端绝缘和绝缘支架对地绝缘的介质损耗因数均能准确测出，它比常规法灵敏准确。其缺点主要有：低压励磁能够引起一次绕组的电压的相位偏移，能导致测量误差，容易受空间电场干扰，要注意测量环境。

三是末端屏蔽法。测量一次绕组对二、三次绕组的tanδ。末端屏蔽法是《规程》建议采用的方法，测量时互感器一次绕组A端加压，末端X接电桥屏蔽。由于X端机底座法兰接地，小瓷套管接线端子绝缘板受潮、脏污、裂纹等产生的测量误差都可以被屏蔽掉，一次静电屏对二、三次绕组以及绝缘支架的介质损耗因数基本测不到的，只能测量下铁芯柱上一次绕组对二次、三次绕组的介质损耗因数，该处是最容易受潮的部位，又是运行中长期承受高电压的部分，因此测量该处的介质损耗因数特别重要。

2 影响测量tanδ的因素

在现场测试tanδ数值，因为被试物受电路中磁场和电场表面泄露的影响，使得测试tanδ值不准确。同时，被试品绝缘材料、环境和运行状况温度不同，结构不同，测得tanδ值也不尽相同，因此要在测试中，能正确地得出tanδ值大小，必须排除外界所有因素干扰，必须将不同温度下的tanδ值进行换算，获得真实被试品tanδ值，作为判断被试品绝缘的依据。在现场试验中，主要采用以下几种方法进行测量。

2.1 消除电场干扰

2.1.1 屏蔽法。这种方法只适于试品体积小的设备和仪表。试验中，将试品用金属罩或金属网全部罩住，再将金属网罩接入屏蔽E处或直接接地，让所有干扰电流不流进测量系统中，只进入屏蔽金的属罩或金属网或直接入接地体，这样做可使tanδ值不基本受外界电场影响。

2.1.2 倒相法。所谓倒相法是将试验电源的选取轮流由A、B、C三相分别选择，并且每相又在正反两种极性下测出试品介损数值，然后在三相中选取差值最小的一种数值，然后我们取其平均值，定为作为试品的介损值。

2.1.3 移相法。在干扰电源一定时，干扰电源电流的相位也应该是一定的，我们可以采用移相器使试验，电源进入CX中的电流是可变的，通过来调节移相器，再使干扰电源的电流与进入CX中的电流同相或反相，这样测得的tanδ值与真实值一致，最后反相再测几次，取其平均数值。移相法与倒相法比较，倒相法每次倒相只能将试验电源相位移相120°，移相法可利用移相器使试验电源从0°-360°范围内变化，目前所以比较精确的方法是移相法。

2.2 消除表面泄漏

如果试品电容量较小且表面受潮脏污，这时消除表面泄漏对tanδ值的影响是非常重要的。在现场试验时，常用软裸金属线紧贴试品表面绕成屏蔽环，再与电桥的屏蔽相接，使表面泄漏电源不经桥臂而直接引回电源处。屏蔽环的装设应尽量靠近CX接线端，这样以减小对原电场分布的改变。

2.3 如何消除电磁干扰

在做介质损耗因数试验前，应该先检查是否有磁场干扰的存在。对于QS1电桥其方法是接通电桥电源后，让检流计开关在断开位置，然后观察光带有无扩展的宽度。假如有有磁场干扰存在，为了减少干扰，通常做法是使电桥远离干扰源，或使电桥在原地移动，来观察光带扩展的情况，再取其最小扩展宽度位置进行试验。试验时读取检流计在“接通1”和“接通2”情况下所测结果的平均值。现在我们用介质损耗因数测试仪的自动化程度较高，测试时，在仪器内部首先进行的就是电磁干扰的处理，比QS1电桥方便了很多。

3 电压互感器试验结果分析

电磁干扰及温度对tanδ值测量值有影响，试验电压、试品电容对tanδ值的影响也是存在的。一般来说，tanδ值与介质温度、湿度、表面脏污、缺陷体积大小有一定关系，对tanδ的分析，可判断绝缘普遍受潮、绝缘油或固体有机绝缘材料普遍老化、绝缘强度降低。观察tanδ与试验电压关系曲线，可以判定绝缘介质中是否存在气隙。

4 互感器的在线监测

随着计算机技术及电子技术的飞速发展，在线监测互感器的介质损耗因数已成为判断其绝缘状况的有效手段，而且这对于保证电力设备的可靠运行及降低设备的运行费用都是很有意义的。

介质损耗因数的在线监测：介质损耗因数的在线监测有末端屏蔽法和末端加压法等。所谓末端屏蔽法就是监测铁芯对二、三次绕组端部的绝缘情况。因为一次绕组外静电屏与一次绕组端点X（接地）相连接，这时X点是电桥测量的屏蔽点，因此铁芯对二、三次绕组端部的电力线要一定绕过静电屏。现场测量的电容量较小一般仅为30-50pF。主要是下铁芯对二次绕组端部的电容。在末端加压法监测时，在X端串入一阻抗Z，将X点对地电位抬高2-2.5kV。进行串级式电压互感器在线监测时，应注意下列问题：（1）在对继电保护用互感器进行在线测试时，应将其相应的保护进行拆除。原来系统要求B相接地的，应特别注意防止二次线相间的短路。为了便于测量，互感器二次引线应该引至专用刀闸开关上，测量时通过专用闸刀开关来连接试验引线。（2）测量时互感器处于运行状态，因此拆接二次引线时要防止二次绕组短路。连接试验引线应保证二、三次绕组有一点接地。

5 结束语

在供电系统中，电压互感器是一种电压变换装置，主要是用低压量值反映高压量值的变化的仪表，有确保了继电保护工仪和表测量作的安全，在电网中起着重要的作用。进行电压互感器绝缘试验，就是为了保障电压互感器的正常运行。今后我们将要加强互感器的绝缘试验，积极发展互感器的在线监测技术，并通过先进的试验手段，掌握电气设备的“情报”，从而进行相应的维护、检修、调换，是防患于未然的有效措施。

参考文献

[1]江苏电力工业局.电气试验技术培训教材[M].北京：中国电力出版社，1998.

[2]陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M].北京：中国水利水电出版社，2009.

[3]能源部电力公司.电力设备预防性试验规程[M].北京：中国电力出版社，1998.