一種新型容性設備帶電檢測系統應用研究

2014-09-26 06:31:20，

電氣開關 2014年6期

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(廣西電網公司柳州供電局，廣西柳州 545005)

1 引言

在變電站高壓設備中，容性設備(電容式絕緣電流互感器、電容式電壓互感器、耦合電容器、套管等)的數量占到了40%～50%，其自身的絕緣性能是關系到電力系統安全、穩定運行的重要技術指標。容性設備的絕緣劣化是一個漸變的過程，但如不及時發現并檢修，可能導致設備發生故障，引發突發性事故，造成巨大的直接、間接經濟損失。容性設備的介損和電容量的變化對反映設備整體受潮、絕緣劣化較靈敏，其絕緣帶電測試與傳統預防性試驗相比的優點是無需停電，測試靈便；測量參量基于設備運行電壓，診斷絕緣缺陷的靈敏度高；試驗周期易于依據設備絕緣狀況靈活安排，能及時發現設備隱患和絕緣變化趨勢等，對提高電力設備的運行維護水平、減少停電事故有積極作用[1]。在絕緣在線檢測時，通常從電壓互感器(PT或CVT)的二次側抽取電壓信號，從設備末屏或接地點連線上的電流傳感器抽取電流信號，再經過信號幅值調整、模/數轉換、角差信號處理等環節，最后得出被試設備絕緣的介損值和電容量。一般認為所獲取的基準信號能夠保證介損測量的精度，然而實踐證明這種觀點是錯誤的。這是因為電氣設備的介損值量很小，只有千分之幾的數量級，互感器角誤差、PT二次負荷變化、接地點的電位差、外界干擾，都會影響介損測量值的精度及穩定性。

2 系統工作原理

容性設備在線監測介損的方法有主要分為硬件法和軟件法。然而，硬件法易受外界干擾的影響，從而降低了整個測試系統的穩定性和測量精度；如果要使測量的性能有所提高，又將增加硬件線路設計的難度和復雜性，鑒于這些難以避免的缺點，促使tanδ帶電檢測方法的研究逐漸向軟件化方向發展[2]。軟件法又分為絕對值測量方法和相對值測量方法。

相對值測量方式，通過測試信號取樣單元，獲取同一條母線上兩臺同相電容性設備的末屏被測電流Ix和參考電流In，其中一臺作為基準設備，另一臺作為被測設備,如圖1所示。

根據公式(1)、(2)測得的介損差值的變化趨勢，判斷設備的絕緣狀況。

(1)

(2)

等式左邊是儀器獲取的介質損耗角差和電流大小比，等式右邊是相對值測量所需要的介損損耗差值和電容比。相對值測量方式需要基準設備的存在，對于變電站里某些單相CVT介損和電容值的測量，無法實現。

絕對值測量方式如圖2所示，通過PT或CVT二次側獲取電壓信號作為基準信號，通過取樣電阻，進而計算電容性設備的電容量和介質損耗因數，稱為絕對值測量方法。但是，該種方法由于小電流信號的干擾問題以及電流、電壓取樣引起的角差等問題，測得數據的精確度往往不夠高。

3 容性設備測試總體結構

電容性設備的帶電檢測，容易受到磁場干擾以及互感器精度的影響[3]，因此，本容性設備測試系統采用高精度鉗形電流傳感器檢測電流，儀器配置兩個電流通道和兩個鉗形電流傳感器，如圖3所示。不同于傳統的帶電檢測系統，在現場帶電測量時，不需要斷開地線，不需要加裝固定式傳感器，用一個傳感器檢測參考電流，另一個傳感器檢測試品電流，即可實現相對電容量和介損測量。鉗形電流傳感器，除了具有電場屏蔽，減弱強電場干擾影響外，測試儀器還可以測量磁場干擾，將一個傳感器夾到電流上，另外一個傳感器空置。如果這個空置的傳感器顯示了非零的“實測電流”，這個電流就是干擾電流。儀器的校準功能可以扣除干擾電流。在強磁場下，轉動傳感器，可以找到一個干擾電流最小的方向，實現減輕磁場干擾的功能。

圖2 絕對測量原理圖

圖3 鉗形電流互感器

由于絕對測量測得數據的精確度往往不夠高，但在變電站的一次設備介損測量中存在這種單相的線路PT和CVT設備，所以該方法有其實用價值。因此，儀器配置一個高精度電壓隔離線圈，如圖4所示。將電壓隔離線圈接到PT二次輸出電壓上，選擇“電壓”做參考并置入PT變比。用該線圈的電流做參考，可以實現絕對電容量和介損測量，提高測量精度。

圖4 高精度電壓隔離線圈

4 系統應用與現場數據分析

帶電檢測選擇在220kV變電站，110kV變電站的電流互感器和電容式電壓互感器的一次容性設備上進行。被試設備介損和電容值的停電測試值為2008- 2013年的預試結果平均值，如表1～5所示。帶電相對測試平均值與停電測試平均值比較結果如表6所示。帶電絕對測試結果的平均值與停電測試值的對比結果如表7所示。