不同接線方法對110KV電流互感器介質損耗因素tanδ測量的影響探究

摘要：介質損耗因素作為表征高壓設備絕緣性能的重要參數，常用于高壓設備的定期維護、故障檢查中。介質損耗因素tanδ測量方法主要分為正接線和反接線方法，在測量中接線方法和方式的不同其測量的數值意義不同，測量結果不同。本次以110kV油紙絕緣型電流互感器為研究對象，通過不同接線方式和方法測量介質損耗因數tanδ，并對測量值及接線方式方法進行對比總結，理論分析總結常規溫濕度情況下接線方法測量介質損耗tanδ的影響。

關鍵詞：介質損耗因數?油紙絕緣型電流互感器?接線方法?理論分析。

1?概述

電流互感器主要作用是將一次側大電流等比例轉換成二次側小電流，將小電流用于繼電保護、電能量計量、控制、測量等使用。廣泛應用于電力系統、工業控制等領域。在電力系統中，高壓電流互感器常采用絕緣油或SF6氣體作為絕緣介質。當前我國電力系統中110kV及以上電壓等級電流互感器中則主要采用油紙絕緣型。根據介質損耗正切值tanδ（又稱介質損耗因數）的大小，電容量的變化能有效的發現設備絕緣缺陷介質損耗因素能較為準確反映高壓設備絕緣性能[1]，因此在110kV電流互感器定期維護或故障排查時，維護人員通常通過測量電流互感器介質損耗tanδ用于判斷互感器絕緣性能。但在工程應用中通常發現個別接線方式方法下測量得到的電流互感器介質損耗不能正確反映設備絕緣性能，不同測量方式方法下得出的介質損耗對電流互感器絕緣性能反映的準確性和靈敏性存在差異。本次研究以某變電所退役的110kV油紙絕緣性電流互感器為研究對象，通過測量不同接線方法和方式下測量介質損耗因素tanδ的數值區別，進行理論分析，探究接線方法及方式對介質損耗因素測量結果的影響。

2?試驗概述

2.1介質損耗因數tanδ

介質損耗因素tanδ是指在高壓交流電壓作用下，電介質因其電導、局部放電以及極化等產生的能量損耗。在交流電壓作用下，電介質中流過的交流電流U與電流I間的夾角φ，φ的余角稱為介質因數角δ，介質損耗

根據公式得出，介質損耗與施加電壓頻率、電壓、等值電容相關，當電介質及外加電壓一定時，介質損耗與損耗因素成正比。

2.2?110kV電流互感器介質損耗因數tanδ測量

目前根據工程試驗中發現，測量35kV?以上電流互感器一次繞組相關介質損耗因數tanδ能有效發現電流互感器絕緣損壞等缺陷，尤其能夠靈敏地反映絕緣油油質惡化、引出套管損壞及受潮[2]。通常采用西林電橋QS1電橋通過正、反接線測量一次繞組對二次繞組、一次繞組對地、一次繞組對末屏的介質損耗因數tanδ。

本次試驗采用某變電站退役的110kV油紙電容型結構的電流互感器，其結構如圖1所示。該類電流互感器內部一次繞組呈“U形”，外部通過絕緣紙與絕緣油交替覆蓋對一次繞組形成包裹，結合內部絕緣油形成一次繞組與二次繞組、絕緣外套及底座之間形成連良好絕緣。每層絕緣紙成為電容屏，最外端層絕緣紙成為末屏，當電流互感器進水受潮后水分一般沉積在底部，最先使末屏受潮，故末屏與一次繞組之間絕緣性能靈敏反映內部絕緣性。為便于測量在結構設計時將末屏采用引線通過套管引出至外部二次端子盒內，為防止電流互感器帶電運行過程中該端子懸浮帶電，將端子接地，定期維護或故障排查時可將端子與地面斷開，測量一次繞組與末屏之間介質損耗因數tanδ。

3?測量接線

對110kV電流互感器測量對象為一次繞組對二次繞組及設備外殼、一次繞組對末屏、一次繞組對地。其中一次繞組對末屏之間絕緣參數采用正接線法測量，一次繞組對二次繞組及外殼采用正接線法，一次繞組對地則采用反接線方法。為便于測量一次繞組對設備外殼之間介質損耗因數將電流互感器防止在絕緣墊上，將互感器基座與地面隔離開。采用自動抗干擾精密介損測試儀對其進行測量，可測量介質損耗因數及電容。

一次繞組與末屏間介質損耗因數tanδ測量接線時將一次側接介損儀高壓端屏蔽線，將外殼及二次端子短接并與接地，末屏接信號端接線圖如圖3所示。一次繞組對二次繞組及基座外殼正接線法時，一次側接介損儀高壓端屏蔽線，將末屏用導線引出接地，二次繞組與基座外殼短接線接信號端，如圖4所示。一次繞組與地面參數測量采用反接線方法，將高壓側芯線接一次繞組，將二次繞組、基座外殼及末屏短接后接地，接線方法如圖5所示。

各組試驗外加0.5kV-5kV交流電壓，每間隔0.5kV進行測量，將每組測量出電容、介質損耗因數。

4?測量結果對比分析

4.1?測量結果

采用正接線方法測量一次繞組對末屏絕緣參數、一次繞組對二次繞組及基座外殼如表1-表2?所示，采用反接線方法測量一次繞組對地絕緣參數如表3所示。

對比表1—表3數據發現各組中隨著電壓上升，介質損耗因數及電容整體略微上呈現上升趨勢，變化不大較為穩定，各組測量值隨接線方式方法不同，介質損耗因數及電容有明顯差異。

4.2?結果對比分析

三組試驗數據中介隨著外加交流電壓增加，介質損耗因數tanδ略微呈現上升趨勢，原因為在絕緣正常時，外加電壓在互感器試驗電壓范圍內，流過介質電流有功分量與無功分量隨著電壓升高成比例增加，因此tanδ較為穩定。

橫向對比三組試驗同一電壓等級下介質損耗因素及電容，各組不同，按照表1、表2、表3的順序增大。表2中測量的介質損耗因數及電容為一次繞組對末屏電容C1與一次繞組對二次繞組及基座外殼電容C2并聯狀態下測量值，等效電路如圖6所示。其中

表3中測量的介質損耗因數及電容為一次繞組對末屏電容C1、一次繞組對二次繞組及基座外殼電容C2及一次對地電容C2并聯狀態下測量值，等效電路如圖7所示。其中

分析三種接線方法等值電路，可得出各組接線方法下測量的絕緣參數不同原因在于其測量包含對象不同，第二組接線方法測量電容值與第一組相比，并聯了一次繞組對二次繞組間電容，根據并聯電容時介質損耗因數計算公式可得tan應在與之間，同理第三組接線方式測量電容值與第二組相比則并聯了一次繞組與地面之間電容，tan則介于tan與之間。

5?結論

在進行110KV電流互感器介質損耗因素tanδ測量中，采用的接線方法不同所測量值往往存在區別，原因在于其接線方式下所測介質損耗因數體現的實際測量對象不同。在絕緣故障排查過程中，應通過測量多種接線方式下介質損耗因數進行分析，并通過等值電路圖計算出各部絕緣參數，更能便于設備絕緣故障點。

參考文獻：

[1]張祺.介質損耗測量值影響因素的分析及應用[J].?湖南農機，2011，38（07）：45-46.

[2]陳天翔，王寅仲，溫定筠，海世杰.?電氣試驗[M].?中國電力出版社，2016.

作者簡介：王勛（1994—??），男，漢族，四川達州人，碩士，研究方向：高壓電力設備絕緣檢測技術。