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110KV电流互感器一次及末屏介损测量分析

发表时间：2020/10/29 来源：《基层建设》2020年第21期作者：王宁

[导读] 摘要：电流互感器一次及末屏介损测量分析，能够有效的提高电流互感器的稳定运行，同时经过试验，相应的电力系统专业人员的综合素质也将获得显著提升。

        国网河北省电力公司沧州供电分公司河北省沧州市 061000
        摘要：电流互感器一次及末屏介损测量分析，能够有效的提高电流互感器的稳定运行，同时经过试验，相应的电力系统专业人员的综合素质也将获得显著提升。
        关键词：互感器；高压电气；试验技术
        一、110KV电流互感器一次介损测量分析
        1设备概况
        1.1设备结构
        电容性电流互感器（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理论分析
        2.1一次测量介损两种方法比较
        电流互感器现场测量可按一次对二次绕组用高压电桥正接线测量，也可按一次对二次绕组及外壳用高压电桥反接线测量。
        2.1.1电桥反接线测量
        采用该方法可测量一次对其它的tanδ及电容量，反接线法是以往现场试验使用较多的方法，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tanδ，不能反映缺陷的具体部位。
        反接线法测出的tanδ和电容值是互感器末屏对地的杂散电容测进来的缘故，反接线实测tanδ能反映电容量较大的试品的真实tanδ，如果存在局部绝缘缺陷，往往不能由实测tanδ反映出来；而对于较小容量试品一、二次绕组间的绝缘缺陷也可能受周围物体的影响而被掩盖。
        电容型电流互感器一次对末屏的电容量，当设备绝缘良好时，实测结果可近似表示为一次主绝缘的tanδ；当有受潮缺陷时，不能表明是主绝缘受潮还是末屏受潮，仍然要用正接线测量一次对末屏tanδ，用反接线测量末屏对地的tanδ。
        2.1.2正接线测量
        采用正接线法可测量一次绕组对末屏的tanδ及电容量，正接线的测试是一次绕组加压，末屏接Cx线，所以主要测量的是一次电容屏间的tanδ及电容，能真实反映一次主绝缘状况。
        3外界因素对两种试验方法影响的比较
        3.1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流互感器主绝缘来说，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。
        3.2湿度的影响
        用正接线测量电容型电流互感器时，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，当湿度大时，绝缘表面脏污，表面形成水膜，表面泄漏增大，使实测值增大。这种测量误差是不可避免的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。
        4数据与误差分析
        电容型电力互感器共计30台进行了正、反两种接线的测试，通过数据统计得到以下结论：
        a.同一设备反接线测得的Cx大于正接线的有30台相，占100%。
        b.规程规定电流互感器的电容量变化应在±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。
        c.同一设备正接线tanδ值大于反接线的有22台相，占72%。
        在设备绝缘状况良好的情况下，正、反接线测得的tgδ不同是由于接线方法不同而带来的测量误差。因为采用反接线法进行现场测试时，只拆电流互感器与开关的连线，而不拆电流互感器与刀闸的连线所以反接线的实测tanδ值是正接线实测tanδ值与一次对其他的tanδ的并联值。
        d正接线测得tanδ与反接线测得的tanδ差分布情况可知，正、反两种接线的测量结果十分相近，相差在0.01～0.04的最多，所以以正接线取代反接线测量电容型电流互感器的tanδ是可行的。
        5综合分析
        正接线测量电容型电流互感器主绝缘的tanδ与反接线相比有以下优势：
        a.不受一次对二次绕组的tanδ影响。
        b.不受高压端及引线对地杂散电容的影响。
        c.不受空气湿度的影响。
        d.如果发现缺陷，能直接排除末屏受潮的可能性。
        e.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。
        f.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。
        综上所述，对电容型电流互感器宜采用正接线测量tanδ及电容量。
        二、110KV电流互感器末屏介损测量分析
        110KV电流互感器末屏引出的结构方式有两种：一种是从二次接线板（环氧酚醛层压玻璃布板）上引出，另一种是利用一个绝缘小瓷套管，从油箱底座上引出，如图所示：

        （a）二次接线板引出    （b）绝缘小瓷套管引出
        根据几年来现场测试的近百台110KV电流互感器表明，电流互感器的末屏引出的结构方式对其介质损耗因数测量结果影响较大。
        由二次接线的环氧玻璃布板上直接引出的末屏介质损耗因数一般都较大，最大可达8%左右，即使合格的也在1%-1.5%之间；由绝缘小瓷套管引出的末屏介质损耗因数一般都较小，在1%以下，最小的再0.4%左右。
        例如大化TDI 110KV变电站，所用5组110KV电流互感器型式LCWB6—110

        对于二次接线板上直接引出的末屏介质损耗因数不合格的电流互感器，可采取更换二次接线板的方法。但是，有的更换了二次接线板后，末屏介质损耗合格，在1%-1.5%之间，而有的更换了二次接线板后，介质损耗因数反而增大。对于这种情况，应将其末屏改为由绝缘小瓷套管引出至箱壳，这样更换后末屏介质损耗因数可达1%以下。
        两种末屏引出结构方式对末屏介质损耗因数影响如此之大，主要是与末屏引出的绝缘结构材料有关。电流互感器的末屏对二次绕组及地之间，可以看成一个等效电容，他由油纸、变压器油和环氧玻璃布板或小瓷套管并联组成。末屏介质损耗因数的大小与上述并联绝缘介质的性能如其tgδ和电容量C有很大关系。
        若将环氧玻璃布板和瓷套管的tgδ和电容量C进行对比，环氧玻璃布板结构方式在20℃、50Hz下的tgδ和C较瓷套管方式在20℃、50Hz下的tgδ和C大。根据电介质理论，绝缘介质的tgδ大、C大，必然使末屏介质损耗因数大。当末屏接地不良状况下，末屏对地（包括对二次圈和铁芯、CT外壳）的等效阻抗Z 很大，末屏对地的电压也会很高。从而破坏末屏的绝缘，若不及时发现，多层电容屏也会因承受电压升高而损坏，最终破坏CT的主绝缘，所以这种电容型CT在运行时末屏一定要有效接地。
        综上所述采用绝缘小瓷套管的末屏引出方式，不但能保证电流互感器的末屏介质损耗因数在合格的范围内，而且能够提高末屏对地的绝缘水平。一般来说，末屏对地绝缘电阻可达5000MΩ以上，末屏对地的1min工频耐压可由2KV提高到5KV。