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电气试验中测量介质损耗tgδ值异常研究

发表时间：2021/6/15 来源：《基层建设》2021年第6期作者：侯尚文

[导读] 摘要：在经济发展的同时，社会对电力的需求逐渐增大，为提高电力系统的安全可靠，并使电力得到高效利用，需对介质损耗进行研究。

        身份证号码：43252419890628xxxx
        摘要：在经济发展的同时，社会对电力的需求逐渐增大，为提高电力系统的安全可靠，并使电力得到高效利用，需对介质损耗进行研究。本文通过电气试验进行介质损耗试验，简述测量介质损耗方法和干扰因素，并研究tgδ值的异常表现，测量介质损耗tgδ偏小或为负值的情况，以期提升试验质量，为电气的运行提供参考。
        关键词：电气试验；介质损耗；干扰因素
        引言
        电力供应的稳定性，电力系统的安全性都离不开介质损耗角正切tgδ，也被称为损耗因数，tgδ可以反映绝缘内功率损失大小的重要指标，能实际反映单位体积介质内的介质损失，只需测量tgδ，就能显示出整个电气设备的状况。
        1测量介质损耗方法
        现阶段有科技水平更高的介质损耗测量方法。互感器取样隔离方法是较为广泛应用的方法之一，其隔离度高、硬件电路简单，不过互感器本身的磁芯软磁材料也有一定缺点，需要计算参考电容与试验品之间的布线关系后才能得出更为精确的数值。介质损耗测量技术在不断发展，无论使用何种方法其本质依然追求最大限度地消除干扰，并尽可能减小误差。
        2测量介质损耗的干扰因素
        测量介质损耗主要受三方面的因素干扰。首先是温度与湿度，由于材料和结构具有一定差异，温度和湿度的影响程度也会变化，不过一般来看，随着温度的上升，试品tgδ值也会有所增加。而较高的湿度也会在试品表面形成水膜，导致瓷套的电导增大，从而造成tgδ值偏大。其次是电磁场的干扰，电气试验正式开始前都需进行预测性试验，通过测量参数来判断是否存在干扰电流，若干扰电流过大，需处理解决后才能进行试验。最后是接线方式，从理论的角度来看测量tgδ与接线方式关系并不明显，但实际上反接法杂散电容所产生的分流影响较大，会使测量结果产生较大误差。为了提高测量介质损耗tgδ值的准确性，在电气试验中应当排除各种干扰因素的影响，而难以排除的温度条件，可以将不同温度下的tgδ值进行计算，最终得到tgδ值的真实值[1]。
        3测量介质损耗tgδ值异常情况
        3.1测量介质损耗tgδ值偏小或为负值
        在电气试验侧试中可以分别采取改变高压引线与被试品表面之间的角度来测量介质损耗tgδ值的变化情况。将被试品表面擦试干净,去除水分和污秽，并选择温度适宜的晴朗天气进行试验，也要尽量清除被试品周围的接地体，包括试验人员。在当高压引线顺着被试品表面，例如侧量电容式套管时,引线顺着瓷套的表面而下的情况,引线与被试品的一部分电瓷绝缘之间相当于形成一个杂散电容C0，如图1所示，则Cx1＇=Cx1‖C0。
        由于电容并联后总电容加大,即Cx1＇>Cx1,致使电桥上被试品这支桥臂测量的总电容加大,因此,测出的介质损耗

即测量时出现tgδ偏小的情况。

        图1 高压引线引起tgδ值异常图
        当空气湿度较大、瓷套表面潮湿、污秽严重时，高压引线与主电容屏之间也相当于存在与上述情况类同的杂散电容C0，致使测量的被试品电容值比真实值加大，也会使测量量出介质损耗tgδ偏小。
        当被试品的周围有接地体，就相当于被试品的下半部引出一条R0、C0的支路接地。参见图2，由于这条支路的存在，影响电桥侧试的准确性。现将AE、BE、DE星形干扰网络支路等值变换为三角形网络ABD电路。其中导纳YAB与电源并联，对电桥测量没有影响。而YBD在通常情况下的幅值较小，对桥臂R3影响不大，也可以忽略不计。比较突出的是导纳YAD支路直接并联在被试品两端,导致桥臂1的测量电流IC＇比流过被试品的真实电流IC加大,所以测量出的介质损耗小于被试品的真实机制损耗。

        图2 接地体引出支路
        当R0减小，C0增大不但使总电流IC＇加大,而且使电压与电流之间的相角φ也不断变大。另一方面,随着C0增大,导纳支路YDB对桥臂3的影响也逐步加大，变得无法再忽略不计,桥臂3不再仅为纯电阻R3而是电阻与电容的并联组合。因此，一旦标准电容器的损耗过大，那么该电流的超前电压角度介质损耗角就会变小低于90°，使介质损耗因素tgδ的测量结果出现负值。在一般情况下，无损耗标准电容器的介质损耗较小，受介质损耗影响导致设备介质损耗试验出现负值
        的情况非常低。
        当被试品的电容量Cx较小,调节可变电阻R3下降到很小、电桥仍不能平衡时,此时可在固定电阻R4上并联一分流电阻R0,使桥臂4的总阻抗下降,因而可测出数值较小的被试品的介质损耗tgδ和电容Cx0。
        当被试品的电容和介质损耗极小，且比标准电容CN还要小时，无论如何调节电桥都无法达到平衡，这时可将C0与R3并联，才可以将电桥调到平衡。此时,测得的介质损耗tgδ为

。
        另外，在采用正接测量法进行测量时，介质损耗因素的测量结果将直接受到电磁单元及试品损耗的影响。在实际测量的时候，由于利用分布电容在一、二次绕组上所产生试品的介质损耗较小。测量结果也会受试品的损耗影响，可以明确试品介质损耗试验tgδ出现负值主要是由流入测量仪器中的电流大于试品的电流[2]。
        3.2测量介质损耗tgδ值偏大
        试验前注油的套管无论是采取真空注油还是非真空注油，总会有部分残留少量气泡在油中。这些气泡在试验电压下往往发生局部放电，因而使实测的介质损耗tgδ增大。为保证测量准确度,对于非真空注油及真空注油的套管一般都采取注油后静置一段时间让气泡逸出，再进行测量的方法,从而纠正偏大的误差。
        3.3测量介质损耗tgδ值误差
        罗氏线圈法是测量转换器误差的有效方式，其原理是将一种空心环形的线圈，直接套在被测物体上。如果交流电流通过导体，根据相关定律，就会在导体周产生一个交变磁场，这个磁场在线圈中也会产生一个响应信号，这个响应信号就是交流电压信号，它与电流变比存在着一种比例关系。不过罗氏线圈法的测量精度取决于传感器采样值的精度，对核心部件的精准性要求较高。
        结论
        综上所述，电气试验中测量介质损耗tgδ值异常情况以出现偏小和负值最为多见，偏大多是因为外界干扰因素而导致的。在尽可能规避干扰因素的前提下，针对设备介质损耗出现负值的问题惊醒了研究，可以对电气试验介质损耗tgδ值有较为准确的判断，以此发现设备的局部缺陷。
        参考文献：
        [1]杨世强,何信林,程帅,等.发电机定子绕组高压介质损耗及电容增量试验研究[J].电气应用,2019,38(11):35-39.
        [2]赵扬帆.介质损耗因数试验中正接线和反接线的比较分析[J].山东工业技术,2018(07):169+187.