电气设备的介质损失角正切值试验1Word文件下载.docx

电气设备的介质损失角正切值试验1Word文件下载.docx

《电气设备的介质损失角正切值试验1Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气设备的介质损失角正切值试验1Word文件下载.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

图1-15在绝缘物上加交流电压时的等值电路及相量图

（a）介质等值电路（b）等值电路电流、电压相量

由相量图可知，介质损耗由产生，夹角大时，就越大，故称为介质损失角，其正切值为

（1-8）

介质损耗（1-9）

由上式可见，当U、、C一定时，P正比于，所以用来表征介质损耗。

测量（）的灵敏度较高，可以发现绝缘的整体受潮、劣化、变质及小体积设备的局部缺陷。

一、介质损失角正切值的测量原理

介质损失角正切的测量方法很多，从原理上来分，可分为平衡测量法和角差测量法两类。

传统的测量方法为平衡测量法，即高压西林电桥法。

由于技术的发展和检测手段的不断完善，角差测量法使用的越来越普遍。

（一）用高压西林电桥法测量tgδ

当绝缘受潮、老化时，有功电流将增大，也增大。

通过测可以反映出绝缘的分布性缺陷。

如果缺陷是集中性的，有时测就不灵敏，这是因为集中性缺陷为局部的，可以把介质分为缺陷和无缺陷的两部分；

无缺陷的部分为R1和C1的并联；

有缺陷部分为R2和C2的并联。

则：

（1-10）

（1-11）

（1-12）

当有缺陷部分占的比例很小时，就很小，所以测整体的时就不易发现局部缺陷。

在《电力设备预防性试验规程》中对电机、电缆等绝缘，因为缺陷的集中性及体积较大，通常不做此项试验；

而对套管、电力变压器、互感器、电容器等则做此项试验。

我国目前使用的测试验装置有西林电桥（图1-16给出了QS1西林电桥的三种试验接线），M型介质试验器，还有P5026M型交流电桥、GWS-1型光导微机介质损耗测试仪等，具体的使用方法可参见制造厂说明。

本节主要介绍西林电桥法测量。

西林电桥的两个高压桥臂，分别由试品ZN及无损耗（）的标准电容器CN组成；

两个低压桥臂，分别由无感电阻R3及无感电阻R4与电容C4并联组成，如图1-16所示。

各桥臂的导纳为

调节R3、C4使电桥达到平衡时，应满足

即（1-13）

解此方程，实部、虚部分别相等，可得

（1-14）

（1-15）

当tgδ<

0.1，误差允许不大于1%时，式（1-15）可改写为

（1-16）

高压西林电桥是用于工频高压，于是ω=2πf=100π是固定的；

同时电桥中的R4取，也是固定的，这时

tgδ=ωR4C4=KC4×

106（1-17）

式中C4的单位是F，若C4以μF计则上式可写为

tgδ=KC4（1-18）

式中K=F-1。

于是C4就可以直接读为tgδ。

在西林电桥上tgδ是直读的。

Cx是按R3的读数，通过式（1-15）计算得出。

CN一般都用100pF，个别也有用50pF或1000pF，但都是固定已知值。

高压西林电桥的高压桥臂的阻抗比对应的低压臂阻抗大得多，所以电桥上施加的电压绝大部分都降落在高压桥臂上，只要把试品和标准电容器放在高压保护区，用屏蔽线从其低压端连接到低压桥臂上，则在低压桥臂上调节R3和C4就很安全，而且测量准确度较高，但这种方法要求被试品高低压端均对地绝缘。

图1-16QS1型西林电桥原理接线

（a）正接线（b）反接线（c）对角线接线

Zx—被测绝缘阻抗；

CN—标准电容；

R3—可变电阻；

C4—可变电容；

G—检流计

图1-16（a）正接线用于两极对地绝缘的设备，用于试验室或绕组间测。

图1-16（b）反接线用于现场被试设备为一极接地的设备，要求电桥有足够的绝缘。

由于R3和C4处于高电位，为保证操作的安全应采取一定的措施。

一个办法是将电桥本体和操作者一起放在绝缘台上或放在一个叫法拉第笼的金属笼里对地绝缘起来，使操作者与R3、C4处于等电位。

另一种办法是人通过绝缘连杆去调节R3和C4。

现场试验通常采用反接线试验方法。

图1-16（c）对角线接线用于被试设备为一极接地的设备且电桥没有足够的绝缘。

电桥测试中的注意事项：

在电桥测试中，有些问题往往容易被忽视，使测量数据不能反映被试设备的真实情况，常被忽视的问题有：

（1）外界电场干扰的影响。

在电压等级较低（例如35kV电压等级）的电气设备测试中，容易忽视电场干扰的影响。

（2）高压标准电容器的影响。

现场经常使用的BR-16型标准电容器，电容量为50pF，要求%<

0.1%。

由于标准电容器经过一段时间存放、应用和运输后，本身的质量在不断变化，会受潮、生锈，如忽视了这些质量问题，同样会影响测试的数据。

（3）试品电容量变化的影响。

在用QS1型西林电桥测量电气设备绝缘状况时，往往重视值，而容易忽视试品电容量的变化，由此而产生一些事故。

（4）消除表面泄漏的方法。

当测量电气设备绝缘的时，空气相对湿度对其测量结果影响很大，当绝缘表面脏污，且又处于湿度较大的环境中时，表面泄漏电流增加，对其测量结果影响更大。

采取其有效的方法，如电热风法、瓷套表面瓷群涂擦法、化学去湿法等。

（5）测试电源的选择。

在现场测试中，有时会遇到试验电压与干扰电源不同步，用移相等方法也难以使电桥平衡的情况。

（6）电桥引线的影响：

1）引线长度的影响。

分析研究表明，在一般情况下，Cx引线长度约为5~10m，其电容约为1500~3000pF；

而CN引线约为1~1.5m，其电容约为300~500pF。

当R4=3184欧和R3较小时，对测量结果影响很小，但若进行小容量试品测试时，就会产生偏大的测量误差。

2）高压引线与试品夹角的影响。

测量小容量试品时，高压引线与试品的杂散电容对测量的影响不可忽视。

3）引线电晕的影响。

高压引线的直径较细时，当试验电压超过一定数时，就可能产生电晕。

例如若用一般的导线做高压引线，当电压超过50kV后，就会出现电晕现象。

电晕损耗通过杂散电容将被计入被试品的内。

严重影响测量结果，并可能导致误判断。

4）引线接触不良的影响。

当QS1电桥高压线或测量引出线与被试品接触不良时，相当于被试支路串联一个附加电阻。

该电子在交流电压作用下会产生有功损耗并与被试品自身有功损耗叠加，使测量的介质损耗因数超过规定的限值，导致误判断。

（7）接线的影响。

小电容（小于500pF）试品主要有电容型套管、3~110kV电容式电流互感器等。

对这些试品采用QS1型电桥的正、反接线进行测量时，其介质损耗因数的测量结果是不同的。

按正接线测量一次对二次或一次对二次及外壳（垫绝缘）的介质损耗因数，测量结果是实际被试品一次对二次及外壳绝缘的介质损耗因数。

而一次和顶部周围接地部分的电容和介质损耗因数均被屏蔽掉（电桥正接线测量时，接地点是电桥的屏蔽点）。

由于正接地具有良好的抗电场干扰，测量误差较小的特点，一般应以正接线测量结果作为分析判断绝缘状况的依据。

（二）角差测量法测量tgδ

由于介质损耗角很小，如果直接测量其角差很困难，因此，传统的测量方法均采用平衡测量法。

随着技术的进步及元器件的发展，可以通过直接测量电压和电流的角差来测量tgδ，即角差法测量tgδ。

这种方法免去了平衡测量法中需要调节平衡的繁琐，大大减少了试验的工作量。

角差法测量方法很多，如图1-17所示为角差法典型的测量原理接线图，其工作原理如下：

由图1-17所示，测量tgδ实际上就是测量流过试品容性电流与全电流的相角差，在试验时同时测量流过标准电容器电流（其相角与流过试品的容性电流的相角一致）和流过试品的电流（全电流），这样可测得到二者之间的相角差，从而可以计算tgδ的数值。

采样电阻是无感精密电阻。

测量回路将电流信号变为数字信号，通过傅立叶变换能精确稳定地测量畸变波形的相位差。

但测量精度完全由高速高精度器件和计算处理的精度决定。

考虑到正、反接线及高低压隔离问题，数据传输可以通过光纤传输或将数据转换为红外光并发送到接收器来进行隔离。

图1－17角差法（非平衡法）测量tgδ接线示意图

二、测量中的抗干扰措施

在现场进行测量时，试品和桥体往往处于周围带电部分的电场作用范围之内，虽然电桥本体及联接线采用了屏蔽措施，但试品无法做到全屏蔽。

这时干扰就会通过试品高压极的杂散电容产生干扰，影响测量结果。

为了消除或减少由电场干扰引起的误差，采用平衡法测量时可以采用如下措施：

（1）加设屏蔽当试品体积不大时，可用金属屏蔽罩或网将试品与干扰源隔开，可以减少测量误差。

（2）采用移相电源由于干扰源的相位一般是无法改变的，因此，可以通过改变电源的相位，使得电源的相位和干扰的相位同相或反相，来达到消除或减少同频率干扰的目的。

（3）倒相法测量时将电源正接和倒相各测量一次，测得两组结果tgδ1、C1和tgδ2、C2,然后通过式1－19和式1－20计算求得tgδ和C：

＝（1-19）

（1-20）

采用非平衡法测量时，可采用如下措施：

（1）采用异频电源。

由于干扰的频率一般为工频或工频的谐波，因此，可将输入电源整流成直流后通过开关逆变电路逆变为异于工频的正弦波，避开干扰的频率范围，这样可大大提高测量精度。

这种方法在非平衡法测量中使用较多，而且抗干扰的效果较好。

（2）补偿法。

通过计算机数据处理，将测量数据进行补偿，使得测量波形为不畸变的正弦波形后，计算得到tgδ和C。

三、影响测试的主要因素及分析判断

（一）影响因素

（1）温度的影响。

值受温度影响而变化，为了比较试验结果，对同一设备在不同温度下的变化必须将结果归算到一个巩固的基准温度，一般归算到20。

（2）湿度的影响。

在不同的湿度下测得的值也是有差别的，应在空气相对湿度小于80%下进行试验。

（3）绝缘的清洁度和表面泄漏电流的影响。

这可以用清洁和干燥表面来将损失减到最小，也可采用涂硅油等办法来消除这种影响。

（二）分析

（1）和《电力设备预防性试验规程》的要求值作比较。

（2）对逐年的试验结果应进行比较，在两个试验间隔之间的试验测量值不应该有显著的增加或降低。

（3）当值未超过规定值时，可以补充电容量来分析，电容量不应该有明显的变化。

（4）应充分考虑温度等的影响，并进行修正。

（5）通过测=f（U）的曲线，观察是否随电压而上升，来判断绝缘内部是否有分层、裂纹等缺陷。

（三）综合判断

由上述可知，每一项预防性试验项目对反映不同绝缘介质的各种缺陷的特点及灵敏度各不相同，因此对各项预防性试验结果不能孤立地、单独地对绝缘介质做出试验结论，而必须将各项试验结果全面地联系起来，进行系统地、全面地分析、比较，并结合各种试验方法的有效性及设备的历史情况，才能对被试设备的绝缘状态和缺陷性质做出科学的结论。

例如，当利用兆欧表和电桥分别对变压器绝缘进行测量时，如果值不高，其绝缘电阻、吸收比较低，则往往表示绝缘中有集中性缺陷；

如果值也高，则往往说明绝缘整体受潮。

一般地说，如果电气设备各项预防性试验结果（也包