套管介损测试.doc

介质损耗高压套管的测试 试验接线及试验设备 介质损耗因数的定义 绝缘介质在交流电压作用下的等值回路及相量图如图3-1所示。 图3-1绝缘介质在交流电压作用下的等值回路及相量图 众所周知，在某一确定的频率下，介质可用确定的电阻与一确定的电容并联来等效，流过介质的电流由两部分组成，ICX为电容性电流的无功分量，IRX为电阻性电流的有功分量，介质的有功损耗将引起绝缘的发热，同时介质也存在着散热，而发热、散热跟表面积等有关，为此应测试与体积相对无关的量来判断绝缘状况，为此测试有功损耗除以无功损耗的值，此比值即为介质损耗因数。 Q=U·ICX P=U·IRX 则==tg (3-1) 从公式（3-1）可以看到图3-1中介质损耗因数即为介质损失角的正切值tg。 试验目的 高压套管大量采用油纸电容型绝缘结构，这类绝缘结构具有经济实用的优点。但当绝缘中的纸纤维吸收水分后，纤维中的β氢氧根之间的相互作用变弱，导电性能增加，机械性能变差，这是造成绝缘破坏的重要原因。受潮的纸纤维中的水分，可能来自绝缘油，也可能来自绝缘中原先存在的局部受潮部分，这类设备受潮后，介质损耗因数会增加。 液体绝缘材料如变压器油，受到污染或劣化后，极性物质增加，介质损耗因数也会从清洁状态下的0.05%左右上升到0.5%以上。 除了用介质损耗因数的大小及变化趋势判断设备的绝缘状况外，电容量的变化也可以发现电容型设备的绝缘的损坏。如一个或几个电容屏发生击穿短路，电容量会明显增加。 由此可见，测量绝缘介质的介质损耗因数及电容量可以有效地发现绝缘的老化、受潮、开裂、污染等不良状况。 典型介损测试仪的原理接线图 从20年代即开始使用西林电桥测量tg，目前介损测试电桥已向全自动、高精度、良好抗干扰性能方向发展，比较经典的有三种原理即西林型电桥、电流比较型电桥及M型电桥。下面分别作简要的介绍： （1）西林电桥的原理图3-2所示 图3-2西林电桥的原理图 图中当电桥平衡时，G显示为零，此时= 根据实部虚部各相等可得： tg=ωR4C4 C≈ （当tg＜＜1时） 根据R3、C4、R4的值可计算得出tg、C的值。 从原理上讲，西林电桥测介质损耗没有误差，但由于分布电容是无所不在的，尤其是Cn必须有良好的屏蔽，当反接法时，必须屏蔽掉B点对地的分布电容，正接法时，必须屏蔽掉C点与B点间的分布电容，但由于屏蔽层的采用增加了C4、R4及R3两端的分布电容带来了新的误差，以R3正接法为例，R3最 图3-3 大值为1k左右，当分布电容达10000PF时，对介损的影响为0.3%，为了消除这一分布电容的影响，提高测试精度，试验室采用双屏蔽，如原理图3-3所示。 Us电位自动跟踪S点电位，这样R3对地的分布电容电流为零，从原理上消除了杂散电容的影响，但采用这种方式不能用于反接法，因为S点电位是高压，在现场不可能使用。 目前国内外典型的西林电桥有QS1（现场用）、QS37（试验室用）、瑞士2801（试验室用）。 （2）电流比较型电桥 电流比较型电桥的原理图如图3-4所示。 图3-4 图中T为环形互感器，通过调节k1、k2、k3使电桥达到平衡，即G的指示为零，根据磁路定律：1+2+3=0 根据实部虚部相等有：Cx= tg= 这种电桥因各线圈的等值阻抗较小，对地的分布电容影响很小，测试较为准确，由于T是一互感器，谐波及电晕电流的影响很大，在现场使用与试验室差别较大。这种电桥国内有QS30等。 （3）M型电桥 M型电桥的原理图如图3-5所示。 图3-5 这种电桥是利用标准臂产生的电容电流与试品的电容电流相抵消，余下的即为阻性分量，从而计算出介损值，具体分析如下： A=N·R4·k (k≤1，其数值与可调电阻动触头的位置有关) B=（RX+CX）R3 =A-B=N·R4·k-RX·R3-CX·R3 =(N·R4·k-CX·R3)-RX·R3 由于N与CX均超前于900，为同相分量。 当IN·R4·k=Icx·R3 3-2 W有最小值，此时W=IRX·R3 3-3 通过式（3-2）可得Icx= 3-4 其中，k与R4动触头的位置有关，当W调至最小值时，可以通过特有回路测得K，这样可测得Icx值，同时可得到电容量的值。 通过）式（3-3获得IRX= (3-5) 那么，tg= 可以算出tg值。 由于R3、R4阻值较