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上海妙定電氣有限公司
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2017-8-31 閱讀(1402)
在電壓作用下電介質(zhì)中產(chǎn)生的一切損耗稱(chēng)為介質(zhì)損耗或介質(zhì)損失。如果電介質(zhì)損耗很大,，會(huì)使電介質(zhì)溫度升高，促使材料發(fā)生老化(發(fā)脆,、分解等),，如果介質(zhì)溫度不斷上升，甚至?xí)央娊橘|(zhì)熔化,、燒焦,，喪失絕緣能力，導(dǎo)致熱擊穿,，因此電介質(zhì)損耗的大小是衡量絕緣介質(zhì)電性能的一項(xiàng)重要指標(biāo),。
在外加交流電壓作用下，絕緣介質(zhì)就流過(guò)電流,，電流在介質(zhì)中產(chǎn)生能量損耗,，這種損耗成為介質(zhì)損耗。介質(zhì)損耗很大時(shí),，就會(huì)使介質(zhì)溫度升高而老化,，甚至導(dǎo)致熱擊穿。因此,，介質(zhì)損耗的大小就反映了介質(zhì)的優(yōu)劣狀況,。
加交流電壓時(shí)的等值電路：
在絕緣物上加交流電壓時(shí)的等值電路及相量圖
圖1-1 在絕緣物上加交流電壓時(shí)的等值電路及相量圖
由相量圖可知，介質(zhì)損耗由IR＆產(chǎn)生,，夾角IR＆大時(shí),， 就越大,，故稱(chēng)δ為介質(zhì)損失角,，其正切值為
tgδ＝IR／IC＝(U／R)／(U／ωC)＝1／ωCR (1-1)
介質(zhì)損耗 P＝U2／R＝U2ωCtgδ (1-2)
由上式可見(jiàn),，當(dāng)U、ω,、C一定時(shí),，P正比于tgδ，所以用tgδ來(lái)表征介質(zhì)損耗,。
當(dāng)絕緣受潮,、老化時(shí)，有功電流IR將增大,，tgδ也增大,。通過(guò)測(cè)tgδ可以反映出絕緣的分布性缺陷。
如果缺陷是集中性的,，有時(shí)測(cè)tgδ就不靈敏,，這是因?yàn)榧行匀毕轂榫植康模梢园呀橘|(zhì)分為缺陷和無(wú)缺陷的兩部分,；無(wú)缺陷的部分為R1和C1的并聯(lián),；有缺陷部分為R2和C2的并聯(lián)。當(dāng)有缺陷部分占的比例很小時(shí),， 就很小,，所以測(cè)整體的tgδ時(shí)就不易發(fā)現(xiàn)局部缺陷。
在《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中對(duì)電機(jī),、電纜等絕緣,，因?yàn)槿毕莸募行约绑w積較大，通常不做此項(xiàng)試驗(yàn),；而對(duì)套管,、電力變壓器、互感器,、電容器等則做此項(xiàng)試驗(yàn),。
一、測(cè)量原理及方法
介質(zhì)損失角正切的測(cè)量方法：平衡測(cè)量法和角差測(cè)量法,。
平衡測(cè)量法為傳統(tǒng)的測(cè)量方法,，即高壓西林電橋法。
角差測(cè)量法,，現(xiàn)代的數(shù)字式介損測(cè)量?jī)x,，采用變頻抗干擾、數(shù)字處理DSP和傅立葉變換數(shù)字濾波技術(shù),，操作簡(jiǎn)單,，精度高,。
1.用高壓西林電橋法測(cè)量tgδ
(1)接線(xiàn)：正接線(xiàn)、反接線(xiàn),、對(duì)角線(xiàn)接線(xiàn)法
正接線(xiàn)用于兩對(duì)地絕緣的設(shè)備,，用于試驗(yàn)室或繞組間測(cè) 。
反接線(xiàn)用于現(xiàn)場(chǎng)被試設(shè)備為一接地的設(shè)備,，要求電橋有足夠的絕緣,。
由于R3和C4處于高電位，為保證操作的安全應(yīng)采取一定的措施,。一個(gè)辦法是將電橋本體和操作者一起放在絕緣臺(tái)上或放在一個(gè)叫法拉第籠的金屬籠里對(duì)地絕緣起來(lái),，使操作者與R3、C4處于等電位,。另一種辦法是人通過(guò)絕緣連桿去調(diào)節(jié)R3和C4?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)通常采用反接線(xiàn)試驗(yàn)方法。
對(duì)角線(xiàn)接線(xiàn)用于被試設(shè)備為一接地的設(shè)備且電橋沒(méi)有足夠的絕緣,。
QS1型西林電橋正接線(xiàn)原理圖
圖1-2 QS1型西林電橋原理接線(xiàn)
(a)正接線(xiàn) (b)反接線(xiàn) (c)對(duì)角線(xiàn)接線(xiàn)
ZX—被測(cè)絕緣阻抗,；CN—標(biāo)準(zhǔn)電容；R3—可變電阻,；C4—可變電容,；G—檢流計(jì)
(2)電橋測(cè)試中的注意事項(xiàng)
在電橋測(cè)試中，有些問(wèn)題往往容易被忽視,，使測(cè)量數(shù)據(jù)不能反映被試設(shè)備的真況,，常被忽視的問(wèn)題有：
A.外界電場(chǎng)干擾的影響。在電壓等級(jí)較低(例如35kV電壓等級(jí))的電氣設(shè)備tgδ測(cè)試中,，容易忽視電場(chǎng)干擾的影響,。
B.高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器的影響。現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常使用的BR-16型標(biāo)準(zhǔn)電容器,，電容量為50pF,，要求tgδ%＜0.1%。由于標(biāo)準(zhǔn)電容器經(jīng)過(guò)一段時(shí)間存放,、應(yīng)用和運(yùn)輸后,，本身的質(zhì)量在不斷變化，會(huì)受潮,、生銹,，如忽視了這些質(zhì)量問(wèn)題，同樣會(huì)影響測(cè)試的數(shù)據(jù),。
C.試品電容量變化的影響,。在用QS1型西林電橋測(cè)量電氣設(shè)備絕緣狀況時(shí)，往往重視 值,，而容易忽視試品電容量的變化,，由此而產(chǎn)生一些事故,。
D.消除表面泄漏的方法。當(dāng)測(cè)量電氣設(shè)備絕緣的tgδ時(shí),，空氣相對(duì)濕度對(duì)其測(cè)量結(jié)果影響很大,，當(dāng)絕緣表面臟污，且又處于濕度較大的環(huán)境中時(shí),，表面泄漏電流增加,，對(duì)其測(cè)量結(jié)果影響更大。
采取其有效的方法,，如電熱風(fēng)法、瓷套表面瓷群涂擦法,、化學(xué)去濕法等,。
E.測(cè)試電源的選擇。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中,，有時(shí)會(huì)遇到試驗(yàn)電壓與干擾電源不同步,，用移相等方法也難以使電橋平衡的情況。
F.電橋引線(xiàn)的影響：
引線(xiàn)長(zhǎng)度的影響,。分析研究表明,，在一般情況下，CX引線(xiàn)長(zhǎng)度約為5～10m,，其電容約為1500～3000pF,；而CN引線(xiàn)約為1～1.5m，其電容約為300～500pF,。當(dāng)R4＝3184歐和R3較小時(shí),，對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很小，但若進(jìn)行小容量試品測(cè)試時(shí),，就會(huì)產(chǎn)生偏大的測(cè)量誤差,。
高壓引線(xiàn)與試品夾角的影響。測(cè)量小容量試品時(shí),，高壓引線(xiàn)與試品的雜散電容對(duì)測(cè)量的影響不可忽視,。
引線(xiàn)電暈的影響。高壓引線(xiàn)的直徑較細(xì)時(shí),，當(dāng)試驗(yàn)電壓超過(guò)一定數(shù)時(shí),，就可能產(chǎn)生電暈。例如若用一般的導(dǎo)線(xiàn)做高壓引線(xiàn),，當(dāng)電壓超過(guò)50kV后,，就會(huì)出現(xiàn)電暈現(xiàn)象。電暈損耗通過(guò)雜散電容將被計(jì)入被試品的tgδ內(nèi),。嚴(yán)重影響測(cè)量結(jié)果,，并可能導(dǎo)致誤判斷,。
引線(xiàn)接觸不良的影響。當(dāng)QS1電橋高壓線(xiàn)或測(cè)量引出線(xiàn)與被試品接觸不良時(shí),，相當(dāng)于被試支路串聯(lián)一個(gè)附加電阻,。該電阻在交流電壓作用下會(huì)產(chǎn)生有功損耗并與被試品自身有功損耗疊加，使測(cè)量的介質(zhì)損耗因數(shù)超過(guò)規(guī)定的限值,，導(dǎo)致誤判斷,。
接線(xiàn)的影響。小電容(小于500pF)試品主要有電容型套管,、3～110kV電容式電流互感器等,。對(duì)這些試品采用QS1型電橋的正、反接線(xiàn)進(jìn)行測(cè)量時(shí),，其介質(zhì)損耗因數(shù)的測(cè)量結(jié)果是不同的,。
按正接線(xiàn)測(cè)量一次對(duì)二次或一次對(duì)二次及外殼(墊絕緣)的介質(zhì)損耗因數(shù)，測(cè)量結(jié)果是實(shí)際被試品一次對(duì)二次及外殼絕緣的介質(zhì)損耗因數(shù),。而一次和頂部周?chē)拥夭糠值碾娙莺徒橘|(zhì)損耗因數(shù)均被屏蔽掉(電橋正接線(xiàn)測(cè)量時(shí),，接地點(diǎn)是電橋的屏蔽點(diǎn))。
由于正接地具有良好的抗電場(chǎng)干擾,，測(cè)量誤差較小的特點(diǎn),，一般應(yīng)以正接線(xiàn)測(cè)量結(jié)果作為分析判斷絕緣狀況的依據(jù)。
2.角差測(cè)量法測(cè)量tgδ--異頻抗干擾介質(zhì)損耗測(cè)試儀
由于介質(zhì)損耗角很小,，如果直接測(cè)量其角差很困難,，因此，傳統(tǒng)的測(cè)量方法均采用平衡測(cè)量法,。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,，可以通過(guò)直接測(cè)量電壓和電流的角差來(lái)測(cè)量tgδ，即角差法測(cè)量tgδ,。這種方法免去了平衡測(cè)量法中需要調(diào)節(jié)平衡的繁瑣,，大大減少了試驗(yàn)的工作量。角差法測(cè)量方法很多,，如圖1-3所示為角差法典型的測(cè)量原理接線(xiàn)圖,，其工作原理如下：
角差法（非平衡法）測(cè)量tgδ接線(xiàn)示意圖
圖1-3 角差法(非平衡法)測(cè)量tgδ接線(xiàn)示意圖
測(cè)量tgδ實(shí)際上就是測(cè)量流過(guò)試品容性電流與全電流的相角差，在試驗(yàn)時(shí)同時(shí)測(cè)量流過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電容器電流(其相角與流過(guò)試品的容性電流的相角一致)和流過(guò)試品的電流(全電流),，這樣可測(cè)得到二者之間的相角差,，從而可以計(jì)算tgδ的數(shù)值。采樣電阻是無(wú)感精密電阻,。測(cè)量回路將電流信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào),，通過(guò)傅立葉變換能穩(wěn)定地測(cè)量畸變波形的相位差。但測(cè)量精度*由高速高精度器件和計(jì)算處理的精度決定?？紤]到正,、反接線(xiàn)及高低壓隔離問(wèn)題，數(shù)據(jù)傳輸可以通過(guò)光纖傳輸或?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為紅外光并發(fā)送到接收器來(lái)進(jìn)行隔離,。
