因数电流互感器高电压介质损耗因数tanδ测量小结

摘要: 目前电网现场对电流互感器预防性试验中，只进行10kV的tanδ和电容量的测量，在设备出现10kV下介损及电容量、油色谱分析、过热、受潮等异常时，需进一步进行互感器绝缘诊断，对高电压下的介损角和电容量的测试就显得非常重要，因此现场开展高电压下互感器介损和电容量测量非常必要。文章对高电压下的互感器介质损耗因数测量能准确反映设备的绝缘状况进行分析，并通过实例验证高压介质损耗值能有效地判断绝缘体是否存在缺陷。因此得到现场开展tanδ-U曲线测试工作，对准确判断互感器绝缘状况有重要意义的结论。
关键词:互感器；介质损耗；测量；绝缘

1 概 述

国家电力公司《预防110～500kV互感器事故措施》( 以下简称预防性规程) 及《110～500kV电流互感器技术标准》中规定，对110kV及以上电压等级电流互感器，在出厂时应进行10kV和额定电压下的介质损耗因数( 以下简称介损) tanδ和电容量测量。220～500kV电流互感器除应进行上述测量外，还应测取tanδ= f(U)的关系曲线(上升和下降)，同时注意相应电容量的变化。

2 互感器介损测量

互感器在交流电压作用下，流过介质的电流由2部分组成，即电容电流分量和有功电流分量，通常电容电流远大于有功电流分量，介质损耗角δ甚小。介质中的功率损耗。tanδ为介质损耗角的正切(或称介质损耗因数)，它反映的是单位体积中的介质损耗。在设备有缺陷时，流过绝缘的电流中有功电流分量增大，tanδ值也将加大。通过测量tanδ，可以反映出互感器绝缘的一系列缺陷，如绝缘受潮，油或浸渍物脏污或劣化变质，绝缘中有气隙发生放电绝缘缺陷等。

3 tanδ与温度、电压的关系

对于油纸绝缘的电容型电流互感器，介损与温度的关系取决于油和纸的综合性能。良好的绝缘油是非极性介质，油的tanδ主要是电导损耗，它随温度升高而增大；而纸是极性介质，其tanδ由偶极子松弛损耗所决定。一般情况下，纸的tanδ在-40～60℃的温度范围内，随温度升高而减小，不含导电杂质和水份的良好油纸绝缘，在此温度范围内其tanδ值没有明显变化，但当绝缘中残存有较多水份和杂质时，tanδ值随温度升高明显增加，所以当常温下测得的tanδ较大，在高温下tanδ又明显增加时，则认为绝缘存在缺陷。由绝缘分析可知，油纸电容型产品的tanδ值，一般与温度关系不大。故DL596- 1996《电力设备预防性试验规程》(以下简称《规程》) 规定，其tanδ值不进行温度换算。大量试验结果也表明，介质损耗因数tanδ与温度T 的关系tanδ= f(T)可不进行温度换算。
油纸电容型电流互感器的主绝缘为油纸复合材料，在交流电压作用下，将出现以下几种有功损耗:即电导损耗、由于极化现象而产生的极化损耗和由于绝缘体内部局部放电而产生的电能损耗。这些有功损耗都可以通过tanδ的大小反映出来。对tanδ的分析判断，一方面要看绝对值的大小，另一方面tanδ的相对变化值和在不同电压下的变化值非常重要。如果在10kV电压下，tanδ值很低，但在不同的较高电压下tanδ变化很大，则说明该设备的绝缘在运行过程中将发生不良趋势。互感器内部存在缺陷不同，tanδ-U曲线的形状也不相同，图1是tanδ-U曲线的几个典型例子。
图1tanδ-U的特性曲线
图1中曲线A对应于良好的绝缘，其tanδ值不随试验电压的升高而增大，只有当试验电压超过最高运行电压时，tanδ值才略微增加，降低试验电压和升高试验电压时tanδ值能保持一致。
曲线B为绝缘老化的示例，在气隙起始游离之前，tanδ比良好绝缘的低，过了起始游离点后则迅

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速升高，而且起始游离电压比良好绝缘低。
曲线C是存在局部放电的典型例子，在试验电压未达到局放起始电压时，tanδ值保持一致，而当试验电压超过局部放电起始电压时，tanδ值急剧增高。再逐步降低试验电压时，由于气体放电已随时间和电压的增加而增强，tanδ将高于各相应电压下的值，直至局部放电熄灭，曲线成闭合环状，到电压较低时又重合为一直线。
曲线D是严重受潮的绝缘。在较低试验电压下，tanδ值就较大，随试验电压升高，tanδ值不断增大。再逐步降低试验电压时，由于介质损耗的增大已使介质发热温度升高，使此时tanδ值不能降到原来相应电压下的值。
曲线E是绝缘中含有离子型杂质的情况，tanδ值随试验电压上升而下降。因为在交流电压的作用下， 油中离子会发生迁移，油中离子在迁移过程中受到纸中纤维的阻拦，当试验电压低时，离子迁移不大，阻拦效果不大，当试验电压升高时，离子迁移较大，阻拦效果亦较大，从而使极化损耗减小，tanδ值下降。
综上所述，互感器在试验电压5～10kV之间，介损随电压的变化不大，检测不到tanδ随电压变化的现象，不能够准确判断互感器绝缘状况。在较高电压下测量介质损耗并绘制tanδ-U特性曲线，可以检查出绝缘中是否夹杂有气隙、受潮等缺陷，准确分析设备绝缘健康水平。

4 高电压检测互感器绝缘缺陷实例

4.1 例1

某单位1台LCWB2-220W互感器在预试中tanδ值比上次增大一倍，电容量无变化。为准确判断互感器绝缘水平，进行高电压介损测量和绘制tanδ-U曲线，tanδ变化值为0.68%，大于《规程》要求的标准0.3%，用油色谱分析气体组份明显发生变化，试验数据见表

1、表2。

通过tanδ-U曲线和油色谱数据分析，该互感器存在严重绝缘缺陷，解体检查无缺油现象和受潮痕迹， 外观上未见异常。因此判断互感器局部放电缺陷，油中由于存在放电而产生了大量气体，如继续运行有可能在运行中造成绝缘损坏，后经互感器局部放电测量验证，互感器存在局部放电绝缘缺陷。

4.2 例2

某变电站2台互感器的型号为LB1-110，1995-06产品，在进行交接预试试验中，交接tanδ值明显大于出厂试验值，试验数据见表3。
表3互感器出厂和交接试验数据对比
这2台互感器交接试验中，tanδ值明显大于出厂值，电容量基本没有变化，且tanδ值随着试验电压的增大而增大，特别是tanδ-U曲线发生较大变化，因此判断互感器存在绝缘缺陷，解体检查发现互感器绝缘受潮。引起受潮有2种可能，一是制造厂干燥不彻底，外层绝缘相对干燥而内层没有进行充分干燥， 导致内外层绝缘含水量有很大的差别， 出厂试验测量的综合tanδ值主要反映电容量较小的外层干燥部分的绝缘状况，介损值相对较小，在经过一段时间静置后，内层绝缘的水份逐渐扩散到外层，综合tanδ值发生明显的回升现象。另一原因是在交接试验前因密封不严，互感器进水受潮，造成tanδ值增大。

5 结束语

高压介损tanδ能有效地判断绝缘体是否存在缺陷。开展tanδ-U曲线测试工作，对准确判断互感器绝缘状况有着非常重要的意义。特别是在交接和预试时发现tanδ超标或与历史数据相比有变化时(介损tanδ变大及变小、变化值在0.3%及以上时)，测量高压介损tanδ，绘制试验电压10kV到的tanδ-U曲线，在介损值减小或增加超过0.3%时，则表明互感器绝缘存在绝缘缺陷，应采取有效措施以确保电网安全运行。