培訓科目2電流互感器介質損耗角正切值tanδ的測試（JN18-2-2-04）【模塊描述】本模塊介紹電流互感器介質損耗角正切值tanδ的測試方法和技術要求。通過測試工作流程的介紹，掌握電流互感器介質損耗角正切值tanδ測試前的準備工作和相關安全、技術措施、測試方法、技術要求及測試數據分析判斷。【正文】一、測試目的電流互感器介質損耗角正切值tanδ的測試能靈敏地發現油浸鏈式和串級絕緣結構電流互感器絕緣受潮、劣化及套管絕緣損壞等缺陷，對油紙電容型電流互感器由于制造工藝不良造成電容器極板邊緣的局部放電和絕緣介質不均勻產生的局部放電、端部密封不嚴造成底部和末屏受潮、電容層絕緣老化及油的介電性能下降等缺陷，也能靈敏地反映。所以介質損耗角正切值tanδ是判定電流互感器絕緣介質是否存在局部缺陷、氣泡、受潮及老化等的重要指標。二、測試儀器、設備的選擇tanδ的測試可選用QSl型高壓西林電橋或數字式自動介損測試儀。所選儀器必須符合《高壓介質損耗測試儀通用技術條件》（DL/T962）要求，并按期進行校驗，保證其測量準確性。三、危險點分析及控制措施1．防止高處墜落應使用專用絕緣梯上下，在電流互感器上作業應系好安全帶。對220kV及以上電流互感器，需解開高壓引線時，宜使用高處作業車（或高處檢修作業架），嚴禁徒手攀爬電流互感器。2．防止高處落物傷人高處作業應使用工具袋，上下傳遞物件應用繩索拴牢傳遞，嚴禁拋擲。3．防止人員觸電拆、接試驗接線前，應將被試設備對地充分放電，以防止剩余電荷、感應電壓傷人及影響測量結果。試驗儀器的金屬外殼應可靠接地，儀器操作試驗人員必須站在絕緣墊上或穿絕緣鞋操作儀器。測試前應與檢修負責人協調，不允許有交叉作業。四、測試前的準備工作1．了解被試設備現場情況及試驗條件查勘現場，查閱相關技術資料，包括該設備歷年試驗數據及相關規程等，掌握該設備運行及缺陷情況。2．測試儀器、設備準備選擇合適的QSl型高壓西林電橋、標準電容、操作箱、10kV升壓器（或數字式自動介質損耗測試儀）、測試線、溫（濕）度計、放電棒、接地線、梯子、安全帶、安全帽、電工常用工具、試驗臨時安全遮欄、標示牌等，并查閱測試儀器、設備及絕緣工器具的檢定證書有效期。3．辦理工作票并做好試驗現場安全和技術措施向其余試驗人員交代工作內容、帶電部位、現場安全措施、現場作業危險點，明確人員分工及試驗程序。五、現場測試步驟及要求（一）油浸鏈式和串級式電流互感器電容量及tanδ的測試鏈式結構電流互感器一次和二次繞組互相垂直，一次和二次繞組上都包著油紙絕緣，一、二次繞組絕緣各占主絕緣的一半，絕緣包扎不能保證連續性，易產生間隙，使電場不均勻，故主要適用于35kV的互感器。鏈式結構電流互感器一、二次繞組之間和對地電容較小，所以高壓對地電容對測量影響較大。鏈式電流互感器結構，如圖ZYl800503002-1所示。1．測試接線油浸鏈式和串級結構電流互感器現場測試時，可按一次對二次繞組采用高壓電橋正接線測量，也可按一次對二次繞組及外殼采用高壓電橋反接線測量。采用正接線時，橋體處于低壓，屏蔽接地，對地寄生電容影響小，測量準確，操作安全方便，適用于電流互感器一、二次間絕緣測量和判斷。在測量時，一次短接后接高壓，二次短接后接電橋Cx端，電流互感器外殼接地。采用正接線測試tanδ的原理接線如圖ZYl800503002-2所示。采用反接線時，橋體處于高壓，高壓電極及引線對地寄生電容影響大，尤其對電容較小的試品。反接線可以反映電流互感器一次對二次及地的絕緣狀況，對電流互感器套管內外壁和絕緣支架的絕緣狀況反映也較靈敏。測量時一次繞組短接后接電橋Cx端，二次各繞組短接后接地，電流互感器外殼接地。采用反接線測試tanδ的原理接線如圖ZYl800503002-3所示。2．測試步驟將電流互感器外殼接地，使用放電棒對電流互感器繞組放電接地，拆除一次、二次連接線，一次、二次繞組分別短接。按圖ZYl800503002-2或圖ZYl800503002-3進行接線。檢查Cx芯線和屏蔽層是否相碰、δ值，讀取測試數據：降壓過程中在相應各點電壓下測試tanδ值，讀取測試數據。測試完畢后，將高壓降到零，立即切斷電源，將被試品放電接地。恢復電流互感器一、二次連接線，特別注意末屏接地引線的恢復。4．變頻諧振升壓法主絕緣高電壓電容量和介損測試簡介主絕緣高電壓電容量和介損測試，除以上工頻試驗變壓器升壓法外，便攜式變頻諧振升壓法在現場也得到應用，解決了電流互感器現場高壓介損測量電源的問題。變頻諧振升壓法利用電流互感器與電抗器阻抗的不同性質，利用串聯諧振原理獲得高電壓，使高壓電源體積大大減小。現場應用時，電抗器上采用多抽頭方式，感抗盡量接近互感器的容抗，以便回路盡量工作在50Hz左右。變頻諧振升壓法原理接線如圖ZYl800503002-8所示。六、測試注意事項（1）測試應在良好的天氣，濕度小于80％，互感器本體及環境溫度不低于+5℃的條件下進行。（2）互感器表面臟污、潮濕時，應采取擦拭和烘干等措施以減少表面泄漏電流的影響。互感器電容量較小時，加屏蔽環會影響電場分布，不宜采用。（3）測試前，應先測試被試品的絕緣電阻，其值應正常。（4）互感器附近的木梯、架構、引線等所形成的雜散損耗，會對測量結果產生較大影響，應予拆除。高壓引線與被試互感器的角度應盡量大，盡量遠離被試品法蘭，有條件時高壓引線最好自上部向下引到試品，以免雜散電容影響測量結果，同時注意電場、磁場干擾。（5）電橋本體用截面較大的裸銅導線可靠接地。被試電流互感器外殼可靠接地，電橋本體應直接與被試互感器外殼或接地點連接且盡量短。（6）在測量電流互感器末屏介質損耗和電容量時，所加電壓不得超過該末屏的承受電壓。七、測試結果分析及報告編寫（一）測試結果分析1．測試標準及要求（1）交接試驗時，對電壓等級為35kV及以上的電流互感器進行介質損耗角正切值tanδ。測量電壓為10kV，tanδ值不應大于表ZYl800503002-1中數據。表ZYl800503002-1交接試全時電流互感器tanδ(%)限值額定電壓設備種類20-35kV66-110kV220kV330-500kV油浸式電流互感器2.50.80.60.5注硅脂及其他干式電流互感器0.50.50.5-油浸式電流互感器末屏2注：此表主要適用于油浸式電流互感器。SF6氣體絕緣和環氧樹脂絕緣結構電流互感器不適用，注硅脂等干式電流互感器可以參照執行。（2）預防性試驗時，電流互感器tanδ（%）值不應大于表ZY1800503002-2中的數值，且與歷年數據比較，不應有顯著變化。表ZY1800503002-2預防性試驗時電流互感器tanδ（%）限值電壓等級（kV）20～3566～100220330～500大修后油紙電容型--1.00.70.6充油型3.02.0----膠紙電容型2.52.0----運行中油紙電容型1.00.80.7充油型3.52.5----膠紙電容型3.02.5----油浸式電流互感器末屏2（3）狀態檢修試驗時，請參照《輸變電設備狀態檢修試驗規程》（Q/GDW188-2008）執行。表ZY1800503002-3狀態檢修時電流互感器tanδ（%）限值額定電壓72.5/160kV252/363kV≥500kV固體絕緣或油紙絕緣tanδ（%）≤0.8≤0.7≤0.6聚四乙烯纏繞絕緣≤0.5電流互感器末屏≤1.5（4）電容式電流互感器主絕緣為油紙絕緣，油紙絕緣的介質損耗與溫度的關系取決于油與紙的綜合特性。油屬于非（弱）極性介質，其損耗隨著溫度升高而增大。紙屬于極性介質，其損耗在-40～60℃內隨著溫度升高而減少。根據電流互感器油與紙的綜合特性，介質損耗變化很小，所以一般不進行溫度換算。但是，當受潮時電流互感器介質損耗隨著溫度升高而明顯增大。2、測試結果分析tanδ和電容量不應超過規程規定值，測試數據與原始值相比不應有顯著變化，一般應小于30％（復合外套干式電容型TA、SF6TA的介損值參考制造廠）。（1）油浸鏈式和串級式電流互感器由于電流互感器等效電容很小，易于受電場干擾，利用倒相法等方法測得的數據應進行計算分析。判斷絕緣狀況時應采用正接線測試值，因為P=U2ωCtanδ（ZY1800503002-1）式中P——功率損耗，W；U——測試電壓，V；ω——角頻率；tanδ——介質耗角正切值；c——被試品等效電容，F，即（ZY1800503002-2）式中ε——介電系數，F/m；S——電容器極板面積，m2；d——電容器極間距離，m；根據式（Z1）和式（ZY1800503002-2）得出（ZY1800503002-3）人們一般將稱作為損耗因數。功率損耗P的大小直接與介質的和tanδ的乘積成正比。在反接線時，因互感器的等效電容很小，高壓對地電容影響較大，高壓對地主要是空氣，空氣的介電系數近似為1，空氣的tanδ≈0.1，tanδ≈0.1損耗因數很小，可稱作小損耗因數。在小損耗因數影響下，根據式（ZY1800503002-4）可以看出，由于C1的存在且C1tanδ1，即（ZY1800503002-4）式中C1—互感器一次對空氣等效電容，pF；tanδ1—互感器一次對空氣介質損耗角正切值；C2—互感器一次對二次等效電容，pF；tanδ：——互感器一次對二次介質損耗角正切值。正接線測試時屏蔽接地，一次雜散電容C1被屏蔽掉，消除了小損耗因數的影響，所以分析和判斷時，應采用正接線測量更容易發現絕緣故障。（2）電容型電流互感器。1）電容型電流互感器受潮缺陷。電容型電流互感器因結構原因受潮后，水分容易沉積在底部，隨著受潮程度的加深，水分逐漸沿著主絕緣表面往上部和內部發展，根據受潮程度不同表現如下：一是，電流互感器輕度受潮時，主屏介質損耗變化小，末屏對地絕緣電阻較低、末屏對地介質損耗增大。二是，電流互感器嚴重進水受潮時，末屏絕緣電阻進一步降低、末屏介質損耗進一步增大。主屏介質損耗變化不明顯，如水分滲透到端屏，主屏介質損耗變化較明顯。三是，電流互感器深度受潮時，主屏介質損耗增大，末屏絕緣電阻更低、末屏介質損耗更大。2）利用tanδ與電壓的關系曲線分析判斷電流互感器絕緣狀況。GB50150--2006規定：當對電流互感器絕緣性能有懷疑時，可采用高壓法進行試驗，試驗電壓在（0．5～1）范圍內。在進行電容型電流互感器tanδ分析時，不僅要看絕對值，還要看不同試驗電壓下的tanδ變化值。電流互感器絕緣良好時，在一定電壓范圍內tanδ一般隨著電壓升高變化很小，如圖ZYl800503002-9（a）所示。絕緣有缺陷時tanδ變化則較顯著，絕緣受潮介質損耗增加使絕緣溫度增高，造成tanδ迅速加大，電壓下降時由于介質損耗增大導致介質發熱，使損耗增加而不能回到原來響應電壓下的tanδ數值，如圖ZYl800503002-9（b）所示。在絕緣產生局部放電時，tanδ不隨電壓升高，當達到局部放電起始電壓時tanδ急劇增加，當電壓下降到局放熄滅電壓時，曲線重合。熄滅電壓越低，絕緣局部缺陷越嚴重。絕緣產生氣隙局部放電的tanS=f（U）曲線如圖ZYl800503002-9（c）所示。電流互感器主絕緣含有離子型雜質會造成隨著試驗電壓升高tanδ下降的情況，在交流電場下，隨著電場的加強，離子運動速度加快，離子在紙層間或油中的遷移被阻攔，表現在電流上為有功分量波形畸變，有功電流波形畸變后超前電壓一個角度，使tanδ減小。一般為制造和檢修質量問題，多為干燥不徹底，潮氣浸入絕緣內部，或油被污染等情況造成的，如圖ZYl800503002-9（d）所示。（3）高壓電容量和介質損耗測試時并聯電阻Rb和tanδ及電容量Cx的計算。擴大量程10倍（n=10）時，R4b=1000/π，Rb、tanδ及電容量Cx的計算式為Rb=R4/（n-1）=3184/（10-1）=3538（Ω）（ZYl800503002-5）tanδ=tanδb/nCx=Cxb/n式中R4：——Z4橋臂標準電阻（10000/π），Ω；R4b——R4與Rb并聯后的阻值，Ω；tanδb——并聯電阻后的介損值，％；Cxb——并聯電阻后的電容值，pF。（4）電流互感器tanδ綜合判斷。將測試值和規程值比較、與被試品歷年數據比較、與同類設備測試數據比較，并觀察測試數據變化趨勢、觀察測試數據變化速率、觀察電容量變化，必要時測量介質損耗與電壓變化曲線，若測試數據變化明顯，應配合其他試驗進行綜合判斷。在測量介質損耗角正切值時，產生負值的情況很容易碰到，一般介質損耗角出現負值的原因有下面幾條：1）儀器接地不好；2）標準電容器受潮；3）高壓引線和測量線沒有完全接觸到導體；4）現場干擾；5）也有可能是干擾過大的原因導致。總之一般來講出現介損值為負數的情況不是太有可能是CVT設備本身的問題，而是測量問題。（二）測試報告編寫測試報告填寫應包括測試設備運行編號、測試時間、測試人員、天氣情況、環境溫度、濕度、使用地點、電流互感器參數、測試結果、測試結論、試驗性質（交接試驗、預防性試驗、檢查、施行狀態檢修的應填明例行試驗或診斷試驗）、測試設備的型號、出廠編號，備注欄寫明其他需要注意的內容，如是否拆除引線等。八、案例一臺電流互感器型號為LCWD-110，使用QSl電橋測量tanδ和電容量，采用反接線測試時，一次對地雜散電容C1=25pF，tanδ=0.1；一次對二次及地C2=57pF