现场介质损耗试验时负值出现的原因分析及对策研究

现场介质损耗试验时负值出现的原因分析及对策研究

张蓓

大唐韩城第二发电有限责任公司陕西省韩城市715400

摘要：文章对现场介质损耗试验负值出现的原因进行了详细分析，并且对这些原因导致现场介质损耗试验结果出现负值的原理进行介绍，提出了针对这些原因所采取的避免现场介质损耗试验结果出现负值问题的解决对策，以供参考。

关键词：现场介质损耗试验；负值；原因；对策

1引言

近年来随着我国经济的快速发展，社会用电负荷在不断增多，给电力企业带来较大的压力。电力企业在不断扩大规模的同时，装机容量以及机组参数也在随之增加，这也增加了对设备进行检修与维护的难度。在对电力系统中的电气设备进行绝缘性能分析时，由于设备介质损耗是比较重要的电气绝缘参数，因此为了实现对电气设备绝缘状况的准确评价，就需要通过设备介质损耗试验来进行测量。但是在进行设备介质损耗试验时，容易受到多种因素的影响而导致所测量的结果与真实数值之间存在较大的差距。其主要表现在进行现场的设备介质损耗试验时会出现介质损耗参数为负值的情况，这就会对试验结果的有效性产生较大的影响。以无损耗标准电容器的现场介质损耗试验为例，如果其电流比电压大90°时，其介质损耗角就是电流与试品电容电流之间的夹角，而且此介质损耗角δ=0°。如果在上述试验中存在介质损耗，这就会使得试品电容电流受到电压相位有功电流分量的影响而比无损耗标准电容器电流的角度要小，表现为δ为正值的现象。但是在一定的影响因素下就会导致电容电流与电压之间的相位差要超过90°，这就会导致电流的有功分量与电压的方向相反，此时就会表现出介质损耗角δ为负值的现象。

2现场介质损耗试验负值出现的原因分析

现场设备介质损耗因数可以写成是tanδ，对其出现负值的原因进行分析可知，主要的影响因素有以下几种。

2.1外部对电流的干扰

在进行设备介质损耗试验时，如果外部干扰电流投影到电压相量上而且方向与电压方向相同时，就会导致介质损耗因素tanδ会随着介质损耗角δ的增大而变大。反之，如果出现上述两个方向相反时就会导致tanδ随着δ的缩小而逐渐变为负值的问题。

2.2测量仪器接地不良和标准电容介质损耗过大

图2.1接地不良时和转换之后的等值电路

在图2.1中的等值电路中，互感器的一次绕组介质损耗与二次介质损耗的等值电容表示为Cx，对地电容表示为C10和C20。如果出现测量仪器接地不良的现象，则将接触电阻表示为R0。如果出现等值电容在无损耗的情况时，测量仪器接地正常的接触电阻R0为0，而且试验电流中的电流I2超过电压U角度90°，δ为0°。但是如果出现测量仪器接地不良的情况，此时试验电流中的电流I2超过电压U2角度90°，此时所测量出的电容的结果就是过大，而且由于I1比I2小，电流I2始终超过试验其他支路的电流，这就会使得所测量出的介质损耗出现负值的现象。

由于无损耗标准电容器的电流比试品电容电流要大，如果出现标准电容器的损耗过大的现象，就会导致此电流的超前电压角度介质损耗角比90°小，也会导致介质损耗因数tanδ的测量结果出现负值的现象。但是由于通常情况下无损耗标准电容器的介质损耗比较小，因此通常不会对设备介质损耗试验结果产生影响而导致出现负值的情况。

2.3电压互感器接地铁芯和底座接地不良

图2.2电压互感器接地不良的等值电路

如图2.2所示，在采用正接法来对一、二次绕组介质损耗进行测量时，如果出现铁芯接地不良的问题，这就会导致接地电路与测量仪器接地时两者之间的等值电路相似，只是在接地点方面会存在不同。如果出现底座接地不良的情况，还会导致铁芯与底座接地的等值电路相似，这就使得底座被铁芯所代替，电容屏对底座分布电容以及未屏对底座的电容可以表示为C10和C20。

2.4受电磁单元因素的影响

在进行现场介质损耗试验时，如果采用正接法进行测量，其测量结果就会受到电磁单元以及铁芯损耗的影响，其主要表现在实际的测量过程中，需要对分布电容进行利用，导致在一、二次绕组上产生铁芯的介质损耗比较小，这就会导致铁芯损耗会对测量结果产生影响。由于流入测量仪器中的电流比设备试品的电流大，这就会导致设备介质损耗试验中发生负值的现象。

3导致故障出现的机理分析

在采用正接法进行现场介质损耗试验时，如果电压到一次绕组端，此时就需要对接地端进行接地，而且需要与二次绕组和测量端进行连接，此时的铁芯没有进行接地，并且会使得引入电阻和电容之后互感器底座接地测量的情况。在按照上述情况进行介质损耗试验时，所测试的介质损耗数值就是一、二次绕组间的绝缘介质损耗。由于电压在电路中，出现电容介质损耗比较小的情况时，就会导致电流比电压角度90°高。而如果出现不存在电容的情况，就会使得电流相等，但是存在电容时，就会使得电流经过接触电阻进行接地。此时就会导致试品中的电流与电流的实际数值存在较大的差异，相位角也会存在一定的差异。如果出现流入的电流与外部施加的电压之间存在90°以上的夹角就会导致介质损耗因素为负值的情况。这就需要对等值电路进行分析之后对介质损耗角的偏差情况进行确定，然后以此为依据来对设定参数的正负值情况进行确定。

如果产品设备的试验环境满足设备介质损耗试验的要求，此时就会对介质损耗因素数值为负值的原因中将瓷套表面电流泄漏的因素进行排除，而且可以判断是试验产品的内部出现了问题。这就需要检查吊芯中的一次引线，在没发现问题时可以测试低电压介质损耗。在进行上述检查和测试之后，如果出现介质损耗因素数值为负值的情况，δ角度大小与会随着电压的升高而减小，这样就会导致漏电流的形成。

4现场介质损耗试验时出现负值的解决对策

在对导致出现现场介质损耗试验中出现负值的原因进行分析之后，针对不同原因提出下列解决对策：首先是对于由于外部对电流干扰而导致的异常现象，就需要采用倒相法或者异频法来进行测量，而且需要将电源进行正反接之后分别进行测试，主要目的就是对试验过程中的外部电场干扰进行排除或者是对不同频率的信号进行采集，然后再使用信号滤波来对工频信号进行衰减，实现对外部电场干扰的排除。其次就是针对测量仪器接地不良以及仪器中标准电容介质损耗比较大的现象。就需要试验测试时将测量仪器接地端与试品底座进行直接连接，而且要确保接触良好以及试品的干净和干燥，防止周围环境中的铁架或者木梯等对分布阻抗产生不利影响。最后就是针对电压互感器接地铁芯和底座接地不良、电磁单元等原因。所要采取的措施就是在对变压器设备进行选择时，将没有被测试的绕组进行短接，防止电感和铁芯损耗对试验结果产生影响。而且要保证试验引线与试品之间的夹角在90°以上，防止二者之间出现分布电容而对试验结果产生不利影响。

5结语

经过本文中的分析可知，外部对电流的干扰、测量仪器接地不良和标准电容介质损耗过大、电压互感器接地铁芯和底座接地不良、电磁单元因素的影响等因素都会导致在现场介质损耗试验时出现介质损耗因素数值为负值的问题。在对上述原因进行详细分析之后，得出了相应的避免上述因素干扰和影响的解决对策，但是目前仍然无法做到对此问题的有效排除，需要在今后的研究和应用中，对试验过程中的经验和教训不断总结和吸取，寻找更为有效的解决对策来避免此问题的发生，确保试验结果的准确性。

参考文献：

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