套管介损测试

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1、套管的介损试验共9页第9页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

2、=U·ICXP=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

3、.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。套管的介损试验共9页第9页由此可见，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

4、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=ωR4C4C≈（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套管的介损试验共9页第9页大值为1k左右，当分布电容达10000PF时，对介损的影响为0.3%，为了

5、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

6、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。套管的介损试验共9页第9页图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

7、，为同相分量。当IN·R4·k=Icx·R33-2W有最小值，此时W=IRX·R33-3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)套管的介损试验共9页第9页那么，tg=可以算出tg值。由于R3、R4阻值较小，最大值为100，杂散分布电容的影响仅为西林电桥的1/10，且R3、R4的值较为固定，分布电容可以补偿，可以进一步提高精度。当设备为一端接地时，M型电桥采用反接法，即在B点接地，此时如不采

8、取措施，高压变压器及高压电缆对地电容就并联在试品两端，影响了测量精度，为此M型电桥的高压电缆及高压变压器均采用双重屏蔽，如图3-5中。Ce为高压变压器的耦合电容，直接并联在高压线圈两端，对测量没有影响。电容型套管的介损试