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摘要：以往变电站内电容型设备的运行维护都是在停电情况下进行，其运维手段中最重要的一个手段是进行电容量测试和介质损耗试验，该试验不光耗费试验人员人力物力，还要值班人员现场配合，十分复杂。但近年来，随着国家电网公司状态检修工作的推进，带电检测技术在各个试验领域得到发展，包括电容型设备介损试验的绝对值测量和相对值测量在内的带电测量法也应运而生。本文以实例介绍了带电进行介损试验两种方法的原理、实际应用情况，对比了两者的优缺点，并对相对介质损耗试验方法的应用、对运维人员的影响做简要介绍。
关键词：电容型设备；设备运维；带电检测；相对介损
【1】电容型设备介质损耗试验简介
电容型设备是指采用电容屏绝缘结构的设备，如电容型电流互感器、电容式电压互感器、耦合电容器、电容型套管等[1]。电容型设备中的电介质会在电压的作用下，产生一定的能量损耗，即介质损耗，简称介损。产生介质损耗的原因主要是电介质电导产生的泄漏电流会造成能量损耗、极化引起的损耗和局部放电引起的损耗[2]。当电容屏绝缘结构内进水受潮，存在较多杂质或者气隙等缺陷情况发生时，设备的局部放电就会导致介质损耗增大，电容量也有所变化，久而久之，设备绝缘能力下降，导致设备故障。我们通过设备的介损及电容量测试，简称介损试验，就可以发现设备绝缘缺陷来，对设备进行维修或更换，从而避免事故发生。
传统的介损试验是在设备停电情况下，开变电站第一种工作票，对其进行测量。近年来，由于带电检测技术的推广应用，带电进行介损试验的方法也列入电容型设备的状态检测中，包括以PT二次侧电压为参考量的绝对测量法和以容性设备的介损及电容量为参考量的相对测量法。
这种方法需要停电进行，从开工作票到设备操作、试验进行、现场恢复，需要大量的运维和试验人员参与，费时费力，也增大运维的风险。
【2】绝对测量法
绝对测量法和相对测量法是指设备带电情况下的测试方法，绝对测量法侧取的试验数值是运行电压下表征设备状态的实际介损值和实际电容量。该方法的试验原理如图1（a）所示。
通过采集被试设备的末屏电流信号，母线PT二次端子上的电压信号以换算出母线电压信号，两路信号经过电压电流信号变换、滤波、放大、采样等处理，利用谐波分析法分别提取其基波分量，并计算出矢量角差和幅度比，从而获得被试设备的绝对介损值及电容量。
图1（b）是利用PT（CVT）的二次侧电压作为参考信号的绝对值测量法向量示意图，此时需要准确获得设备运行电压U和末屏接地电流I的基波信号幅值及相位夹角β，即可求得电容量C和介质损耗tanδ，如式1和式2所示。
C=Icosδ/ωU (1)
tanδ=cotβ (2)
绝对值测量法的优点在于能够得到被试设备运行电压下的价值损耗和电容量，但它也有诸多缺点：首先，易受PT（CVT）自身角差误差值的影响：根据国家标准
GB1207-75可知，目前0.5级电压互感器的角误差允许值是±20’,对该角度进行正切计算为±0.58%，而正常电容型设备的介质损耗多在0.2%~0.6%之间，显然这会
严重影响检测结果的真实性。其次，现场应用还易受外部电磁场干扰、二次负荷变化、接地点以及环境温湿度变化的影响。另外，试验过程需要频繁操作PT二次端子，存在误碰保护端子引起故障的风险。这些缺点限制了该方法的现场应用。
【3】相对测量法
相对测量法就是选取一台与被试设备并联运行的其他电容型设备作为参考设备，通过串接在两设备末屏接地线上的信号取样单元，分别测量参考电流信号I0和被测电流信号Ix，两路信号经滤波、放大、采样等数字处理，利用谐波分析法分别提取其基波分量，计算出其相位差和幅度比，从而获得被试设备与参考设备的相对介损差值和电容量比值。考虑到两台设备部同时发生相同的绝缘缺陷概率极小，因此通过相对介损的趋势变化，就可以判断设备的绝缘变化趋势，其原理如图2（a）所示。
高性能电流传感器的采用，使得准确获取试验所需信号成为可能。相对介质损耗因数是指在同相相同电压作用下，两个电容型设备电流基波矢量角度差的正切值。相对电容量比值是指在同相相同电压作用下，两个电容型设备电流基波的幅值比，两者与同电压下绝对测量值的误差微不足道。利用该方法初步判断设备存在异常或缺陷后，可结合油色谱试验、停电介损及电容量试验、局部放电测试进行综合分析，进一步确定设备存在的异常或缺陷。
对比绝对值测量法，相对值测量法能够克服其易受环境因数影响、误差大的缺点，因为被试设备与参考设备处在同样的运行环境下，外部环境、运行情况等变化导致的测量结果波动，会同时作用在参考设备和被试设备上，他们之间的相对测量值通常会保持稳定，故更容易反映出设备绝缘的真实情况。同时，该方法不受PT角差变化的影响，且操作安全，避免误碰PT二次端子引起故障的风险。相对介损测试最主要的问题在于大多数电流信号采集传感器数据不稳定，偏移，这个是未来解决的重点问题。
现在的相对介损测量装置中，标准配置的检测仪器仅设置参考信号和被测信号输入端，根据需要还可以扩充至6个输入端，对A、B、C三相同时进行检测。该方法在保定供电公司等公司的实际应用中成功发现了部分设备的绝缘缺陷。相对介损测量法具有不停电进行检测、试验省时、降低运维强度的诸多优点，必将成为未来电容型设备介损及电容量测试的最佳方法。
【4】电容型设备运维新技术的意义
传统的试验方法试验周期很长，长达3-7年，有了这个新技术，每年都要对设备进行状态检测，当怀疑设备异常时还可以随时检测，这样，对于电容型设备的状态可以更加及时有效的掌握，巡检时也可以有针对性地进行监视、观测。除了上述带电进行介损试验的技术，我们还可以利用红外测温、超声波测局放的技术，将其他带电检测技术检测的结果与该方法进行综合，分析后提出相应的改进措施，可以更好地发现设备的缺陷，更好地维护变电设备。
论文作者:李玫瑾1,吴晓晴2,冯梦娉2,翟莉2,魏存金2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/1
标签：设备论文; 电容论文; 测量论文; 电压论文; 信号论文; 基波论文; 介质论文; 《电力设备》2017年第14期论文;