叶飞
国网福建检修公司
摘要：根据《QGDW 1168-2013 输变电设备状态检修试验规程》，绝缘电阻、电容量和介质损耗因数是必做项目。绝缘电阻有两个测试项目，一次绕组的绝缘电阻和末屏对地的绝缘电阻，一次绕组的绝缘电阻包括一次绕组对二次绕组绝缘电阻和一次绕组对外壳绝缘电阻；末屏对地绝缘电阻的测量需采用屏蔽线。电容量和介质损耗因数的测试，测试部位有一次对末屏和末屏对地，当末屏绝缘电阻不合格时，才需进行末屏对地的电容量和介质损耗因数的测试，有一次悬空、一次接地和一次屏蔽三种方法，一次屏蔽法是最准确的测试方法。本文详细分析了两种型号的济南泛华介损仪一次屏蔽的原理。
关键词：绝缘电阻、电容量和介质损耗因数、一次悬空、一次接地、一次屏蔽
1、引言
电流互感器的结构较为简单，由相互绝缘的一次绕组、二次绕组、铁心以及构架、壳体、接线端子等组成。其工作原理与变压器基本相同，一次绕组的匝数较少，直接串联于电源线路中，一次负荷电流通过一次绕组时，产生的交变磁通感应产生按比例减小的二次电流；二次绕组的匝数较多，与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷串联形成闭合回路。[1]
根据《QGDW 1168-2013 输变电设备状态检修试验规程》，绝缘电阻、电容量和介质损耗因数是必做项目，这两个项目是反映电流互感器是否受潮，能否安全运行的重要指标。绝缘电阻有两个测试项目，一次绕组绝缘电阻和末屏对地的绝缘电阻，本文分析应该如何准确测量和现场测试时做法的可行性。
电容量和介质损耗因数的测试，测试部位有一次对末屏和末屏对地，一次对末屏的测试采用正接法。当末屏绝缘电阻小于1000MΩ时，可通过测量末屏介质损耗因数作进一步判断，测量电压为2kV，末屏介损值通常要求小于0.015。末屏对地的电容量和介质损耗因数的测试，现场测试有一次悬空、一次接地和一次屏蔽三种方法，本文分析三种方法测得数据的联系，得出最准确的测试方法。
现对一台型号为LB2-110，额定电流比为2*300/5A，制造厂为中国南京电瓷总厂的电流互感器（Cn=834pF），进行绝缘电阻和电容量和介质损耗因数测试方法的研究。
2、绝缘电阻测试
2.1一次绕组绝缘电阻
P1点和P2点（短接后P点）为CT一次端，M点为CT末屏，MΩ为数字高压兆欧表，H为兆欧表高压线，E为兆欧表E线。为一次对末屏的等效电容，为末屏对地等效电容，为一次对地的等效电容，为一次对二次及地的等效电容。
图1电流互感器一次绕组绝缘测试接线图
图2电流互感器一次绕组绝缘测试原理图
如图1所示，测量CT一次绕组绝缘电阻时，二次绕组短接接地，CT末屏M点通过外壳接地，高压线H接CT一次端P点，E线接地。如图2所示，此时测量的是电流互感器一次绕组对二次绕组并上一次绕组对外壳（末屏）的绝缘电阻，一次绕组对地的绝缘电阻约为无穷大，可忽略不计。因为电阻并联后变小，如果此时测出的绝缘电阻合格，一次绕组对二次绕组的绝缘电阻、一次绕组对外壳（末屏）的绝缘电阻均合格。
如果测试的绝缘电阻不合格，应分别测量。测试一次绕组对末屏的绝缘电阻时，如图3所示，末屏对地应解开，二次绕组短接接地，高压线H接CT一次端P点，E线接末屏M点，此时高压输出通过C主到E端形成回路，C一次对二次及地不在此测量回路中，测得结果仅为一次对末屏的绝缘电阻。
测试一次绕组对二次绕组的绝缘电阻时，M点跟地解开，二次绕组短接接地。如图4所示，高压线H接CT一次端P点，屏蔽线G接末屏M点，E线接地。由于高压输出通过C一次对二次及地与地形成回路产生电流I，由欧姆定律可测出一次对二次及地的绝缘电阻，此时高压输出通过C主产生的电流Ig不影响测量回路电流I。
图3一次绕组对末屏的绝缘电阻原理图
图4一次绕组对二次绕组绝缘电阻原理图
2.2末屏对地绝缘电阻
图5电流互感器末屏绝缘电阻的测量接线图
图6 电流互感器末屏绝缘电阻的测量接线图
测量电流互感器末屏绝缘电阻时，M点跟地解开，二次绕组短接接地。如图5所示，高压线H接CT末屏M点，屏蔽线G接一次端P1点和P2点的短接线P，E线接地。如图6所示，高压线H所在回路可测出总电流I，Ig可测出等效电容所在回路电流，（I-Ig）为流过支路的电流，由欧姆定律可测出末屏对地的绝缘电阻。注：一次对二次等效电容基本没有电流流过，Ig从屏蔽线（一次端P和兆欧表G的连接线）流过。
3、一次是否屏蔽对CT末屏对地介损和电容量测试的影响
测量CT末屏对地的介损和电容量有三种方法，分别为：一次悬空法、一次接地法、一次屏蔽法。下面详细介绍这三种试验方法并进行分析。[2]
3.1一次悬空法
一次悬空法：如图7所示，CT的一次端P1点、P2点悬空，M为CT末屏，1S1、1S2和2S1、2S2为二次端子短接接地；Q为介损仪，Cn内接标准电容，Cn与M的连接线为高压测试线H，屏蔽线C悬空。
图7一次悬空法测末屏对地的介损和电容量
3.2一次接地法
一次接地法（无需解开地刀，现场常用）：如图8所示，CT的一次端P1点、P2点短接后接地，M为CT末屏，1S1、1S2和2S1、2S2为二次端子短接接地；Q为介损仪，Cn内接标准电容，Cn与M的连接线为高压测试线H，屏蔽线C悬空。
图8一次接地法测末屏对地的介损和电容量
3.3一次屏蔽法
一次屏蔽法：如图9所示，CT的一次端P1点和P2点短接，M为CT末屏，1S1、1S2和2S1、2S2为二次端子短接接地；Q为介损仪，Cn内接标准电容，Cn与M的连接线为高压测试线H，M与P1、P2的连接线为屏蔽线C。
图9一次屏蔽法测量末屏对地的介损和电容量（济南泛华介损仪 K型）
下面将电流互感器一次对末屏、末屏对地的电容量和介质损耗因数的三种测试方法测得的数据做下记录，数据如表1
不同的试验接线测得的末屏tanδ及电容量的数值有所不同。根据表1的数据进行分析
1)一次屏蔽与一次悬空测试时的比较：一次悬空法测得的介损值比一次屏蔽时小，电容量比一次屏蔽时大。主要原因是：电容型电流互感器一次绕组对末屏的绝缘，电容量较大，介质损耗因数较小，一次悬空时一次对地的杂散电容并入，介质损耗因数偏小，电容量增大。
2)一次接地与一次悬空、屏蔽测试时的比较：一次接地测试时，介质损耗因数比一次屏蔽和悬空测试时均小，电容量的数值大约为2倍。一次接地时测得的介损和电容量，相当于一次屏蔽时测得的末屏对地和一次对末屏的测量值的并联。末屏对地电容和主屏电容并联，并联介损值tanδx=（Cx1*tanδx1+ Cx2*tanδx2）/（Cx1+Cx2），可以得出介损变小，电容量并联为两个电容量的和，得出电容量变大。由此得出，一次屏蔽法测得的数据最准确。
4、K型与KS型介损仪（泛华）测试CT末屏对地电容量和介损的原理
4.1 K型介损仪测试末屏对地电容量和介损
CT的一次端P1和P2短接后用P点表示，M为CT末屏，二次绕组短接接地。P点和M点之间的电容为C主，M点对地的电容为C末，K型介损仪测试时，将高压线H接末屏M点，屏蔽线C接一次端P点，K型介损仪测试末屏对地电容量和介损的原理图，如图10所示
图10 K型介损仪测试CT末屏对地电容量和介损的原理图
M点承受高压线H输出的高压，P点承受屏蔽线C输出高压，K型介损仪的高压线H和屏蔽线C输出电压相等，因此C主没有电流流过；从图5可以看出，高压线H通过C末和地形成回路，仪器内部的电流表I可测出回路中电流，已知参考电压，可测出CT末屏的介损值和电容量。
4.2 K型介损仪测试末屏对地电容量和介损
CT的一次端P1和P2短接后用P点表示，M为CT末屏，二次绕组短接接地。P点和M点之间的电容为C主，M点对地的电容为C末，KS型介损仪测试时，将高压线H接末屏M点，Cx线接一次端P点，KS型介损仪测试末屏对地电容量和介损的原理图，如图11所示
图11 KS型介损仪测试CT末屏对地电容量和介损的原理图
高压线H上流过的电流I为C末和C主的电流和，Cx线上流过的电流Ig为C主支路的电流，仪器内部可通过计算得出C末流过的电流(I-Ig),已知参考电压，可测出CT末屏的介损值和电容量。
5、结论
一次绕组的绝缘电阻包括一次绕组对二次绕组绝缘电阻和一次绕组对外壳（末屏通过外壳接地）绝缘电阻，本文将一次对地的绝缘电阻忽略。现场测试为提高工作效率，可以将末屏接地，测出一次绕组对二次绕组绝缘电阻和一次绕组对外壳（末屏通过外壳接地）绝缘电阻的并联值。并联值满足状态检修规程的要求，分别测量肯定满足。如并联值不满足状态检修规程要求，再分别测量：测量一次对末屏绝缘电阻时，需解开末屏，二次绕组短接接地，高压线H接一次端，兆欧表E线接末屏（E线不可接地）；测量一次对二次绝缘电阻时，需解开末屏，二次绕组短接接地，高压线H接一次端，屏蔽线G接末屏，兆欧表E线接地。末屏对地的绝缘电阻测量，需解开末屏，二次绕组短接接地，高压线H接末屏，屏蔽线G接一次端，兆欧表E线接地。末屏对地绝缘电阻小于1000MΩ时，需进行末屏对地的电容量和介质损耗因数测试。
末屏对地的电容量和介质损耗因数测试，由于相邻设备带电的影响，现场电场干扰严重，被试设备与相邻带电设备有电容耦合，导致耦合电容并入，而只要有电容并入，就会导致测得的介损偏小，电容量偏大。现场测试时不打开地刀最常用的一次接地法，测得的介损和电容量是末屏对地和一次对末屏的并联值，而我们测试的目标是末屏对地的值。因此现场测试应采用一次屏蔽法，一次屏蔽法[3]测得的值才是末屏对地的值，且在现场有电场干扰的情况下，数据稳定，重复性好。
K型和KS型介损仪测试末屏对地电容量和介损的原理不同，但都起到了屏蔽一次的作用。K型介损仪是通过高压线和屏蔽线输出电压相等的原理，将C主所在支路屏蔽；因为需要测末屏M对地的介损和电容量，无法直接测得C末支路的电流，KS型介损仪通过测C主和C末的总电流，以及C主支路的电流，通过减法计算测得C末支路电流的方法，将C主支路屏蔽。
参考文献:
[1].牛林 谭立成.互感器试验与分析［M］.北京:中国电力出版社,2013
[2].陈天翔 王寅仲 海世杰.电气试验（第二版）［M］. 北京:中国电力出版社,2005
[3].电力行业职业技能鉴定指导中心.电气试验（第二版）［M］. 北京:中国电力出版社,2009
论文作者:叶飞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2019/1/4
标签：绕组论文; 电阻论文; 测试论文; 高压线论文; 屏蔽论文; 电容论文; 电流论文; 《防护工程》2018年第28期论文;