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電力技術
多功能互感器測試儀
時間：2023-03-09
中試控股技術研究院魯工為您講解： 多功能互感器測試儀
ZSCTP-220P變頻互感器綜合特性測試儀
參考標準：GB20840.1，GB20840.2，GB20840.3
采用高壓標準電容器自激法測量值接線
圖1-1 采用高壓標準電容器自激法測量tanδ值接線
2.低壓標準電容器自激法
如圖1-2所示，利用QS1型橋體內的標準電容做電橋的標準臂，對串級式互感器進行自激測量tanδ值。
利用低壓標準電容器自激法測量值接線
圖1-2 利用低壓標準電容器自激法測量tanδ值接線
由圖1-2可知，電橋的供電是取自輔助繞組端子上所感應的電壓，標準電容橋臂承受的電壓較低，此時輔助繞組的負荷很小，U1和U2向量基本上是重合的，經驗證明他們之間的角差影響可以忽略不計。
不管用高壓標準電容器自激法，還是用低壓標準電容器自激法，在測量串級式互感器的值時，仍然避免不了強電場的干擾影響。其干擾源，一個來自互感器高壓側外界電場(附近的高壓設備)，一個來自二次側激磁系統。前者可采用高壓屏蔽的辦法消除，具體辦法參考變壓器的試驗，后者可將調壓裝置的接地點盡量靠近滑動接點。另外還可以配合調換自激電源的相位，使干擾減少到最小程度。
3.末端屏蔽法
如圖1-3所示，同樣可以利用QS1型高壓電橋進行測量，并需用高壓試驗變壓器B，在被試電壓互感器的高壓側激磁，同時供給電橋電源。低壓末端接地，低壓繞組也處于較低電位，這樣基本上避免了小套管因受潮和臟污對測量值的影響。可見，末端屏蔽法的接線只能測出和低壓繞組及輔助繞組直接耦合的高壓繞組部分的tanδ值。末端屏蔽法同樣有電源系統和外界電場的干擾問題，其防止措施和自激法相同。
用末端屏蔽法測量值接線
圖1-3 用末端屏蔽法測量tanδ值接線
4.電容式電壓互感器的試驗方法
電容式電壓互感器接線如圖1-4所示，由電容分壓器(包括主電容器C1，分壓電容器C2)、中間變壓器(即中間互感器YH)、共振電抗器L1、載波阻抗器L2及阻尼電抗器R等元件組成。
電容式電壓互感器接線圖
圖1-4 電容式電壓互感器接線圖
g——保護間隙；K——斷路開關
其介質損失角tanδ值的測試，可分單元件試驗。例如，對電容器，可照電力電容的要求進行試驗；對中間變壓器，可選用“自激法”或“末端屏蔽法”均可得到有效的結果。
對互感器的狀態識別依據是試驗所得到的試驗數據。在得到試驗數據后，首先要進行試驗結果正確性判斷，排除試驗方法原則上的錯誤和環境、人為因素等的影響；然后把試驗結果與規程、標準相比較，與歷史資料相比較，與其它同類產品相比較，綜合利用多個試驗方法的試驗數據進行聯合分析；最后根據分析對互感器的狀態進行判斷。
一、互感器故障種類及分析
1.絕緣結構
35kV及以上電壓等級互感器一般為油紙絕緣結構。220kV電壓等級互感器的主絕緣結構為電容型結構,也就是由串聯的電容屏組成的電容芯構成。電容屏由鋁箔或半導體紙制成,電纜紙連續纏繞組成屏間絕緣,電容屏主屏端部附有副屏以改善端部電場,電容芯經真空干燥處理后組裝在瓷套內。
2.故障形成原因
2.1絕緣熱擊穿
高壓電流互感器既承受高電壓,又通過大電流,絕緣介質在高電壓作用下的介質損耗以及電流熱效應使絕緣溫度升高。如果有缺陷,將出現熱損耗增加,絕緣溫度升高,在超過絕緣材料的工作溫度下長期運行,就會造成絕緣熱擊穿。
2.2局部放電損壞
220kV電流互感器主電容在正常狀態下電壓均勻分布,如果生產制造過程中工藝不合格,就會造成電容極板不光滑,絕緣包繞松緊不均、外緊內松、紙有皺格,電容屏錯位、斷裂,“并腿”時損傷絕緣等缺陷；因下部U型卡子卡得過緊使絕緣變形,還會因端屏鋁箔沒有孔眼而在非真空注油時,電容屏間存積氣泡,從而改變電容屏間的電壓分布,使個別電容屏承受較高的場強,出現嚴重電暈或較強的局部放電,如果沒有被發現或處理不及時,將導致整個電容芯棒絕緣裂解擊穿事故。
2.3受潮
由于端部密封不嚴而進水受潮,引起互感器內部游離放電加劇,內部沿面放電,是電流互感器絕緣劣化的主要原因之一。電流互感器的U型電容芯棒的底部離油箱底部很近,進入互感器內的水沉積于電容芯棒底部,芯棒打彎處絕緣受潮嚴重,是絕緣最薄弱的部位,在工作場強的長期作用下,使一對或幾對主電容屏擊穿,甚至導致整個電容芯棒的擊穿,從而造成中試控股事故。
2.4絕緣干燥和脫氣處理不徹底
220kV電流互感器若不進行真空注油,致使內部氣體無法排出,或雖然進行了真空注油,但不能保持高真空度,或脫氣處理時間不夠,干燥不徹底,在運行電壓和溫度的作用下,就會發生熱和(或)電老化擊穿。
2.5人員過失
常見的過失有一次引線接頭松動、注油工藝不良、二次繞組開路、電容末屏接地不良等。由于這些過失常導致局部過熱或放電,使油中溶解氣體色譜分析結果異常。
二、互感器故障診斷方法
1.進行預防性試驗
DL/T 596-1996《電力設備預防性試驗規程》規定了電流互感器的預防性試驗項目有：測量繞組及末屏的絕緣電阻、測量介質損耗因數tanδ及電容量和油中溶解氣體色譜分析等，通過對這些項目的測試結果進行綜合分析，可以發現進水受潮及制造工藝不良等方面的缺陷。
ZSCTP-220P變頻互感器綜合特性測試儀
參考標準：GB20840.1，GB20840.2，GB20840.3
ZSCTP-220P變頻互感器綜合特性測試儀（精度0.05%）是由本中試控股在廣泛聽取用戶意見、經過大量的市場調研、深入進行理論研究之后研發的新一代的電流、電壓互感器測試儀器。裝置采用高性能DSP和ARM、先進的制造工藝。用于保護類電流互感器（CT）及電壓互感器（PT）多種參數的高精度測量。滿足各類CT（如：保護類、計量類、TP類）的勵磁特性（即伏安特性）、變比、極性、二次繞組電阻、二次負荷、比差以及角差等測試要求，滿足各類PT電磁單元的勵磁特性、變比、極性、二次繞組電阻、比差以及角差等測試。可實現一鍵完成CT直阻、勵磁、變比和極性測試功能，自動化程度高、穩定可靠，在國內處于領先水平。
中試控股始于1986年 ? 30多年專業制造 ? 國家電網.南方電網.內蒙電網.入圍合格供應商
ZSCPT-220P變頻互感器綜合特性測試儀（精度0.05%）功能介紹
1、功能全面，既滿足各類CT（如：保護類、計量類、TP類）的勵磁特性（即伏安特性）、變比、極性、二次繞組電阻、二次負荷、比差以及角差等測試要求，又可用于各類PT電磁單元的勵磁特性、變比、極性、二次繞組電阻、比差以及角差等測試。
2、自動給出拐點電壓/電流、10%(5%)誤差曲線、準確限值系數（ALF）、儀表保安系數（FS）、二次時間常數(Ts)、剩磁系數(Kr)、飽和及不飽和電感等CT、PT參數。
3、測試滿足GB20840.1，GB20840.2 GB20840.3等各類互感器標準，并依照互感器類型和級別自動選擇何種標準進行測試。
4、基于先進的低頻法測試原理，能應對拐點高達45KV的CT測試。
5、界面友好美觀，全中文圖形界面。
6、裝置可存儲2000組測試數據，掉電不丟失。試驗完畢后用U盤存入PC機，用軟件進行數據分析，并生成WORD報告。
7、測試簡單方便，一鍵完成CT直阻、勵磁、變比和極性測試，而且除了負荷測試外，CT其他各項測試都是采用同一種接線方式。
8、易于攜帶，裝置重量<9Kg
ZSCPT-220P變頻互感器綜合特性測試儀（精度0.05%）技術特點
1、低頻法測試CT/PT勵磁曲線和10%/5%誤差曲線
2、電壓法測試CT/PT變比、極性，CT角差、比差
3、適用于各類CT/PT的測試（含套管CT、暫態CT、GIS組合CT）
4、自動記錄飽和磁滯曲線
5、CT二次外回路負荷
6、支持多通道擴展箱
7、支持150A外接升流器，通流加量、變比驗證
8、5.7”圖形透反式LCD，陽光下可視
9、采用旋轉光電鼠標操作，面板自帶打印機
10、裝置可存儲3000組測試數據，掉電不丟失
11、測試方便，輕小便攜，僅重9kg
ZSCPT-220P變頻互感器綜合特性測試儀（精度0.05%）技術參數
輸出電壓：0~180V (RMS)
輸出電流：0~12A(RMS)，峰值36A
電壓測量：準確度±0.05%
CT變比測量范圍：1~30000
PT變比測量范圍：1~10000
變比測量準確度：±0.05%
相位測量：準確度±2’，分辨率： 0.2’
二次繞組電阻測量：范圍 0.1~300Ω，分辨率：0.1mΩ
升流電流輸出：0~150A
輸入電源電壓：AC220V±20%，50HZ
工作條件：溫度 -10℃~50℃， 濕度 ≤90%
ZSCPT-220P變頻互感器綜合特性測試儀（精度0.05%）時功能全面，既滿足各類CT（如：保護類、計量類、TP類）的勵磁特性（即伏安特性）、變比、極性、二次繞組電阻、二次負荷、比差以及角差等測試要求，又可用于各類PT電磁單元的勵磁特性、變比、極性、二次繞組電阻、比差以及角差等測試。
ZSCPT-220P變頻互感器綜合特性測試儀（精度0.05%）
電流互感器二次回路兩點接地對繼電保護裝置的影響
電流二次回路兩點接地的影響電力系統的安全運行的一個非常重要的保證就是公共回路。在電力系統的日常運行過程中，根據相關規定，電流互感器公共回路的一個電氣連接必須要具備一個可靠的接地點，這樣才能夠對人員的人身安全和二次設備的安全進行保證。與此同時，還要求二次回路只能有一點接地，這樣才能夠保證繼電保護和自動裝置的正確工作。但是在變電站實際運行中，公共回路連接比較多的設備，并且能夠延伸的范圍也是比較廣的，經常會出現連接錯誤的現象，導致在一個電氣連接的二次回路中出現兩點接地的現象，絕緣損壞是導致該現象的主要原因之一，因為電流二次回路大部分在室外，所以絕緣損壞發生的可能性非常大。當系統發生故障，地電網各點間有電流差時，將會有電流從兩個接地點間流過，在電流二次回路產生電流下降，就會導致電流二次電壓的準確性受到影響，導致電流二次回路兩點接地的現象，最終導致大面積的停電事故。為了對接地的可靠性進行保證，嚴禁將電流互感器中的中性線與有可能斷開的開關或者接觸器進行連接，從而避免電壓互 感器二次回路兩點的電位差經兩中線與控制室形成閉合回路的現象，在每根中性線上產生附加的電位差，影響保搞裝置的正確動作。
圖1-1 采用高壓標準電容器自激法測量tanδ值接線
2.低壓標準電容器自激法
如圖1-2所示，利用QS1型橋體內的標準電容做電橋的標準臂，對串級式互感器進行自激測量tanδ值。
利用低壓標準電容器自激法測量值接線
圖1-2 利用低壓標準電容器自激法測量tanδ值接線
由圖1-2可知，電橋的供電是取自輔助繞組端子上所感應的電壓，標準電容橋臂承受的電壓較低，此時輔助繞組的負荷很小，U1和U2向量基本上是重合的，經驗證明他們之間的角差影響可以忽略不計。
不管用高壓標準電容器自激法，還是用低壓標準電容器自激法，在測量串級式互感器的值時，仍然避免不了強電場的干擾影響。其干擾源，一個來自互感器高壓側外界電場(附近的高壓設備)，一個來自二次側激磁系統。前者可采用高壓屏蔽的辦法消除，具體辦法參考變壓器的試驗，后者可將調壓裝置的接地點盡量靠近滑動接點。另外還可以配合調換自激電源的相位，使干擾減少到最小程度。
3.末端屏蔽法
如圖1-3所示，同樣可以利用QS1型高壓電橋進行測量，并需用高壓試驗變壓器B，在被試電壓互感器的高壓側激磁，同時供給電橋電源。低壓末端接地，低壓繞組也處于較低電位，這樣基本上避免了小套管因受潮和臟污對測量值的影響。可見，末端屏蔽法的接線只能測出和低壓繞組及輔助繞組直接耦合的高壓繞組部分的tanδ值。末端屏蔽法同樣有電源系統和外界電場的干擾問題，其防止措施和自激法相同。
用末端屏蔽法測量值接線
圖1-3 用末端屏蔽法測量tanδ值接線
4.電容式電壓互感器的試驗方法
電容式電壓互感器接線如圖1-4所示，由電容分壓器(包括主電容器C1，分壓電容器C2)、中間變壓器(即中間互感器YH)、共振電抗器L1、載波阻抗器L2及阻尼電抗器R等元件組成。
電容式電壓互感器接線圖
圖1-4 電容式電壓互感器接線圖
g——保護間隙；K——斷路開關
其介質損失角tanδ值的測試，可分單元件試驗。例如，對電容器，可照電力電容的要求進行試驗；對中間變壓器，可選用“自激法”或“末端屏蔽法”均可得到有效的結果。
對互感器的狀態識別依據是試驗所得到的試驗數據。在得到試驗數據后，首先要進行試驗結果正確性判斷，排除試驗方法原則上的錯誤和環境、人為因素等的影響；然后把試驗結果與規程、標準相比較，與歷史資料相比較，與其它同類產品相比較，綜合利用多個試驗方法的試驗數據進行聯合分析；最后根據分析對互感器的狀態進行判斷。
一、互感器故障種類及分析
1.絕緣結構
35kV及以上電壓等級互感器一般為油紙絕緣結構。220kV電壓等級互感器的主絕緣結構為電容型結構,也就是由串聯的電容屏組成的電容芯構成。電容屏由鋁箔或半導體紙制成,電纜紙連續纏繞組成屏間絕緣,電容屏主屏端部附有副屏以改善端部電場,電容芯經真空干燥處理后組裝在瓷套內。
2.故障形成原因
2.1絕緣熱擊穿
高壓電流互感器既承受高電壓,又通過大電流,絕緣介質在高電壓作用下的介質損耗以及電流熱效應使絕緣溫度升高。如果有缺陷,將出現熱損耗增加,絕緣溫度升高,在超過絕緣材料的工作溫度下長期運行,就會造成絕緣熱擊穿。
2.2局部放電損壞
220kV電流互感器主電容在正常狀態下電壓均勻分布,如果生產制造過程中工藝不合格,就會造成電容極板不光滑,絕緣包繞松緊不均、外緊內松、紙有皺格,電容屏錯位、斷裂,“并腿”時損傷絕緣等缺陷；因下部U型卡子卡得過緊使絕緣變形,還會因端屏鋁箔沒有孔眼而在非真空注油時,電容屏間存積氣泡,從而改變電容屏間的電壓分布,使個別電容屏承受較高的場強,出現嚴重電暈或較強的局部放電,如果沒有被發現或處理不及時,將導致整個電容芯棒絕緣裂解擊穿事故。
2.3受潮
由于端部密封不嚴而進水受潮,引起互感器內部游離放電加劇,內部沿面放電,是電流互感器絕緣劣化的主要原因之一。電流互感器的U型電容芯棒的底部離油箱底部很近,進入互感器內的水沉積于電容芯棒底部,芯棒打彎處絕緣受潮嚴重,是絕緣最薄弱的部位,在工作場強的長期作用下,使一對或幾對主電容屏擊穿,甚至導致整個電容芯棒的擊穿,從而造成中試控股事故。
2.4絕緣干燥和脫氣處理不徹底
220kV電流互感器若不進行真空注油,致使內部氣體無法排出,或雖然進行了真空注油,但不能保持高真空度,或脫氣處理時間不夠,干燥不徹底,在運行電壓和溫度的作用下,就會發生熱和(或)電老化擊穿。
2.5人員過失
常見的過失有一次引線接頭松動、注油工藝不良、二次繞組開路、電容末屏接地不良等。由于這些過失常導致局部過熱或放電,使油中溶解氣體色譜分析結果異常。
二、互感器故障診斷方法
1.進行預防性試驗
DL/T 596-1996《電力設備預防性試驗規程》規定了電流互感器的預防性試驗項目有：測量繞組及末屏的絕緣電阻、測量介質損耗因數tanδ及電容量和油中溶解氣體色譜分析等，通過對這些項目的測試結果進行綜合分析，可以發現進水受潮及制造工藝不良等方面的缺陷。
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