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电力技术
多功能互感器测试仪
时间：2023-03-09
中试控股技术研究院鲁工为您讲解： 多功能互感器测试仪
ZSCTP-220P变频互感器综合特性测试仪
参考标准：GB20840.1，GB20840.2，GB20840.3
采用高压标准电容器自激法测量值接线
图1-1 采用高压标准电容器自激法测量tanδ值接线
2.低压标准电容器自激法
如图1-2所示，利用QS1型桥体内的标准电容做电桥的标准臂，对串级式互感器进行自激测量tanδ值。
利用低压标准电容器自激法测量值接线
图1-2 利用低压标准电容器自激法测量tanδ值接线
由图1-2可知，电桥的供电是取自辅助绕组端子上所感应的电压，标准电容桥臂承受的电压较低，此时辅助绕组的负荷很小，U1和U2向量基本上是重合的，经验证明他们之间的角差影响可以忽略不计。
不管用高压标准电容器自激法，还是用低压标准电容器自激法，在测量串级式互感器的值时，仍然避免不了强电场的干扰影响。其干扰源，一个来自互感器高压侧外界电场(附近的高压设备)，一个来自二次侧激磁系统。前者可采用高压屏蔽的办法消除，具体办法参考变压器的试验，后者可将调压装置的接地点尽量靠近滑动接点。另外还可以配合调换自激电源的相位，使干扰减少到最小程度。
3.末端屏蔽法
如图1-3所示，同样可以利用QS1型高压电桥进行测量，并需用高压试验变压器B，在被试电压互感器的高压侧激磁，同时供给电桥电源。低压末端接地，低压绕组也处于较低电位，这样基本上避免了小套管因受潮和脏污对测量值的影响。可见，末端屏蔽法的接线只能测出和低压绕组及辅助绕组直接耦合的高压绕组部分的tanδ值。末端屏蔽法同样有电源系统和外界电场的干扰问题，其防止措施和自激法相同。
用末端屏蔽法测量值接线
图1-3 用末端屏蔽法测量tanδ值接线
4.电容式电压互感器的试验方法
电容式电压互感器接线如图1-4所示，由电容分压器(包括主电容器C1，分压电容器C2)、中间变压器(即中间互感器YH)、共振电抗器L1、载波阻抗器L2及阻尼电抗器R等元件组成。
电容式电压互感器接线图
图1-4 电容式电压互感器接线图
g——保护间隙；K——断路开关
其介质损失角tanδ值的测试，可分单元件试验。例如，对电容器，可照电力电容的要求进行试验；对中间变压器，可选用“自激法”或“末端屏蔽法”均可得到有效的结果。
对互感器的状态识别依据是试验所得到的试验数据。在得到试验数据后，首先要进行试验结果正确性判断，排除试验方法原则上的错误和环境、人为因素等的影响；然后把试验结果与规程、标准相比较，与历史资料相比较，与其它同类产品相比较，综合利用多个试验方法的试验数据进行联合分析；最后根据分析对互感器的状态进行判断。
一、互感器故障种类及分析
1.绝缘结构
35kV及以上电压等级互感器一般为油纸绝缘结构。220kV电压等级互感器的主绝缘结构为电容型结构,也就是由串联的电容屏组成的电容芯构成。电容屏由铝箔或半导体纸制成,电缆纸连续缠绕组成屏间绝缘,电容屏主屏端部附有副屏以改善端部电场,电容芯经真空干燥处理后组装在瓷套内。
2.故障形成原因
2.1绝缘热击穿
高压电流互感器既承受高电压,又通过大电流,绝缘介质在高电压作用下的介质损耗以及电流热效应使绝缘温度升高。如果有缺陷,将出现热损耗增加,绝缘温度升高,在超过绝缘材料的工作温度下长期运行,就会造成绝缘热击穿。
2.2局部放电损坏
220kV电流互感器主电容在正常状态下电压均匀分布,如果生产制造过程中工艺不合格,就会造成电容极板不光滑,绝缘包绕松紧不均、外紧内松、纸有皱格,电容屏错位、断裂,“并腿”时损伤绝缘等缺陷；因下部U型卡子卡得过紧使绝缘变形,还会因端屏铝箔没有孔眼而在非真空注油时,电容屏间存积气泡,从而改变电容屏间的电压分布,使个别电容屏承受较高的场强,出现严重电晕或较强的局部放电,如果没有被发现或处理不及时,将导致整个电容芯棒绝缘裂解击穿事故。
2.3受潮
由于端部密封不严而进水受潮,引起互感器内部游离放电加剧,内部沿面放电,是电流互感器绝缘劣化的主要原因之一。电流互感器的U型电容芯棒的底部离油箱底部很近,进入互感器内的水沉积于电容芯棒底部,芯棒打弯处绝缘受潮严重,是绝缘最薄弱的部位,在工作场强的长期作用下,使一对或几对主电容屏击穿,甚至导致整个电容芯棒的击穿,从而造成中试控股事故。
2.4绝缘干燥和脱气处理不彻底
220kV电流互感器若不进行真空注油,致使内部气体无法排出,或虽然进行了真空注油,但不能保持高真空度,或脱气处理时间不够,干燥不彻底,在运行电压和温度的作用下,就会发生热和(或)电老化击穿。
2.5人员过失
常见的过失有一次引线接头松动、注油工艺不良、二次绕组开路、电容末屏接地不良等。由于这些过失常导致局部过热或放电,使油中溶解气体色谱分析结果异常。
二、互感器故障诊断方法
1.进行预防性试验
DL/T 596-1996《电力设备预防性试验规程》规定了电流互感器的预防性试验项目有：测量绕组及末屏的绝缘电阻、测量介质损耗因数tanδ及电容量和油中溶解气体色谱分析等，通过对这些项目的测试结果进行综合分析，可以发现进水受潮及制造工艺不良等方面的缺陷。
ZSCTP-220P变频互感器综合特性测试仪
参考标准：GB20840.1，GB20840.2，GB20840.3
ZSCTP-220P变频互感器综合特性测试仪（精度0.05%）是由本中试控股在广泛听取用户意见、经过大量的市场调研、深入进行理论研究之后研发的新一代的电流、电压互感器测试仪器。装置采用高性能DSP和ARM、先进的制造工艺。用于保护类电流互感器（CT）及电压互感器（PT）多种参数的高精度测量。满足各类CT（如：保护类、计量类、TP类）的励磁特性（即伏安特性）、变比、极性、二次绕组电阻、二次负荷、比差以及角差等测试要求，满足各类PT电磁单元的励磁特性、变比、极性、二次绕组电阻、比差以及角差等测试。可实现一键完成CT直阻、励磁、变比和极性测试功能，自动化程度高、稳定可靠，在国内处于领先水平。
中试控股始于1986年 ▪ 30多年专业制造 ▪ 国家电网.南方电网.内蒙电网.入围合格供应商
ZSCPT-220P变频互感器综合特性测试仪（精度0.05%）功能介绍
1、功能全面，既满足各类CT（如：保护类、计量类、TP类）的励磁特性（即伏安特性）、变比、极性、二次绕组电阻、二次负荷、比差以及角差等测试要求，又可用于各类PT电磁单元的励磁特性、变比、极性、二次绕组电阻、比差以及角差等测试。
2、自动给出拐点电压/电流、10%(5%)误差曲线、准确限值系数（ALF）、仪表保安系数（FS）、二次时间常数(Ts)、剩磁系数(Kr)、饱和及不饱和电感等CT、PT参数。
3、测试满足GB20840.1，GB20840.2 GB20840.3等各类互感器标准，并依照互感器类型和级别自动选择何种标准进行测试。
4、基于先进的低频法测试原理，能应对拐点高达45KV的CT测试。
5、界面友好美观，全中文图形界面。
6、装置可存储2000组测试数据，掉电不丢失。试验完毕后用U盘存入PC机，用软件进行数据分析，并生成WORD报告。
7、测试简单方便，一键完成CT直阻、励磁、变比和极性测试，而且除了负荷测试外，CT其他各项测试都是采用同一种接线方式。
8、易于携带，装置重量<9Kg
ZSCPT-220P变频互感器综合特性测试仪（精度0.05%）技术特点
1、低频法测试CT/PT励磁曲线和10%/5%误差曲线
2、电压法测试CT/PT变比、极性，CT角差、比差
3、适用于各类CT/PT的测试（含套管CT、暂态CT、GIS组合CT）
4、自动记录饱和磁滞曲线
5、CT二次外回路负荷
6、支持多通道扩展箱
7、支持150A外接升流器，通流加量、变比验证
8、5.7”图形透反式LCD，阳光下可视
9、采用旋转光电鼠标操作，面板自带打印机
10、装置可存储3000组测试数据，掉电不丢失
11、测试方便，轻小便携，仅重9kg
ZSCPT-220P变频互感器综合特性测试仪（精度0.05%）技术参数
输出电压：0~180V (RMS)
输出电流：0~12A(RMS)，峰值36A
电压测量：准确度±0.05%
CT变比测量范围：1~30000
PT变比测量范围：1~10000
变比测量准确度：±0.05%
相位测量：准确度±2’，分辨率： 0.2’
二次绕组电阻测量：范围 0.1~300Ω，分辨率：0.1mΩ
升流电流输出：0~150A
输入电源电压：AC220V±20%，50HZ
工作条件：温度 -10℃~50℃， 湿度 ≤90%
ZSCPT-220P变频互感器综合特性测试仪（精度0.05%）时功能全面，既满足各类CT（如：保护类、计量类、TP类）的励磁特性（即伏安特性）、变比、极性、二次绕组电阻、二次负荷、比差以及角差等测试要求，又可用于各类PT电磁单元的励磁特性、变比、极性、二次绕组电阻、比差以及角差等测试。
ZSCPT-220P变频互感器综合特性测试仪（精度0.05%）
电流互感器二次回路两点接地对继电保护装置的影响
电流二次回路两点接地的影响电力系统的安全运行的一个非常重要的保证就是公共回路。在电力系统的日常运行过程中，根据相关规定，电流互感器公共回路的一个电气连接必须要具备一个可靠的接地点，这样才能够对人员的人身安全和二次设备的安全进行保证。与此同时，还要求二次回路只能有一点接地，这样才能够保证继电保护和自动装置的正确工作。但是在变电站实际运行中，公共回路连接比较多的设备，并且能够延伸的范围也是比较广的，经常会出现连接错误的现象，导致在一个电气连接的二次回路中出现两点接地的现象，绝缘损坏是导致该现象的主要原因之一，因为电流二次回路大部分在室外，所以绝缘损坏发生的可能性非常大。当系统发生故障，地电网各点间有电流差时，将会有电流从两个接地点间流过，在电流二次回路产生电流下降，就会导致电流二次电压的准确性受到影响，导致电流二次回路两点接地的现象，最终导致大面积的停电事故。为了对接地的可靠性进行保证，严禁将电流互感器中的中性线与有可能断开的开关或者接触器进行连接，从而避免电压互 感器二次回路两点的电位差经两中线与控制室形成闭合回路的现象，在每根中性线上产生附加的电位差，影响保搞装置的正确动作。
图1-1 采用高压标准电容器自激法测量tanδ值接线
2.低压标准电容器自激法
如图1-2所示，利用QS1型桥体内的标准电容做电桥的标准臂，对串级式互感器进行自激测量tanδ值。
利用低压标准电容器自激法测量值接线
图1-2 利用低压标准电容器自激法测量tanδ值接线
由图1-2可知，电桥的供电是取自辅助绕组端子上所感应的电压，标准电容桥臂承受的电压较低，此时辅助绕组的负荷很小，U1和U2向量基本上是重合的，经验证明他们之间的角差影响可以忽略不计。
不管用高压标准电容器自激法，还是用低压标准电容器自激法，在测量串级式互感器的值时，仍然避免不了强电场的干扰影响。其干扰源，一个来自互感器高压侧外界电场(附近的高压设备)，一个来自二次侧激磁系统。前者可采用高压屏蔽的办法消除，具体办法参考变压器的试验，后者可将调压装置的接地点尽量靠近滑动接点。另外还可以配合调换自激电源的相位，使干扰减少到最小程度。
3.末端屏蔽法
如图1-3所示，同样可以利用QS1型高压电桥进行测量，并需用高压试验变压器B，在被试电压互感器的高压侧激磁，同时供给电桥电源。低压末端接地，低压绕组也处于较低电位，这样基本上避免了小套管因受潮和脏污对测量值的影响。可见，末端屏蔽法的接线只能测出和低压绕组及辅助绕组直接耦合的高压绕组部分的tanδ值。末端屏蔽法同样有电源系统和外界电场的干扰问题，其防止措施和自激法相同。
用末端屏蔽法测量值接线
图1-3 用末端屏蔽法测量tanδ值接线
4.电容式电压互感器的试验方法
电容式电压互感器接线如图1-4所示，由电容分压器(包括主电容器C1，分压电容器C2)、中间变压器(即中间互感器YH)、共振电抗器L1、载波阻抗器L2及阻尼电抗器R等元件组成。
电容式电压互感器接线图
图1-4 电容式电压互感器接线图
g——保护间隙；K——断路开关
其介质损失角tanδ值的测试，可分单元件试验。例如，对电容器，可照电力电容的要求进行试验；对中间变压器，可选用“自激法”或“末端屏蔽法”均可得到有效的结果。
对互感器的状态识别依据是试验所得到的试验数据。在得到试验数据后，首先要进行试验结果正确性判断，排除试验方法原则上的错误和环境、人为因素等的影响；然后把试验结果与规程、标准相比较，与历史资料相比较，与其它同类产品相比较，综合利用多个试验方法的试验数据进行联合分析；最后根据分析对互感器的状态进行判断。
一、互感器故障种类及分析
1.绝缘结构
35kV及以上电压等级互感器一般为油纸绝缘结构。220kV电压等级互感器的主绝缘结构为电容型结构,也就是由串联的电容屏组成的电容芯构成。电容屏由铝箔或半导体纸制成,电缆纸连续缠绕组成屏间绝缘,电容屏主屏端部附有副屏以改善端部电场,电容芯经真空干燥处理后组装在瓷套内。
2.故障形成原因
2.1绝缘热击穿
高压电流互感器既承受高电压,又通过大电流,绝缘介质在高电压作用下的介质损耗以及电流热效应使绝缘温度升高。如果有缺陷,将出现热损耗增加,绝缘温度升高,在超过绝缘材料的工作温度下长期运行,就会造成绝缘热击穿。
2.2局部放电损坏
220kV电流互感器主电容在正常状态下电压均匀分布,如果生产制造过程中工艺不合格,就会造成电容极板不光滑,绝缘包绕松紧不均、外紧内松、纸有皱格,电容屏错位、断裂,“并腿”时损伤绝缘等缺陷；因下部U型卡子卡得过紧使绝缘变形,还会因端屏铝箔没有孔眼而在非真空注油时,电容屏间存积气泡,从而改变电容屏间的电压分布,使个别电容屏承受较高的场强,出现严重电晕或较强的局部放电,如果没有被发现或处理不及时,将导致整个电容芯棒绝缘裂解击穿事故。
2.3受潮
由于端部密封不严而进水受潮,引起互感器内部游离放电加剧,内部沿面放电,是电流互感器绝缘劣化的主要原因之一。电流互感器的U型电容芯棒的底部离油箱底部很近,进入互感器内的水沉积于电容芯棒底部,芯棒打弯处绝缘受潮严重,是绝缘最薄弱的部位,在工作场强的长期作用下,使一对或几对主电容屏击穿,甚至导致整个电容芯棒的击穿,从而造成中试控股事故。
2.4绝缘干燥和脱气处理不彻底
220kV电流互感器若不进行真空注油,致使内部气体无法排出,或虽然进行了真空注油,但不能保持高真空度,或脱气处理时间不够,干燥不彻底,在运行电压和温度的作用下,就会发生热和(或)电老化击穿。
2.5人员过失
常见的过失有一次引线接头松动、注油工艺不良、二次绕组开路、电容末屏接地不良等。由于这些过失常导致局部过热或放电,使油中溶解气体色谱分析结果异常。
二、互感器故障诊断方法
1.进行预防性试验
DL/T 596-1996《电力设备预防性试验规程》规定了电流互感器的预防性试验项目有：测量绕组及末屏的绝缘电阻、测量介质损耗因数tanδ及电容量和油中溶解气体色谱分析等，通过对这些项目的测试结果进行综合分析，可以发现进水受潮及制造工艺不良等方面的缺陷。
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