在線裝置-容性設(shè)備原理

電流互感器、耦合電容器、套管等容性設(shè)備在線監(jiān)測設(shè)備原理主要內(nèi)容一、概述二、設(shè)計選型的基本原理

三、運行情況分析

四、問題分析及解決方式

五、問題分析及解決方式六、判據(jù)修訂一、概述

電力系統(tǒng)中,高壓容性設(shè)備是指某些絕緣結(jié)構(gòu)可視為一組串聯(lián)電容的設(shè)備，包括變壓器套管、電流互感器（CT）、耦合電容器（OY）等，數(shù)量在變電站中占較大比重，它們的絕緣狀態(tài)是否良好直接關(guān)系到整個變電站能否安全運行，因而對其絕緣狀態(tài)進行監(jiān)測具有重點的意義。通過對容性設(shè)備泄漏電流、電容量、介損的監(jiān)測可以發(fā)現(xiàn)尚處于早期發(fā)展階段的缺陷。絕緣材料的介質(zhì)損失角正切(tgδ)是反映高壓電氣設(shè)備絕緣性能的一項重要指標，通過測量tgδ可以發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備絕緣系統(tǒng)的整體性缺陷或較大的集中性局部缺陷。二、設(shè)計選型的基本原理

測量介損對判斷電氣設(shè)備的絕緣狀況是一種傳統(tǒng)的、十分有效的方法。絕緣能力的下降直接反映為介損增大，進一步就可以分析絕緣下降的原因，如絕緣受潮、絕緣油受污染、老化變質(zhì)等。測量介損的同時，也能同時計算得到設(shè)備的電容量，如果多個電容屏中的一個或幾個發(fā)生短路、斷路，電容量就會有明顯的變化，因此電容量對于判斷設(shè)備的絕緣也是一個重要的參數(shù)。設(shè)計選型的基本原理容性設(shè)備的介損測量等效電路及相量圖：其中C為等效電容，δ為介質(zhì)損耗角，θ為電壓U與電流I的相位差。介質(zhì)損耗角為δ=（π/2）-θ過零比較法比較施加于介質(zhì)上的電壓和電流過零時刻t1、t2，求得二者過零時刻的相位差θ=2π(t1-t2)/T(T為U和I的信號周期)，從而求得介質(zhì)損耗角。設(shè)計選型的基本原理（1）介損的測量要實現(xiàn)電容型設(shè)備介質(zhì)損耗參數(shù)的在線監(jiān)測，關(guān)鍵技術(shù)是如何準確獲得并求取兩個工頻基波電流信號的相位差。測量原理如下圖：電容型設(shè)備的介損測量通常需要選用母線電壓Un作為相位測量的基準。中央監(jiān)控器SC只需通過現(xiàn)場通訊總線讀取LC1、LC2對應的相位測量結(jié)果，即可計算出電容型設(shè)備末屏電流信號Ix相對于母線電壓Un的相位差Ph，從而獲得其介質(zhì)損耗Tanδ和電容量Cx等絕緣參數(shù)。

設(shè)計選型的基本原理（2）泄漏電流在容性設(shè)備末屏底部與地之間串接一個泄漏電流監(jiān)測裝置，對它實行連續(xù)在線監(jiān)測。（3）電容量電容量采用公式C=Ix/(Uω)求得公式中Ix-------------設(shè)備的泄漏電流U--------------電力系統(tǒng)電壓

ω-------------電力系統(tǒng)角頻率Ix、U的獲得比較簡單，測量誤差主要由電壓、電流傳感器、變電站PT比差引起，電壓、電流的比差皆≤0.1%，PT的比差≤0.2%，整個誤差ε≤0.4%。因此，電容量的測試結(jié)果準確度高，分散性小。運行情況分析（2）不同測量方法得到的數(shù)據(jù)比對分析對部分電業(yè)局（泉州局、廈門局）容性設(shè)備進行在線監(jiān)測、帶電測試、停電對比試驗，分析如下：電容量在線監(jiān)測數(shù)據(jù)與容性帶電測試數(shù)據(jù)進行比對，在線監(jiān)測的容性設(shè)備的電容量與帶電測試及停預防性試驗的相對誤差平均都在±3%以內(nèi)，絕對值誤差在±30pF以內(nèi)。初步結(jié)論當前在線監(jiān)測的電容量數(shù)據(jù)是可以使用的，且可以完全等效于帶電測試和停電預防性試驗。運行情況分析②介質(zhì)損耗容性設(shè)備的帶電監(jiān)測的介質(zhì)損耗也受諸多因素影響，其分散性較大，個別設(shè)備變化在±1%之間。在線監(jiān)測的介質(zhì)損耗分散性較小，變化趨勢相對比較穩(wěn)定。數(shù)值與停電預防性試驗數(shù)據(jù)相比，其測量偏差平均在±0.5%以內(nèi)，但仍偏大，測試數(shù)據(jù)的準確性還有待提高，可作為設(shè)備狀態(tài)的參考值加以使用。運行情況分析（3）介損數(shù)據(jù)縱向比較分析同時對容性設(shè)備的縱向比進行分析，統(tǒng)計全省110kV、220kV的CT、OY、套管共1624個容性設(shè)備樣本的4872個數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，分析其數(shù)據(jù)分布情況和與當前軟件初值進行比較分析，初步得出的結(jié)論為：容性設(shè)備中90%的220kVCT設(shè)備介損值與當前軟件初值差在±0.4%以內(nèi)（見圖7），可以滿足設(shè)備穩(wěn)定性要求。圖7220kVCT的介損的在線數(shù)據(jù)統(tǒng)計偏差分布圖樣本總數(shù)

80%個數(shù)

90%個數(shù)

95%個數(shù)

98%個數(shù)

498398448473488偏差統(tǒng)計屬于-0.35～0.05屬于-0.35～0.4屬于-0.85～0.65屬于-1.25～1.2運行情況分析圖8110kVCT的介損的在線數(shù)據(jù)統(tǒng)計偏差分布圖樣本總數(shù)

80%個數(shù)

90%個數(shù)

95%個數(shù)

98%個數(shù)

656524590623642偏差統(tǒng)計屬于-0.60～1.0屬于-0.60～1.2屬于-2.4～1.2屬于-3.3～2.1

四．問題分析及解決方式

1、關(guān)于介損負值的分析

（1）在線監(jiān)測系統(tǒng)采用母線PT二次測量端子抽取電壓作為標準比較信號，基準電壓信號在長距離的傳送過程中易受電磁場干擾的影響，會引起相應的角差變化，從而引起介質(zhì)損耗角的測量偏差，有可能導致介損測量結(jié)果失真，甚至出現(xiàn)負值。（2）過零比較器的失調(diào)電壓若過零比較器的失調(diào)電壓較高，則比較器的翻轉(zhuǎn)時刻與實際過零時刻將有差別，并且這種差別與信號的大小密切相關(guān)。輸入信號較小時誤差較大，輸入信號較大時誤差較小。為消除這種誤差，必須盡可能減小比較器的失調(diào)電壓，同時還應對輸入信號作適當?shù)姆糯?。?）過零點的偏移該系統(tǒng)通過捕捉基波過零點實現(xiàn)相位和時間的轉(zhuǎn)換。但在實際的tanδ測量中常會由于零點漂移和波形畸變而導致信號過零點的偏移；當系統(tǒng)接地不當時會發(fā)生信號零點漂移以致出現(xiàn)交流信號正半周和負半周不相等的情況。如果兩路信號的零點偏移程度不同，就會產(chǎn)生極大的測量誤差。

問題分析及解決方式2、關(guān)于環(huán)境因素影響數(shù)據(jù)的分析基于容性設(shè)備由于電磁干擾影響導致數(shù)據(jù)波動以及被測設(shè)備的泄漏電流受周圍環(huán)境（溫濕度）的影響，可以利用在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性這一特點充分挖掘測試數(shù)據(jù)所蘊含的信息，進行趨勢分析?？紤]到容性設(shè)備的絕緣缺陷導致介損的增長屬于不可逆的，因此若24小時內(nèi)數(shù)據(jù)能有回落，則代表容性設(shè)備絕緣無缺陷；若在24小時后不回落。則要對該容性設(shè)備的數(shù)據(jù)進行分析，采用EMD經(jīng)驗模態(tài)分解曲線來表示其變化趨勢。問題分析及解決方式4、監(jiān)測數(shù)據(jù)與停電試驗數(shù)據(jù)等效性由于在線監(jiān)測測試原理、方法與停電試驗存在差異，在線監(jiān)測介損量誤差偏大，與停電試驗判據(jù)不能直接等效，尚需通過大量實例研究新的評判分析體系。判據(jù)修訂2、在線監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)通用數(shù)據(jù)范圍設(shè)備參數(shù)單位數(shù)據(jù)合理范圍注意值范圍報警值范圍初值差合理范圍套管電容量pF[200,500][100,200][500,600][50,100][600,700][-5％,5％]介損%[0.0,1.3][-2.0,0][1.3,2.0][-3.0,-2.0][2.0,3.0][-0.4,0.4]泄漏電流(220kV)mA[14,20][12,14][20,22][10,12][22,24][-5％,5％]泄漏電流(110kV)mA[4,10][2,4][10,12][1,2][12,14][-5％,5％]CT電容量pF[600,1000][500,600][1000,1200][400,500][1200,1300][-5％,5％]介損%[0.0,1.3][-2.0,0][1.3,2.0][-3.0,-2.0][2.0,3.0][-0.4,0.4]泄漏電流(220kV)mA[27,40][22,27][40,44][18,22][44,48][-5％,5％]泄漏電流(110kV)mA[9,17][7,9][17,22][5,7][22,24][-5％,5％]OY電容量pF[3000,12000]

[2000,.3000