在線(xiàn)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(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備原理主要內(nèi)容一、概述二、設(shè)計(jì)選型的基本原理

三、運(yùn)行情況分析

四、問(wèn)題分析及解決方式

五、問(wèn)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(gè)變電站能否安全運(yùn)行，因而對(duì)其絕緣狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)具有重點(diǎn)的意義。通過(guò)對(duì)容性設(shè)備泄漏電流、電容量、介損的監(jiān)測(cè)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(xiàng)重要指標(biāo)，通過(guò)測(cè)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(jì)選型的基本原理

測(cè)量介損對(duì)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(jìn)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(cè)量介損的同時(shí)，也能同時(shí)計(jì)算得到設(shè)備的電容量，如果多個(gè)電容屏中的一個(gè)或幾個(gè)發(fā)生短路、斷路，電容量就會(huì)有明顯的變化，因此電容量對(duì)于判斷設(shè)備的絕緣也是一個(gè)重要的參數(shù)。設(shè)計(jì)選型的基本原理容性設(shè)備的介損測(cè)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(guò)零比較法比較施加于介質(zhì)上的電壓和電流過(guò)零時(shí)刻t1、t2，求得二者過(guò)零時(shí)刻的相位差θ=2π(t1-t2)/T(T為U和I的信號(hào)周期)，從而求得介質(zhì)損耗角。設(shè)計(jì)選型的基本原理（1）介損的測(cè)量要實(shí)現(xiàn)電容型設(shè)備介質(zhì)損耗參數(shù)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，關(guān)鍵技術(shù)是如何準(zhǔn)確獲得并求取兩個(gè)工頻基波電流信號(hào)的相位差。測(cè)量原理如下圖：電容型設(shè)備的介損測(cè)量通常需要選用母線(xiàn)電壓Un作為相位測(cè)量的基準(zhǔn)。中央監(jiān)控器SC只需通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)通訊總線(xiàn)讀取LC1、LC2對(duì)應(yīng)的相位測(cè)量結(jié)果，即可計(jì)算出電容型設(shè)備末屏電流信號(hào)Ix相對(duì)于母線(xiàn)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(jì)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(gè)泄漏電流監(jiān)測(cè)裝置，對(duì)它實(shí)行連續(xù)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。（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(jiǎn)單，測(cè)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(gè)誤差ε≤0.4%。因此，電容量的測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確度高，分散性小。運(yùn)行情況分析（2）不同測(cè)量方法得到的數(shù)據(jù)比對(duì)分析對(duì)部分電業(yè)局（泉州局、廈門(mén)局）容性設(shè)備進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、帶電測(cè)試、停電對(duì)比試驗(yàn)，分析如下：電容量在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與容性帶電測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的容性設(shè)備的電容量與帶電測(cè)試及停預(yù)防性試驗(yàn)的相對(duì)誤差平均都在±3%以?xún)?nèi)，絕對(duì)值誤差在±30pF以?xún)?nèi)。初步結(jié)論當(dāng)前在線(xiàn)監(jiān)測(cè)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(cè)試和停電預(yù)防性試驗(yàn)。運(yùn)行情況分析②介質(zhì)損耗容性設(shè)備的帶電監(jiān)測(cè)的介質(zhì)損耗也受諸多因素影響，其分散性較大，個(gè)別設(shè)備變化在±1%之間。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的介質(zhì)損耗分散性較小，變化趨勢(shì)相對(duì)比較穩(wěn)定。數(shù)值與停電預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，其測(cè)量偏差平均在±0.5%以?xún)?nèi)，但仍偏大，測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(yùn)行情況分析（3）介損數(shù)據(jù)縱向比較分析同時(shí)對(duì)容性設(shè)備的縱向比進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)全省110kV、220kV的CT、OY、套管共1624個(gè)容性設(shè)備樣本的4872個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分析其數(shù)據(jù)分布情況和與當(dāng)前軟件初值進(jìn)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(dāng)前軟件初值差在±0.4%以?xún)?nèi)（見(jiàn)圖7），可以滿(mǎn)足設(shè)備穩(wěn)定性要求。圖7220kVCT的介損的在線(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)偏差分布圖樣本總數(shù)

80%個(gè)數(shù)

90%個(gè)數(shù)

95%個(gè)數(shù)

98%個(gè)數(shù)

498398448473488偏差統(tǒng)計(jì)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(yùn)行情況分析圖8110kVCT的介損的在線(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)偏差分布圖樣本總數(shù)

80%個(gè)數(shù)

90%個(gè)數(shù)

95%個(gè)數(shù)

98%個(gè)數(shù)

656524590623642偏差統(tǒng)計(jì)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(wèn)題分析及解決方式

1、關(guān)于介損負(fù)值的分析

（1）在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用母線(xiàn)PT二次測(cè)量端子抽取電壓作為標(biāo)準(zhǔn)比較信號(hào)，基準(zhǔn)電壓信號(hào)在長(zhǎng)距離的傳送過(guò)程中易受電磁場(chǎng)干擾的影響，會(huì)引起相應(yīng)的角差變化，從而引起介質(zhì)損耗角的測(cè)量偏差，有可能導(dǎo)致介損測(cè)量結(jié)果失真，甚至出現(xiàn)負(fù)值。（2）過(guò)零比較器的失調(diào)電壓若過(guò)零比較器的失調(diào)電壓較高，則比較器的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻與實(shí)際過(guò)零時(shí)刻將有差別，并且這種差別與信號(hào)的大小密切相關(guān)。輸入信號(hào)較小時(shí)誤差較大，輸入信號(hào)較大時(shí)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(shí)還應(yīng)對(duì)輸入信號(hào)作適當(dāng)?shù)姆糯?。?）過(guò)零點(diǎn)的偏移該系統(tǒng)通過(guò)捕捉基波過(guò)零點(diǎn)實(shí)現(xiàn)相位和時(shí)間的轉(zhuǎn)換。但在實(shí)際的tanδ測(cè)量中常會(huì)由于零點(diǎn)漂移和波形畸變而導(dǎo)致信號(hào)過(guò)零點(diǎn)的偏移；當(dāng)系統(tǒng)接地不當(dāng)時(shí)會(huì)發(fā)生信號(hào)零點(diǎn)漂移以致出現(xiàn)交流信號(hào)正半周和負(fù)半周不相等的情況。如果兩路信號(hào)的零點(diǎn)偏移程度不同，就會(huì)產(chǎn)生極大的測(cè)量誤差。

問(wèn)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(dǎo)致數(shù)據(jù)波動(dòng)以及被測(cè)設(shè)備的泄漏電流受周?chē)h(huán)境（溫濕度）的影響，可以利用在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性這一特點(diǎn)充分挖掘測(cè)試數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的信息，進(jìn)行趨勢(shì)分析?？紤]到容性設(shè)備的絕緣缺陷導(dǎo)致介損的增長(zhǎng)屬于不可逆的，因此若24小時(shí)內(nèi)數(shù)據(jù)能有回落，則代表容性設(shè)備絕緣無(wú)缺陷；若在24小時(shí)后不回落。則要對(duì)該容性設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用EMD經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解曲線(xiàn)來(lái)表示其變化趨勢(shì)。問(wèn)題分析及解決方式4、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與停電試驗(yàn)數(shù)據(jù)等效性由于在線(xiàn)監(jiān)測(cè)測(cè)試原理、方法與停電試驗(yàn)存在差異，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)介損量誤差偏大，與停電試驗(yàn)判據(jù)不能直接等效，尚需通過(guò)大量實(shí)例研究新的評(píng)判分析體系。判據(jù)修訂2、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)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(bào)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