变电站运行电气设备绝缘状况的监测Word文档格式.docx
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5.完善的电磁屏蔽措施和先进的数字处理技术，可确保介质损耗测试结果不受谐波干扰及脉冲干扰的影响，具有高达±
0.05%的绝对检测精度。
6.提供两种阻性电流检测方式，容性电流的补偿信号既可使用PT二次侧电压，又可使用同相电容型设备的泄漏电流，能够准确测量MOA的全电流、容性电流、阻性电流及其基波与三次谐波分量等多种参数。
7.采用先进的数字化处理技术，实现避雷器容性电流的全补偿，极大地降低了MOA端电压谐波分量对阻性电流峰值测试结果的影响。
8.具有相间干扰自动补偿功能，对电场分布较为规则的“一”字形排列避雷器，可正确测得两个边相的阻性电流及其基波分量的峰值。
9.完善的自我校验功能和高稳定度的电流传感器，确保测试结果准确可靠，检测精度基本不受环境温度变化（-20~40℃）的影响。
10.采用便携式设计结构，操作使用极为简单，机内铅蓄电池可维持8小时的连续工作时间，完全满足现场使用的要求。
四、技术指标
1.整机参数
①外形尺寸：
430×
340×
160（mm）
②仪器重量：
10kg
③显示方式：
大屏幕液晶显示器（4×
20字符），特别适合户外使用。
④工作电源：
机内免维护铅蓄电池。
⑤环境温度：
-20~40℃
⑥电缆附件：
25m测量电缆2根，50m加长电缆1根（根据客户要求）
2.测量范围及精度
①电流测量：
测量范围Ix=70μA~650mA
In=70μA~650mA
测量精度±
（读数的0.5%+1位）
②电压测量：
测量范围Vn=3V~300V
测量精度±
注：
获取PT二次信号时建议使用THB-PT型取样保护单元盒。
③介质损耗：
测量范围Tanδ=－200%~200%
0.05%
④电容比值：
测量范围Cx：
Cn=1:
1000~1000:
1
⑤电容量：
测量范围Cx=10pF~0.3μF
（读数的0.5%+2pF）
实际测量精度与试品电流的大小和所用PT（或CVT）的精度有关。
⑥阻性电流：
测量范围Irp=10μA~100mA（峰值）
阻性电流基波和三次谐波分量的测量精度及测量范围同上。
⑦容性电流：
测量范围Icp=100μA~500mA（峰值）
⑧相位测量：
测量范围α=－180°
~180°
0.02°
⑨频率测量：
测量范围f=45Hz~55Hz
0.01%
3.其它特性
（1）谐波抑制：
输入电流信号的波形畸变不会影响介损测量精度。
（2）电源管理：
当机内铅蓄电池的电量不足或长时间没有按键测量时，会发出声响警告并自动关机。
（3）充电时间：
关机状态充电12~24小时。
五、使用说明
1.信号取样方法
检测仪采用穿心电流互感器取样方式，输入阻抗极低，可直接通过测量电缆串接在被测设备接地线上。
但为确保现场使用的安全，防止意外原因（如测量电缆断开）导致设备末屏开路，建议在对运行设备进行绝缘在线检测时，按照如图2所示方式预先安装取样保护装置。
图2：
THB-1取样保护装置的电气结构及外形尺寸图
①电容型设备末屏电流信号：
THB-1取样保护单元主要由如图3所示元件构成，其多重的保护措施既可保证现场使用的绝对安全，又不会影响信号的检测精度。
完全不改变设备的正常运行方式。
a.短接片：
正常运行时处于闭合状态。
测量过程中首先应联接好测量仪器及测量电缆，然后再打开短接片，保证设备末屏处于直接接地状态。
测量工作完成后应先闭合短接片，然后再拆除测试电缆；
b.二极管：
限制短接片打开后可能出现的末屏对地电压，由多个大功率双向二极管（即每对二极管反向并联）串联而成。
串接二极管的数量N应根据测量引线的电阻R及设备的末屏电流Ix的大小确定，必须符合N>
RIx/0.25的条件，否则将影响介损测量精度。
与常规的保护方式相比，该方式具有限压水平低（不超过5V）、连续通流容量大（5A以上）、对测量结果影响小等优点；
c.测试端子：
通过测量电缆与检测仪的电流输入端相连，使设备末屏通过电流传感器直接接地。
其中，电缆的红黑鳄鱼夹必须与测试端子接线柱对应联接。
图3电容型设备泄漏电流的信号取样方法
当对耦合电容器（OY）进行在线检测时，建议在耦合电容与结合滤波器之间联接特殊设计的信号取样保护单元。
②PT二次侧电压信号：
PT或CVT二次侧电压信号的取样保护单元较为简单，可直接在PT或CVT的测量绕组的非接地端串接保险管及高精度取样电阻，并把通过电阻的电流信号引入取样端子箱即可（见图4）。
由于取样电阻直接安装在二次测量绕组的非接地端子上，即使信号引出线发生对地短路，也不会导致PT二次绕组短路，故比常用的小PT取样方式更加安全。
取样电阻的大小通常需要根据所用PT或CVT的参数确定，否则会影响电容量及电压的测量精度。
图4PT二次侧电压信号的取样方法
③MOA避雷器泄漏电流信号：
常用的取样方式是通过测量引线把检测仪的Ix信号输入端直接跨接在MOA计数器两端。
如果现场需要装设取样端子箱，建议按图5所示方式在端子箱内安装一个几个毫亨的电感L或几十欧姆的金属膜电阻R，避免因计数器两端短路影响其正常动作。
图5氧化锌避雷器泄漏电流的取样方法
2.面板操作
THB-1型便携式容性设备及避雷器在线检测仪采用大屏幕字符式液晶显示器，能够同时显示多个测试参数，并具有较为直观的信息提示功能。
为便于现场使用，现对其各部分的功能简要进行说明。
①接地端子：
为确保测试精度及人身安全，使用时必须与地网可靠联接
②电流输入：
有Cx和Cn两个输入端，通过测量屏电缆分别串接在被测电流回路。
③电池充电：
使用220V交流电源，带充电指示，应在关机状态充电12小时。
如果检测仪的电池电量不足，可直接使用交流供电方式。
④电源开关：
控制检测仪的工作电源，长期不用或充电时要处于关断状态。
⑤测量方式：
包括两种介质损耗测量方式和两种阻性电流测量方式。
a.方式：
测量两个同相电容型设备的介质损耗差值和电容量比值；
b.方式：
以PT二次侧电压为基准信号，测量同相电容型设备的介质损耗和电容量；
c.方式：
以容性电气设备的泄漏电流为补偿信号，测量同相MOA的阻性电流和容性电流；
d.方式：
以PT二次侧电压为补偿信号，测量同相MOA的阻性电流和容性电流；
⑥母线电压：
仅对使用PT的测量方式b和d有效。
⑦对应相别：
仅在使用MOA阻性电流测量方式，且干扰抑制开关处于“抑制”档位时有效。
a.A相：
使用相间干扰抑制功能对A相避雷器进行测试。
b.B相：
使用相间干扰抑制功能对B相避雷器进行测试。
c.C相：
使用相间干扰抑制功能对C相避雷器进行测试。
⑧干扰抑制：
测量MOA相间干扰夹角，并对阻性电流相间干扰分量进行补偿。
a.夹角：
测量两个边相MOA之间泄漏电流（即In和Ix信号）基波分量的夹角，自动计算干扰补偿角度。
b.抑制：
根据设定的测试相别，对阻性电流相间干扰分量进行自动补偿。
c.测量：
取消相间干扰补偿功能（正常测量方式）。
⑨测量按键：
具有上电启动和测量/停止双重控制功能，按键有效时机内蜂鸣器会发出“嘀”的响声。
a.上电启动：
开机测量时应按动该键，否则不能启动检测仪工作。
b.测量/停止：
按照当前设定的测试方式启动测量，再次按动则终止测量。
3.电容型设备介质损耗测量
电容型设备是指绝缘结构采用电容屏的电气设备，主要包括电流互感器、套管及耦合电容器等。
由于变电站内该类设备较多，容易发生事故且停电进行预防性试验的工作量较大，故迫切需要开展绝缘在线检测工作。
测量电容型设备的介质损耗共有如图6所示的两种测量方式。
由于检测仪采用了先进的数字鉴相技术，具有较强的自我校验功能，故测试结果真实可靠，可完全排除母线谐波分量造成的影响。
如果现场具备两个及两个以上的同相电容型设备，建议优先采用“方式a”进行测量（见图a），并根据测得的电容量比值及介质损耗差值的变化趋势，来判断设备的绝缘状况。
如果两次测试结果差异较大，则通常认为设备出现异常。
该测量方式既可避免因使用PT或CVT二次侧电压所导致的基准信号相位失真，又能减弱因相间电场干扰造成的影响，故通常可得到较为真实的测试结果。
如果Cn的电容量和介质损耗值已知，则可方便地求得试品Cx的电容量以及介质损耗大小。
a.测量方式a的接线方式b.测量方式b的接线方式
图6电容型设备介质损耗在线检测方式
如果需要准确测量设备的电容量Cx，则应使用“方式b”进行测量（见图b）。
然而，受电网中PT或CVT设备自身精度（0.5级）的影响，PT二次侧电压信号通常会有±
0.3°
左右的相位误差，故该方式虽然能够测得电容型设备的介损值，但会造成±
0.6%左右的测量误差，且PT二次侧负荷的变化（因所联接的继电保护装置经常变化）也会对介损测试结果的稳定性产生影响。
用于电容型设备介质损耗在线检测时，THB-1检测仪的操作极为简单，只需按图6方式正确联接好测量电缆，并注意电缆引线的进出端对应关系，选定测量方式（a或b）及系统电压开关的档位，按动“测量按键”即可自动进行测量，并在液晶显示器中显示测试结果。
再次按动“测量按键”，则测量终止并保持当前显示的测试结果不变。
如果系统电压开关的档位选择不当，则在选用b测量方式时会得到错误的电容量测试结果，但不会影响介损测试结果。
对于干扰抑制开关（通常应放在“测量”档位），仅在测量MOA阻性电流时有效。
测量方式a和b的结果显示方式如下。
其中，泄漏电流Ix、基准电流In和系统电压Un的大小均以有效值表示，其单位自动变换。
MODE11:
C-TanδDetectMODE12:
C-TanδDetect
Ix=20.8mAIn=30.6mAIx=20.8mAUn=67kV
Tanδ（Ix-In）=0.168%Tanδ=0.168%
Cx：
Cn=0.6797Cx=988.7pF
4.氧化锌避雷器阻性电流测量
监测运行中氧化锌避雷器（MOA）的工作状况，正确判断其老化程度，是运行部门十分关心的问题。
由于MOA老化或受潮所表现出来的电气特征均是阻性电流增大，故把测量运行电压下MOA阻性电流作为一种重要的在线监测手段，越来越为人们重视。
THB-1在线检测仪的阻性电流测量模式共有两种，其测试接线方式如图7所示，且保证测量电缆Ix和In输入端进线和出线的对应一致性。
检测仪采用了先进的容性电流补偿技术，可有效地抑制MOA端电压谐波分量的影响，准确测得MOA的下列参数：
a.全电流Ix的有效值和参考电压Un（或参考电流In）的有效值；
b.阻性电流基波分量的峰值Ir1和三次谐波分量的峰值Ir3；
c.阻性电流的峰值Ir和容性电流的峰值Ic；
a.测量方式c的接线方式b.测量方式d的接线方式
图7MOA阻性电流在线检测方式
阻性电流峰值Irp可以较为准确地反映出MOA的受潮和老化现象。
传统的阻性电流检测方法是直接求取其时域波形的峰值，受阻性电流谐波分量相位变化的影响，峰值测量结果的稳定度通常不很理想，有时还会导致错误的判断结果。
而对于目前数字化检测仪器，往往简单地把总电流峰值减去容性电流基波分量峰值所得的差值（Irp=Ixp-Ic1p）作为阻性电流测试结果，如果MOA端电压中存在较大的谐波分量，测试结果将会受到严重影响。
为此THB-1检测仪采用了较为新颖的求取方法，克服了上述检测方法的不足。
它首先通过完善的数字化补偿方式求取阻性电流信号的时域波形，然后通过DFT处理分别得到阻性电流信号的基波分量Ir1p、三次谐波分量Ir3p、五次谐波分量Ir5p和七次谐波分量Ir7p，并认为阻性电流峰值Irp是其各次谐波分量幅值相加的结果，即Irp=Ir1p+Ir3p+Ir5p+Ir7p。
与传统的直接求取阻性电流时域波形峰值的方法相比，该方法求得的测试结果有时会略有偏大，但却能够较灵敏地反映出阻性电流中基波或谐波分量的变化情况，测试结果的重复性也得到保证。
氧化锌避雷器的自身电容量较小，相邻设备和线路的杂散电容往往会导致在线检测结果严重失真。
一般变电站内的母线避雷器和线路避雷器都是“一”字形排列的，中间的B相避雷器受两个边相母线（或线路）的电场干扰基本上是相互抵消的，通常可得到基本正确的阻性电流测试结果，但两个边相的测试结果却会受到相间干扰的严重影响（特别是在220kV及以上变电站内），导致A相测试结果偏大、B相测试结果偏小的现象。
THB-1检测仪具有相间干扰补偿功能，可根据测得的相间干扰夹角及当前的测试相别，自动对相间干扰进行补偿。
但应注意，该功能仅对三相氧化锌避雷器呈“一”字形对称排列且均无异常的情况下有效，如果现场的电场分布情况较为复杂，通常难以获得满意的抗干扰效果。
THB-1检测仪相间干扰补偿功能的具体使用方法如下：
①相间干扰夹角测量：
a.根据测试要求，正确选定测量模式（c或d）及系统电压（仅对d测量方式有效），并把干扰抑制开关设定到“夹角”档位；
b.把A、C两个边相MOA的泄漏电流信号分别输入到检测仪的Ix和In端；
c.按动“测量按键”，对两个边相MOA的泄漏电流信号基波分量的夹角β进行测量。
②相间干扰抑制：
a.再次按动“测量按键”，终止当前的测量，保持检测仪处于开机状态，把干扰抑制开关设定到“抑制”档位；
b.保持检测仪处于开机状态，根据选定的测量方式按图7方式迅速联接好测量引线，并正确设定当前的测试相别。
如果关闭检测仪工作电源（人为或定时自动关机），则当前测得的β值无效；
c.按动“测量按键”键即可启动测量，检测仪会根据设置的测试相别自动选定相间干扰补偿方法，并在测量过程中显示出当前所使用的基波干扰补偿角α值。
如果α的绝对值大于10°
，则认为测量接线错误，检测仪将自动取消相间干扰抑制功能，即把α设为0；
d.改变测量接线或变换测试相别时，均应按动“测量按键”终止当前的测量状态，并保持检测仪处于开机状态；
③取消干扰抑制功能（常用功能）：
a.将干扰抑制开关设定到“测量”档位或者重新开机，则检测仪将自动取消相间干扰补偿功能，即把α设为0。
b.当不使用相间干扰抑制功能，只需根据选定的测量方式按图7方式联接好测量引线，正确设定量方式（c或d）和系统电压（仅对d测量模式有效），按动“测量按键”即可启动测量。
阻性电流测量方式c和d的结果显示方式如下。
其中，阻性电流Ir、Ir1和Ir3以及容性电流Ic均表示峰值结果，而总电流Ix、补偿电流In或系统电压Un均表示有效值结果。
MODE21:
Ix-IrpDetectMODE22:
Ix-IrpDetect
Ix=1.06mAIn=20.8mAIx=1.06mAUn=67kV
Ir1=120uAIr3=58uAIr1=120uAIr3=58uA
Ir=200uAIc=1.21mAIr=200uAIc=1.21mA
5.其它测量功能
①测量磁吹和普通阀型避雷器的工频电导电流：
通过测量引线把检测仪的两个电流输入端串联后跨接在计数器两端，即可实现对磁吹和普通阀型避雷器的工频电导电流进行在线测量。
建议选用检测仪的c或d测量模式，并把干扰抑制开关设置到“测量”档位。
②测量两个工频电流信号的相位差：
选用检测仪的c或d测量模式，并把干扰抑制开关设置到“夹角”档位，即可对输入的两路电流信号的幅度、频率及其相位差进行精确测量。
③测量不接地试品的电容量及介质损耗参数：
THB-1检测仪具备常规的介损电桥测试功能，只要按照图8所示的方式连接试验回路，即可对不接地试品的电容量和介质损耗进行测试。
具体操作方法是选定检测仪的a测量模式，并通过试验变压器预先施加试验电压，然后再开机进行测量。
由于试验回路中标准电容器Cn的电容量已知，且其介质损耗为零，故可方便地根据检测仪显示出的测试结果（介质损耗差值和电容量比值）计算出试品的电容量Cx和介质损耗Tanδ，即：
Tanδ=Tanδ（Ix-In），Cx=（Cx：
Cn）×
Cn
注意：
使用THB-1型检测仪对退出运行的电气设备进行常规测试时，应预先施加试验电压，保证输入到检测仪的电流信号Ix和In均不小于100μA，方可开机并启动测量。
此外，检测仪应可靠接地且使用蓄电池供电方式，以保证对微弱电流信号的测试精度。
图8：
测量不接地试品时的常规接线方法
六、注意事项
1.检测仪的“测量按键”具有上电启动功能，闭合开关后按动该键，检测仪才能上电工作。
2.按动“测量按键”启动测量时，必须预先联接好测试引线，保证两个电流检测通道Cx或Cn的输入信号不小于100μA，否则将无法启动或者会自动退出测量状态。
3.检测仪两个输入端Cx和Cn的电流输入方向应保持一致，且不能任意互换，否则会得到错误的测试结果。
测量电缆的红色接线端为电流信号的流入端，黑色接线端为电流信号的流出端。
4.检测仪仅适用于测量频率为45Hz~55Hz、幅度在70μA~650mA之间的电流信号。
测量电压信号时必须在输入端串接合适阻值（通常为10K）及功率的高精度电阻，否则会影响检测精度，甚至会导致检测仪损坏。
5.使用测量模式a可随时对检测仪的介质损耗测试精度进行校验。
在对两个电容型设备的介损差值及电容量比值进行检测时，如果将Cx,Cn信号输入端的联接对调使用，则测得的介损差值的绝对值应与对调前的基本相同，电容量比值为对调前测试结果的倒数。
6.检测仪不用时务必关闭电源开关。
当检测仪电池电量不足或长时间没有操作“测量按键”时，将会自动关机，避免机内电池因过渡放电而导致损坏。
7.建议在关机状态对机内蓄电池进行充电。
如果需要使用交流供电方式，最好先在关机状态预充电1~2小时，以免因电池电压太低、供电电流太大而导致充电电路损坏。
8.检测仪的接地端必须与地网可靠连接，否则周围电磁场干扰会严重影响其测试精度，且不能保证测试人员的人身安全。
9.在对电容型设备的电容量和介质损耗值进行在线或停电测量时，如果被测电流信号Cx或Cn较小（如小于1mA），要使用蓄电池供电方式，否则将无法保证必要的检测精度。
七、安装现场
THB-1型便携式容性设备及避雷器在线检测仪，现已在近6000台高压电气设备上安装使用，有效检测出多起绝缘缺陷，得到用户的好评，广东省广电集团还针对该产品制定了现场应用导则。
图9为THB-1在线（带电）检测系统中部分取样保护单元的现场安装情况。
表1为部分容性电气设备的测量数据，均是采用相对比较测量模式获得，具有较好的测量重复性，测量数据与变电站的运行方式及环境因素基本无关。
图9：
THB-1取样保护单元的现场安装
表1：
2组220kV和2组110kV电容型设备的历次检测数据
被测设备
基准设备
测量日期
Ix（mA）
tgδ（Ix-In）%
Cx/Cn
A
B
C
A
B
C
201CT
202CT
2001/10/02
32.9
32.8
-0.05
-0.03
-0.11
1.007
0.998
1.012
2002/09/23
32.4
-0.07
-0.04
-0.13
1.006
2003/10/15
32.7
-0.06
-0.15
1.005
0.
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