互感器电气试验标准化作业指导书.docx

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互感器电气试验标准化作业指导书

一、适用范围

本作业指导书适应于35kV及以上电磁式、电容式互感器的交接或预防性试验。

二、引用的标准和规程

GB50150-91《电气设备交接及安装规程》

DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》

《重庆市电力公司电力设备试验规程》

高压电气设备试验方法

制造厂说明书

三、试验仪器、仪表及材料

5.        交接及大修后试验所需仪器及设备材料：

序号        试验所用设备（材料）        数量        序号        试验所用设备（材料）        数量

1        兆欧表        1块        2        电源盘        2个

3        介损测试仪        1套        4        刀闸板        2块

5        常用仪表（电压表、微安表、万用表等）        1套        6        小线箱（各种小线夹及短接线）        1个

7        局部放电测试仪        1套        8        交流耐压试验系统        1套

9        常用工具        1套        10        安全带        3根

11        操作杆        3副        12        设备试验原始记录        1本

6.        预防性试验所需仪器及设备材料：

序号        试验所用设备（材料）        数量        序号        试验所用设备（材料）        数量

1        兆欧表        1块        2        介损测试仪        1套

3        常用仪表（电压表、微安表、万用表等）        1套        4        小线箱（各种小线夹及短接线）        1个

5        安全带        2根        6        电源盘        1个

7        操作杆        3副        8        常用工具        1套

9        设备预试台帐        1套                        

四、安全工作的一般要求

3.        必须严格执行DL409-1991《电业安全工作规程》及市公司相关安全规定。

4.        现场工作负责人负责测试方案的制定及现场工作协调联络和监督。

五、试验项目

1.        绝缘电阻的测量

1.1         试验目的

有效发现设备整体受潮和脏污，以及绝缘击穿和严重过热老化等缺陷

1.2         该项目适用范围

电流和电压互感器交接、大修后试验和预防性试验

1.3        试验时使用的仪器

2500V兆欧表、1000V兆欧表或具有1000V和2500V档的电动绝缘兆欧表

1.4        测量步骤

1.4.1 断开被试品的电源，拆除或断开对外的一切连线，将被试品接地放电。

放电时应用绝缘棒等工具进行，不得用手碰触放电导线。

1.4.2 一次绕组用2500V兆欧表测量，二次绕组用1000V兆欧表测量。

测量时，被测量绕组短接至兆欧表，非被试绕组均短路接地。

1.4.3 用干燥清洁柔软的布擦去被试品外绝缘表面的脏污，必要时用适当的清洁剂洗净。

1.4.4 兆欧表上的接线端子“E”接被试品的接地端，“L”接高压端，“G”接屏蔽端。

采用屏蔽线和绝缘屏蔽棒作连接。

将兆欧表水平放稳，当兆欧表转速尚在低速旋转时，用导线瞬时短接“L”和“E”端子，其指针应指零。

开路时，兆欧表转速达额定转速其指针应指“∞”。

然后使兆欧表停止转动，将兆欧表的接地端与被试品的地线连接，兆欧表的高压端接上屏蔽连接线，连接线的另一端悬空（不接试品），再次驱动兆欧表或接通电源，兆欧表的指示应无明显差异。

然后将兆欧表停止转动，将屏蔽连接线接到被试品测量部位。

1.4.5 驱动兆欧表达额定转速，或接通兆欧表电源，待指针稳定后（或60s），读取绝缘电阻值。

1.4.6 读取绝缘电阻后，先断开接至被试品高压端的连接线，然后再将兆欧表停止运转。

1.4.7 断开兆欧表后对被试品短接放电并接地。

1.4.8 测量时应记录被试设备的温度、湿度、气象情况、试验日期及使用仪表等。

2.        极性检查

2.1        该项目适用范围

电流互感器交接试验

2.2        试验时使用的仪器

毫伏表，干电池等

2.3        测量步骤

极性检查试验接线如图1所示，当开关S瞬间合上时，毫伏表的指示为正，指针右摆，然后回零，则L1和K1同极性。

装在电力变压器套管上的套管型电流互感器的极性关系，也要遵循现场习惯的标法，即“套管型电流互感器二次侧的始端a与套管上端同极性”的原则。

因为套管型电流互感器是在现场安装的，因此应注意检查极性，并做好实测记录。

3.        励磁特性试验

3.1        试验目的

可用此特性计算10％误差曲线，可以校核用于继电保护的电流互感器的特性是否符合要求，并从励磁特性发现一次绕组有无匝间短路。

3.2        该项目适用范围

电流互感器的交接试验

3.3        试验时使用的仪器

调压器、电压表、电流表等

3.4        测量步骤

按图2所示接线。

试验时电压从零向上递升，以电流为基准，读取电压值，直至额定电流。

若对特性曲线有特殊要求而需要继续增加电流时，应迅速读数，以免绕组过热。

3.5        测量结果判断

当电流互感器一次绕组有匝间短路时，其励磁特性在开始部分电流较正常的略低，如图3中曲线2或3所示，因此在录制励磁特性时，在开始部分多测几点。

当电流互感器一次电流较大，励磁电压也高时，可用2（b）的试验接线，输出电压可增至500V左右。

但所读取的励磁电流值仍只为毫安级，在试验时对仪表的选用要加以注意。

根据规程规定，电流互感器只对继电保护有特性要求时才进行该项试验，但在调试工作中，当对测量用的电流互感器发生怀疑时，也可测量该电流互感器的励磁特性，以供分析。

4.        电流比效对试验

4.1        该项目适用范围

电流互感器的交接试验

4.2        试验时使用的仪器

电压表、电流表、升流器、标准电流互感器、调压器等

4.3        测量步骤

理想的电流互感器的电流比应与匝数比成反比，即：

I1 / I2=N2 / N1               

式中：

I1— 一次电流（A）；I2—M次电流（A）；N1— 一次绕组匝数；N2— 二次绕组匝数。

电流比测量接线见图4，如被测互感器TAX实际的电流比为

KX＝I1X / I2X             

标准电流互感器的变流比为

KN＝I1N / I2N              

已知被试电流互感器的铭牌标定电流比为K1X。

5.        一、二次绕组直流电阻测量

5.1        该项目适用范围

电流互感器的交接试验

5.2        试验时使用的仪器

QJ44型双臂电桥、甲电池等

5.3        测量步骤

以QJ44型双臂电桥为例，测量步骤如下：

测量前，首先调节电桥检流计机械零位旋钮，置检流计指针于零位。

接通测量仪器电源，具有放大器的检流计应操作调节电桥电气零位旋钮，置检流计指针于零位。

接人被测电阻时，双臂电桥电压端子P1、P2所引出的接线应比由电流端子Cl、C2所引出的接线更靠近被测电阻。

测量前首先估计被测电阻的数值，并按估计的电阻值选择电桥的标准电阻RN和适当的倍率进行测量，使“比较臂”可调电阻各档充分被利用，以提高读数的精度。

测量时，先接通电流回路，待电流达到稳定值时，接通检流计。

调节读数臂阻值使检流计指零。

被测电阻按下式计算

被测电阻＝倍率×读数臂指示                    

如果需要外接电源，则电源应根据电桥要求选取，一般电压为2～4V，接线不仅要注意极性正确，而且要接牢靠，以免脱落致使电桥不平衡而损坏检流计。

测量结束时，应先断开检流计按钮，再断开电源，以免在测量具有电感的直流电阻时其自感电动势损坏检流计。

6.        tgδ及电容量（20kV及以上）测量

6.1        该项目适用范围

电流互感器的交接、大修后和预防性试验

6.2        试验时使用的仪器

0.5级及以上精度、三位有效数值及以上，自动抗干扰一体化电桥或QS19型电桥等。

6.3        测量步骤

一般采用正接线法测量，试验接线和测试步骤参见测试仪器的使用说明书。

操作及注意事项：

测量tgδ是一项高电压试验，电桥桥体外壳应用足够截面的导线可靠接地，对桥体或标准电容器的绝缘应保持良好状态。

反接线测量时，桥体内部及标准电容器外壳均带高压，应注意安全距离。

6.4        影响tgδ的因素和结果的分析

在排除外界干扰，正确地测出tgδ值后，还需对tgδ的数值进行正确分析判断。

为此，就要了解tgδ与哪些因素影响有关。

根据tgδ测量的特点，除不考虑频率的影响（因施加电压频率基本不变）外，还应注意以下几个方面的问题。

（1）、温度的影响

温度对tgδ有直接影响，影响的程度随材料、结构的不同而异。

一般情况下，tgδ是随温度上升而增加的。

现场试验时，设备温度是变化的，为便于比较，应将不同温度下测得的tgδ值换算至20℃（见附录B）。

例如，25℃时测得绝缘油的介质损失角为0.6％，查附录B得25℃时的系数为0.79，因此20℃时的绝缘油介质损失角即为tgδ20＝0.6％×0.78＝0.47％。

应当指出，由于被试品真实的平均温度是很难准确测定的，换算系数也不是十分符合实际，故换算后往往有很大误差。

因此，应尽可能在10～30℃的温度下进行测量。

有些绝缘材料在温度低于某一临界值时，其tgδ可能随温度的降低而上升；而潮湿的材料在0℃以下时水分冻结，tgδ会降低。

所以，过低温度下测得的tgδ不能反映真实的绝缘状况，容易导致错误的结论，因此，测量tgδ应在不低于5℃时进行。

油纸绝缘的介质损耗与温度关系取决于油与纸的综合性能。

良好的绝缘油是非极性介质，油的电 主要是电导损耗，它随温度升高而增大。

而纸是极性介质，其年 由偶极子的松弛损耗所决定，一般情况下，纸的培 在一40～60℃的温度范围内随温度升高而减小。

因此，不含导电杂质和水分的良好油纸绝缘，在此温度范围内其边 没有明显变化。

对于电流互感器与油纸套管，由于含油量不大，其主绝缘是油纸绝缘。

因此，对把 进行温度换算时，不宜采用充油设备的温度换算方式，因为其温度换算系数不符合油纸绝缘的tgδ随温度变化的真实情况。

当绝缘中残存有较多水分与杂质时，tgδ与温度关系就不同于上述情况，tgδ随温度升高明显增加。

如两台220kV电流互感器通入50％额定电流，加温9h，测取通入电流前后tgδ的变化，tgδ初始值为0.53％的一台无变化，tgδ初始值为0.8％的一台则上升为1.1％。

实际上初始值为0.8％的已属非良好绝缘，故tgδ随温度上升而增加。

说明当常温下测得的tgδ较大，在高温下tgδ又明显增加时，则应认为绝缘存在缺陷。

（2）、试验电压的影响

良好绝缘的tgδ不随电压的升高而明显增加。

若绝缘内部有缺陷，则其tgδ将随试验电压的升高而明显增加。

图5表示了几种典型的情况：

曲线1是绝缘良好的情况，其tgδ几乎不随电压的升高而增加，仅在电压很高时才略有增加。

曲线2为绝缘老化时的示例。

在气隙起始游离之前，tgδ比良好绝缘的低；过了起始游离点后则迅速升高，而且起始游离电压也比良好绝缘的低。

曲线3为绝缘中存在气隙的示例。

在试验电压未达到气体起始游离之前，tgδ保持稳定，但电压增高气隙游离后，tgδ急剧增大，曲线出现转折。

当逐步降压后测量时，由于气体放电可能已随时间和电压的增加而增强，故tgδ高于升压时相同电压下的值。

直至气体放电终止，曲线才又重合，因而形成闭口环路状。

曲线4是绝缘受潮的情况。

在较低电压下，tgδ已较大，随电压的升高tgδ继续增大；在逐步降压时，由于介质损失的增大已使介质发热温度升高，所以吃 不能与原数值相重合，而以高于升压时的数值下降，形成开口环状曲线。

从曲线4可明显看到，tgδ与湿度的关系很大。

介质吸湿后，电导损耗增大，还会出现夹层极化，因而tgδ将大为增加。

这对于多孔的纤维性材料（如纸等）以及对于极性电介质，效果特别显著。

综上所述，tgδ与介质的温度、湿度、内部有元气泡、缺陷部分体积大小等有关，通过tgδ的测量发现的缺陷主要是：

设备普遍受潮，绝缘油或固体有机绝缘材料的普遍老化；对小电容量设备，还可发现局部缺陷。

必要时，可以作出tgδ与电压的关系曲线，以便分析绝缘中是否夹杂较多气隙。

对tgδ值进行判断的基本方法除应与有关“标准”规定值比较外，还应与历年值相比较，观察其发展趋势。

根据设备的具体情况，有时即使数值仍低于标准，但增长迅速，也应引起充分注意。

此外，还可与同类设备比较，看是否有明显差异。

在比较时，除tgδ值外，还应注意Cx值的变化情况。

如发生明显变化，可配合其他试验方法，如绝缘油的分析、直流泄漏试验或提高测量tgδ值的试验电压等进行综合判断。

7.        交流耐压试验

7.1        该项目适用范围

电流互感器的交接、大修后和预防性试验

7.2        试验时使用的仪器

工频耐压装置一套

7.3        测量步骤

试验设备及仪器和试验方法参照变压器工频交流耐压试验，耐压试验时，被试绕组短接至兆欧表，非被试绕组均短路接地；在试验过程中，若由于空气湿度、温度、表面脏污等影响，引起被试品表面滑闪放电或空气放电，不应认为被试品的内绝缘不合格，需经清洁、于燥处理之后，再进行试验；升压必须从零开始，不可冲击合闸。

升压速度在40％试验电压以内可不受限制，其后应均匀升压，速度约为每秒3％的试验电压；耐压试验前后均应测量被试品的绝缘电阻；高压试验变压器有测量绕组的，在不使用时，低端必须接地，注意绕组不能短路；耐压试验接线必须实行“三检制”。

（自检、互检、工作负责人检）；加压过程中，必须有人呼唱、监护；加压部分对非加压部分的绝缘距离必须足够，并要防止对运行设备及非加压部分的伤害。

8.        电压互感器空载电流试验

8.1        该项目适用范围

电磁式电压互感器的交接、大修后试验

8.2        试验时使用的仪器

电压表、电流表、调压器等

8.3        测量步骤

试验接线见图6。

试验时，从低压侧加压，高压侧低端（X端）必须接地，逐渐升至额定电压，读取电流表读数，即为在额定电压下的空载电流。

对于三相电压互感器，可在低压侧加三相100V试验电源。

若三相电源不平衡时，可取三相电压的算术平均值作为所加电压的数值。

当各相电压差不超过2％时，可用UAC代表平均电压，然后读取各相的空载电流值。

试验测得的空载电流值与制造厂数据比较，应基本接近。

若相差太大，说明互感器有问题。

对于串级式电压互感器，如果刚加电压，空载电流就大大增加，可能是连耦绕组极性接反；如果连耦绕组断开，则其空载电流较正常值小得很多。

9.        测量一次绕组对地的tgδ值

9.1        该项目适用范围

20kV及以上电磁式电压互感器交接、大修后和预防性试验

9.2        试验时使用的仪器

试验设备及仪器：

0.5级及以上精度、三位有效数值及以上，自动抗干扰一体化电桥或QS19型电桥等。

9.3        测量步骤

试验方法以QS19型电桥为例，自动抗干扰一体化电桥根据使用说明书可参照QS19型电桥进行。

9.4.1反接线法

35kV及以上的电压互感器一次绕组连同套管一起对外壳的tgδ值，可用西林电桥的反接线法进行测定。

对于全绝缘的一次绕组，其试验方法和注意事项与变压器绕组的试验相同（参见第五章第四节），试验电压为10kV。

对于分级绝缘的电压互感器以及串级式电压互感器，因为绕组接地端的绝缘水平低，试验电压只能加至2～3kV，并需查看制造厂说明书的规定后方可加压。

此时，若用西林电桥反接线法，接线时电桥的“Cx”端必须和被试互感器一次绕组的接地端X相接，或者A与X短后和“Cx”相接。

如仅将一次绕组出线端A与电桥的“Cx”连接，测量结果会出现误差。

近年来对串级式电压互感器，为了提高检测的灵敏度，采用自激法和末端屏蔽法测量tgδ值。

9.4.2 高压标准电容器自激法测量

采用高压交流电桥高压标准电容器自激法测量串级式电压互感器的电 值接线，如图7所示。

图中A-X为两元件铁芯串接高压测绕组的出线端，a-x为低压侧绕组出线端，ad-xd为低压侧辅助绕组出线端，图中其他符号含义同图4-3、图4-5，所不同的是利用电压互感器本身作为试验变压器，以套管和绕组的对地电容作为Cx。

这种线路的电压分布与电压互感器工作时一致，所以避免了高压侧绕组靠近低压端的容量大，而造成主要反映低压端介质损耗的缺点。

如能采用更高电压的标准电容器就更接近实际，如国产的250kV六氟化硫标准电容器，就能够满足110kV及220kV的电压互感器在工作电压下用自激法测tgδ的试验。

试验方法和第四章中用QS19型电桥对角接线法测量tgδ的方法完全一样，由于桥体处于低压端，所以标准电容器可以选用更高的电压等级，以满足电压互感器的测量要求。

9.4.3低压标准电容器自激法

如图8所示，利用QSI型桥体内的标准电容作为电桥的标准臂，对串级式互感器进行自激测量tgδ值。

电桥的标准电容供电是取自辅助绕组ad-xd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，Ù1和Ù2相量基本上是重合的，经试验证明它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，在测量串级式电压互感器的tgδ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（附近的高压带电设备），另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，具体办法参照第四章。

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和隔离变压器，使干扰减少到最小程度。

试验时注意事项：

（1）将电压互感器一次绕组X端接地线拆除。

（2）电压互感器低电压绕组a-x及ad-xd各绕组应有一端良好接地，a-x和ad-xd绕组不能短路。

（3）试验回路中接人220／36～12V隔离变压器，以防止试验结果的分散性及误加电压；隔离变压器二次电压的选择是当一次电压为220V时，电压互感器高压侧电压为10kV。

（4）如使用QS19型电桥测量时，可用电桥的三根连线引出，但需将插头的脚柱“E线”的屏蔽与电桥内屏蔽断开，并将其“E线”的外屏蔽经导线引出接地。

（5）标准电容CN应放在耐压为10kV以上的绝缘台上；

（6）标准电容器与电压互感器“A”端子的连线，最好采用带屏蔽的高压电缆屏蔽层接到电压互感器的X端。

（7）调节电压互感器高压侧电压为10kV，将电桥分流器置于0.01位置进行测量。

（8）当有电场干扰时，可参见以下所述方法和第四章所述方法消除之。

9.4.4 首端屏蔽法

当现场有强电场干扰时，因高压首端暴露在强电场位置，若将电压互感器高压首端接地（见图9），在有强电场干扰时使用该方法效果很好。

但由于低压小套管处于高电位，因此试验电压仅能加到3kV。

试验时，由于高压绕组X端仅能加到3kV，因而二次绕组的励磁电压很低，为使调压方便，应将二次2个绕组串接；隔离变压器T可使用220／36V的安全灯变压器，一次接调压器，如被试互感器为JCC-110型，则二次绕组施加7.45V即可，如为JCC-220型互感器，二次绕组施加电压更低，测量时，用一数字电压表监测二次绕组电压即可。

由于首端试验时接地，因此在预防性试验时可以不拆除首端连接线，使现场工作简化。

9.4.5末端屏蔽法

用末端屏蔽法测量tgδ值的接线如图10所示。

它同样可利用QS19型高压电桥或其他数字电桥进行测量，并需用高压试验变压器T在被试电压互感器的高压侧激磁，同时供给电桥电源。

低压绕组末端接地，低压绕组输出处于较低电位，这样基本上避免了小套管因受潮和脏污对tgδ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及辅助绕组直接耦合高压绕组部分的tgδ值。

如老式JCC-110型和JCC-220型有两个或两个以上铁芯的电压互感器，只能反映部分高压绕组的tgδ值。

两个铁芯只反映下部一个铁芯，即tgδ／2值，四个铁芯只反映tgδ／4值，但比过去的常规接线（即第四章中所介绍的方法）基本上不能反映高压绕组的值要好得多，且不像常规接线那样只能加压2000～2500V，而是能满足标准电容器的电压（QS19型电桥可以加压到10kV），对提高tgδ值的灵敏度也大有好处。

显然，末端屏蔽法比自激法测得的结果偏小，如果采用QS19型电桥测量的值小于1％时，需在Z4臂上并联一适当电阻R’4扩大其量程。

根据我国一些地区的经验，并联电阻值可选等于R4的数值，即3184Ω，这时Z4臂上的电阻就变成了1592Ω，量程增大了一倍。

该电阻可用电阻箱调节，因此，所测得的tgδ值必须除2，才是QS19型电桥测试试品的实际值。

采用末端屏蔽法时，注意二次绕组必须开路。

当tgδ值较大时，分别测a-x和ad-xd绕组和铁芯底座的介损，以区分介损增大的性质。

10.        绕组对外壳的交流耐压试验

10.1        该项目适用范围

20kV电磁式电压互感器的交接、大修后和预防性试验

10.2        试验时使用的仪器

工频交流耐压装置一套

10.3        测量步骤

电压互感器绕组的绝缘电阻、tgδ以及绝缘油试验都合格后，就可进行绕组对外壳的交流耐压试验。

对于全绝缘的电压互感器，试验方法和注意事项与电力变压器相同，但试验电压标准比电力变压器高。

对于分级绝缘及串级式电压互感器，一次绕组不能进行工频交流耐压试验。

对于电压互感器二次绕组，规程规定试验电压为1000V，可与二次回路耐压试验同时进行。

11.        串级式电压互感器感应耐压

11.1        该项目适用范围

串级式电压互感器的交接、大修后和预防性试验

11.2        试验时使用的仪器

倍频试验装置一套

11.3        测量步骤

11.4.1 试验原理及方法

电压互感器进行交流感应耐压试验，也即是在互感器低压侧加上约为3倍额定电压，在一次侧感应出相应的高压来进行试验。

为了防止铁芯过分饱和，应该提高电源电压的频率，采用150Hz电源进行试验。

当频率超过100Hz时，为避免提高频率后对绝缘的考验加重，所以应相应地减少耐压时间，耐压时间t（S）由下式确定

t ＝ 60×100/f                            

用于串级式互感器耐压的150Hz电压发生器，主要有以下几种方法。

11.4.2 单相变压器组二次侧开口输出电源

利用三台单相变压器，一次侧接成星形，二次侧接成开口三角形，如图11