一种电容型电流互感器绝缘测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型实施例提供一种电容型电流互感器绝缘测量装置，所述电容型电流互感器绝缘测量装置包括：电容型电流互感器最高运行电压范围介质损耗测试分析装置、电容型电流互感器高电压（0～50kV）条件下频域介电谱（FDS）分析装置及专家诊断装置，其中：所述介质损耗测试分析装置，用于进行500kV及以下电压等级电容型电流互感器最高运行电压下介质损耗及电容量测试；所述频域介电谱分析装置，用于对电容型电流互感器于0～50kV高电压下进行频域介电谱测试；所述专家诊断装置，分别与所述介质损耗测试分析装置和所述频域介电谱分析装置相耦接，用于根据所述最高运行电压下介质损耗及电容量测试，并根据所述电容型电流互感器频域介电谱测试结果，实现电容型电流互感器综合诊断。本实用新型实现了将高电压介损及高电压FDS应用于电容型电流互感器绝缘状态诊断的现场测量。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电力测量【技术领域】，尤其涉及一种电容型电流互感器绝缘测量装 置。 一种电容型电流互感器绝缘测量装置
【背景技术】
[0002] 电容型电流互感器广泛存在于电力系统中，并起着至关重要的作用。在长期的运 行过程中，由于受到电、热、机械、化学等多种应力的联合作用，其绝缘强度会不断下降，从 而引起绝缘故障的发生。高压电容型电流互感器的故障失效已经成为全球电力运营商共同 关注的问题。因此无论是出于安全性抑或经济性的考虑，对高压电流互感器进行绝缘诊断 和状态评估十分必要。
[0003] 电力设备的寿命主要取决于绝缘纸等固体绝缘材料的寿命，但对于现场而言，目 前尚没有绝对理想的、能准确有效的评估电容型电流互感器绝缘状态的方法。目前，主要通 过离线测量绕组和末屏的绝缘电阻、常规工频介损和电容量(试验电压10kV)，油中溶解气 体分析（DGA)以及局放检测等方式对电容型电流互感器进行绝缘诊断。但实际应用中这些 常规试验方法仍然存在很多不足之处，如存在绝缘电阻无法诊断局部性绝缘缺陷、常规工 频介损和电容由于试验电压低，缺陷检出率有限、局放测量易受电晕放电、空间电场的干扰 等问题，因此亟需引入一种抗干扰能力强的、适用于现场的绝缘诊断方法对传统测量方法 予以有效补足。
[0004] 近十年来，基于介电响应的回复电压（RVM)、极化去极化电流（PDC)、频域介电谱 (FDS)等非破坏性的新方法被逐渐引入到容性设备绝缘诊断中，尤其是油纸绝缘的状态评 估技术中。国内外研究表明，FDS已经成为诊断油纸绝缘系统有效、可靠的方法，尤其是 用于评估绝缘老化和固体材料中的水分，但该试验方法用仪器存在试验激励电压低（〇? 140V)，易受电力现场干扰问题突出。最高运行电压下介损、电容测试，可以实现油纸固体绝 缘局部缺陷诊断，但对于绝缘老化及绝缘受潮不显著。如何发挥FDS测试法及运行电压下 介损、电容测试法优势用于电容型电流互感器绝缘诊断，实现两种诊断方法在装置上的有 效融合这是本领域的技术人员亟待解决的一个技术问题。 实用新型内容
[0005] 本实用新型实施例提供一种电容型电流互感器绝缘测量装置，以实现将高电压下 FDS及运行电压下介损、电容量测试方法融合应用于电容型电流互感器现场测量，实现基于 该两种测试方法的专家诊断。
[0006] 为了达到上述技术目的，本实用新型实施例提供了一种电容型电流互感器绝缘测 量装置，所述电容型电流互感器绝缘测量装置包括：高电压介质损耗测试分析装置、高电压 频域介电谱分析装置及专家诊断装置，其中：所述介质损耗测试分析装置，用于进行500kV 及以下电压等级电容型电流互感器最高运行电压下介质损耗及电容量测试；所述频域介电 谱分析装置，用于对电容型电流互感器于〇?50kv高电压下0. ImHz?1000Hz频带下进行 频域介电谱测试；所述专家诊断装置，分别与所述介质损耗测试分析装置和所述频域介电 谱分析装置相耦接，用于根据所述最高运行电压下介质损耗及电容量测试，并根据所述电 容型电流互感器频域介电谱测试结果，实现电容型电流互感器综合诊断。
[0007] 优选的，在本实用新型一实施例中，所述频域介电谱分析装置的高压端电性耦接 所述电容型电流互感器主绝缘的一次绕组；所述频域介电谱分析装置的测量端电性耦接所 述电容型电流互感器主绝缘的末屏；所述电容型电流互感器主绝缘的二次接线端全部短接 并接地；所述电容型电流互感器主绝缘的末屏不接地；所述频域介电谱分析装置在所述电 容型电流互感器主绝缘的一次绕组和末屏之间施加小于或等于50kV的0. ImHz?1000Hz 电压，从而对所述电容型电流互感器主绝缘进行FDS测量，从而得到所述电容型电流互感 器主绝缘的损耗因数和电容量随频率变化的曲线，分析频带范围0. ImHz?1000Hz。试验最 大分析频率根据试验电压及最大运行电压计算获得，其极限分析最大频率满足不会使被试 品产生大于运行条件下热损耗，避免发生热损伤、热击穿。
[0008] 优选的，在本实用新型一实施例中，所述介质损耗测试分析装置在所述电容型电 流互感器主绝缘的一次绕组和末屏之间施加小于或等于320kV的正弦电压，从而得到所述 电容型电流互感器主绝缘工频条件下的损耗因数和电容量随试验电压变化的曲线。
[0009] 优选的，在本实用新型一实施例中，所述频域介电谱分析装置将高压端采用测试 不接地设备接线方式，电性耦接所述电容型电流互感器主绝缘的一次绕组。
[0010] 优选的，在本实用新型一实施例中，所述频域介电谱分析装置将测量端采用测试 不接地设备接线方式，电性耦接所述电容型电流互感器主绝缘的末屏。
[0011] 上述技术方案具有如下有益效果：因为采用所述电容型电流互感器绝缘测量装 置包括：介质损耗测试分析装置、频域介电谱分析装置及专家诊断装置，其中：所述介质损 耗测试分析装置，用于进行500kV及以下电压等级电容型电流互感器最高运行电压下介质 损耗及电容量测试，试验电压范围〇?320kV ;所述频域介电谱分析装置，用于进行基于频 率-电容、频率-介损曲线的电容型电流互感器运行状态绝缘诊断；所述专家诊断装置，分 别与所述最高运行电压下介质损耗测试分析装置和所述频域介电谱分析装置相耦接，用于 根据所述最高运行电压下介质损耗及电容量测试，并根据所述电容型电流互感器高电压下 频域介电谱特性进行电容型电流互感器运行状态绝缘诊断，实现电容型电流互感器综合诊 断的技术手段，所以达到了如下的技术效果：实现了将高电压FDS最高运行电压下介质损 耗方法融合应用于电容型电流互感器的现场测量与诊断。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013] 图1为本实用新型实施例1?电压下FDS的基本测量回路不意图；
[0014] 图2为本实用新型实施例一种电容型电流互感器绝缘测量装置结构示意图；
[0015] 图3为本实用新型实施例电容型电流互感器主绝缘测量接线图；
[0016] 图4为本发明应用实例高压多频抗干扰介质损耗测试仪的测量原理示意图；
[0017] 图5为实用新型应用实例电容型电流互感器测量接线示意图；
[0018] 图6为实用新型应用实例电流互感器反接线测量接线示意图；
[0019] 图7为本实用新型实施例三台电容型电流互感器主绝缘的tan δ -f特性曲线示意 图；
[0020] 图8为本实用新型实施例三台电容型电流互感器主绝缘的(T-f特性曲线示意图；
[0021] 图9为本实用新型实施例三台电容型电流互感器主绝缘的tan δ -U曲线示意图。
【具体实施方式】
[0022] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0023] 频域介电谱理论与测试技术：
[0024] 频域介电谱的基础是电介质极化理论，此处仅作简要回顾。FDS测量就是将常规的 工频复电容和介损测量扩展到低频和高频频段（如〇. ImHz到1kHz)，其测量原理如图1所 示，为本实用新型实施例FDS的基本测量回路示意图。将试品固定在两个电极之间，通过精 确测量试品两端的电压和电流值，即可计算出样品的复阻抗Z%如式（1)所示。
[0025] t:V +jZ，，=U7l* (1)
[0026] 如图1所不，为本实用新型实施例FDS的基本测量回路不意图，其中，11为带有 DSP (Digital Signal Processing，数字信号处理）控制板的工控机、12为电压源、13为电 压表、14为试品、15为电流表。
[0027] 将样品的阻抗表示成复电容形式，如式（2)所示。其中复电容的实部表示材料的 实际电容量，虚部表示样品在电场作用下产生的总损耗（包括极化损耗、电导损耗等）。
[0028] Z*=l/jc〇C* (2)
[0029] 介质的复电容与复介电常数直接相关，因此定义
[0030] e*= ε，-j ε，，=C7C〇 (3)
[0031] 式⑶中Cf=C' _jC' '，Q是样品的几何电容，ε '和ε ''分别表示复介电 常数的实部和虚部。
[0032] 试品的介质损耗因数（tan δ )定义为复电容虚部与实部的比值，如式⑷所示。
[0033] tan δ = ε/ ' (ω)/ε/ (q)=C / ' (ω) /C' (ω) (4)
[0034] 若考虑材料的直流电导率，式（4)可修改为
[0035] tan δ=(σ/ε〇ω+ε / ' (ω))/ε/ (ω) (5)
[0036] 其中，ε。为真空介电常数，取值为8.85419Xl(T12(As/Vm)。
[0037] 油纸绝缘的材料特性受很多因素的影响，如环境温度、单个介质的化学组成、绝缘 系统的不同结构等，而绝缘材料特性的改变会影响绝缘的复介电常数和介质损耗因素。传 统的介损试验仅仅在工频下进行，在复杂的油纸绝缘系统中，单一频率下的介损因数不足 以反映介质特性的变化，即使这种变化很强烈。FDS通过在更宽的频域范围内测量绝缘介质 的介损和复电容，当介质特性发生改变时，更能如实反映绝缘的实际情况，特别是绝缘老化 程度和受潮程度，因此可以通过测量材料的复电容和损耗因数对其绝缘状态进行诊断。
[0038] 测量方法与过程：
[0039] 如图2所示，为本实用新型实施例一种电容型电流互感器绝缘测量装置结构示 意图，所述电容型电流互感器绝缘测量装置包括：最高运行电压下介质损耗测试分析装置 31、高电压下频域介电谱分析装置32及专家诊断装置33,其中：所述介质损耗测试分析装 置31，用于进行500kV及以下电压等级电容型电流互感器最高运行电压下介质损耗及电容 量测试；所述频域介电谱分析装置32,用于对电容型电流互感器于0?50kV高电压下进行 频域介电谱测试；所述专家诊断装置33,分别与所述介质损耗测试分析装置和所述频域介 电谱分析装置相耦接，用于根据所述最高运行电压下介质损耗及电容量测试，并根据所述 电容型电流互感器频域介电谱测试结果，实现电容型电流互感器综合诊断。
[0040] 优选的，所述频域介电谱分析装置32的高压端电性耦接所述电容型电流互感器 主绝缘的一次绕组；所述频域介电谱分析装置32的测量端电性耦接所述电容型电流互感 器主绝缘的末屏；所述电容型电流互感器的二次接线端全部短接并接地；所述电容型电流 互感器主绝缘的末屏不接地；所述频域介电谱分析装置32在所述电容型电流互感器主绝 缘的一次绕组和末屏之间施加小于或等于50kV的0. ImHz?1000Hz电压，从而对所述电容 型电流互感器主绝缘进行FDS测量，从而得到所述电容型电流互感器主绝缘的损耗因数和 电容量随频率变化的曲线，分析频带范围〇. ImHz?1000Hz。试验最大分析频率根据试验电 压及最大运行电压计算获得，其极限分析最大频率满足不会使被试品产生大于运行条件下 热损耗，避免发生热损伤、热击穿。
[0041] 如下表1所示，为介质损耗测试分析装置组成部分示意表：
[0042] 表1介质损耗测试分析装置组成部分示意表
[0043]
【权利要求】
1. 一种电容型电流互感器绝缘测量装置，其特征在于，所述电容型电流互感器绝缘测 量装置包括： 用于进行500kV及以下电压等级电容型电流互感器最高运行电压下介质损耗及电容 量测试的介质损耗测试分析装置； 用于对电容型电流互感器于〇?50kV高电压下进行0. ImHz?1000Hz频宽下的频域介 电谱测试的频域介电谱分析装置；其中：所述频域介电谱分析装置的高压端电性耦接所述 电容型电流互感器主绝缘的一次绕组；所述频域介电谱分析装置的测量端电性耦接所述电 容型电流互感器主绝缘的末屏；所述频域介电谱分析装置的二次接线端全部短接并接地； 所述电容型电流互感器主绝缘的末屏不接地； 分别与所述介质损耗测试分析装置和所述频域介电谱分析装置相耦接，用于根据所述 最高运行电压下介质损耗及电容量测试，并根据所述电容型电流互感器频域介电谱测试结 果，实现电容型电流互感器综合诊断的专家诊断装置。
2. 如权利要求1所述电容型电流互感器绝缘测量装置，其特征在于， 所述频域介电谱分析装置在所述电容型电流互感器主绝缘的一次绕组和末屏之间施 加小于或等于50kV的0. ImHz?1000Hz电压，从而对所述电容型电流互感器主绝缘进行高 电压下FDS测量，从而得到所述电容型电流互感器主绝缘的损耗因数和电容量随频率变化 的曲线，分析频带范围〇. ImHz?1000Hz。
3. 如权利要求1所述电容型电流互感器绝缘测量装置，其特征在于， 所述介质损耗测试分析装置在所述电容型电流互感器主绝缘的一次绕组和末屏之间 施加小于或等于320kV的正弦电压，从而得到所述电容型电流互感器主绝缘工频条件下的 介质损耗因数和电容量随电压变化的曲线。
4. 如权利要求1所述电容型电流互感器绝缘测量装置，其特征在于， 所述频域介电谱分析装置将高压端采用测试不接地设备接线方式，电性耦接所述电容 型电流互感器主绝缘的一次绕组。
5. 如权利要求1所述电容型电流互感器绝缘测量装置，其特征在于， 所述频域介电谱分析装置将测量端采用测试不接地设备接线方式，电性耦接所述电容 型电流互感器主绝缘的末屏。
【文档编号】G01R31/12GK203881897SQ201420163471
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】岳永刚, 王亚平, 黄智 , 李智辉, 张松林, 张彦斌, 霍峰, 闫军, 李炯 申请人:内蒙古电力（集团）有限责任公司内蒙古超高压供电局, 上海思创电器设备有限公司