第9章容性设备相对介损电容量.doc

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有信号丈量功能,测试时需经过测试电缆将电流引入带电测试仪内部的高精度穿心电流传感器进行丈量,如图4-4所示。该型取样单元主要由外壳、防开路保护器、放电管、短接连片及操作刀闸等零件构成,此中短连结片和刀闸并接后串接在接地引下线回路中,平时运转时短连结片和刀闸均闭合,构成两重保护防备开路,丈量时先翻开连结片并将测试线接到该接线柱,拉开小刀闸即可开始丈量。防开路保护器可有效防备因末屏(或低压端)引下线开断或丈量引线破坏或误操作所致使的末屏(或低压端)开路,保证信号取样的安全性。第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量23/23第9章容性设施相对介损及电容量(a)(b)c)接线盒型取样单元a)内部构造表示图;(b)原理图;(c)外观图接线盒型取样单元应知足以下要求:取样单元应采纳金属外壳,具备优秀的防锈、防潮、防腐性能,且便于安装固定在被测设施下方的支柱或支架上使用;取样单元内部含有信号输入端、丈量端及短接压板等,并应采纳多重防开路保护举措,有效防备测试过程中因接地不良和测试线零落等原由致使的末屏(或低压端)电压高升,保证测试人员的安全,且圆满不影响被测设施的正常运转。防开路保护器平时有2个大功率二极管反向并联而成,设施的末屏(或低压端)对地电压大于1V时,防开路保护器即可发生作用,把末屏(或低压端)接地电压限位在1V以内,且可长久经过5A以上的工频电流,同时可承受10kA的冲击电流。对于套管类设施的信号取样,应依据被监测设施的末屏(或低压端)接地构造,设计和加工与之相般配的专用末屏(或低压端)引出装置,并保证其长久运转时的电气连结及密封性能。对于线路耦合电容器的信号取样,为防备对载波信号造成影响,应采纳在原引下线上直接套装穿芯式零磁通电流传感器的取样方式。回路导线材质宜采纳多股铜导线,截面积不小于4mm2,并应在被测设施的末屏(或低压端)引出端就近加装靠谱的防断线保护装置。取样单元应免保护,正常使用寿命不该低于10年。(2)传感器型电流取样单元传感器型取样单元可分为无源传感器和有源传感器两种,均采纳穿心式取样方式,就近安装在被测电容型设施的末屏(或低压端)接地引下线上,该型取样单元留有标准航空插头的插孔,平时运转时插孔有端盖密封,丈量时用带有航空插头的试验引线将被测电流信号变换成电压信号,并引入测试主机进行丈量。第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量18/23第9章容性设施相对介损及电容量无源电流传感器。因为激磁磁势的存在,无源电流传感器丈量偏差较大,电容型设施末屏(低压端)接地电流平时为毫安级,传感器的激磁阻抗很小,并且又必然采纳穿芯取样方式,角度差的渺小变化,即可以惹起介损值较大的变化,故无源传感器平时没法保证相位变换偏差的精准度和坚固性,难以知足介损参数的丈量要求。当前该类传感器已渐渐退出应用。有源电流传感器。采纳有源零磁通技术有效提升了小电流传感器检测精度,除了采纳初步导磁率较高、耗资较小的特别合金作铁芯外,还借助电子信号办理技术对铁芯内部的激磁磁势进行全自动的追踪赔偿,保持铁芯工作在凑近理想的零磁通状态。有源传感器可以正确检测100μA~1000mA范围内的工频电流信号,相位变换偏差不大于±,并拥有极好的温度特色和抗电磁搅乱能力,解决了对电容型设施末屏(或低压端)电流信号精准取样的技术难题。当前现场应用的传感器型取样单元主要以有源型传感器为主,如图5所示。传感器型取样单元应知足以下要求:采纳穿心构造,输入阻抗低,可以耐受10A工频电流的作用以及10kA雷电流的冲击。拥有圆满的电磁障蔽举措和先进的数字办理技术,可保证介质耗资测试结果不受谐波搅乱及脉冲搅乱的影响,绝对检测精度应达到±%。拥有较好的防潮和耐高低温能力。采纳即插式标准接口设计,方便操作。(a)(b)有源传感器型取样单元a)外观图;(b)有源电流传感器原理3)两种取样单元的优缺点比较当前电网中常用的取样单元主要为接线盒型和有源电流传感器型两种,它们各自的优缺点以下:1)接线盒型取样单元的长处:构造简单,价钱相对较低廉价;受现场电磁场搅乱较小;停电例行试验时,可以经过操作取样单元内的刀闸来断开接地,而无需登高翻开压接螺母,操作方便且安全性高;只需要对仪器主机器进行按期校验即可,无需对全部取样单元进行按期校验;第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量19/23第9章容性设施相对介损及电容量电流信号均采纳仪器主机的内置的两个高精度传感器进行丈量,测试偏差可以互相抵消,提升了第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量23/23第9章容性设施相对介损及电容量检测的正确性。第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量23/23第9章容性设施相对介损及电容量2)接线盒型取样单元的缺点:整个末屏(或低压端)接地回路因为串入了刀闸等节点,存在断路风险,给安全运转带来隐患;现场测试时,因为需要操作刀闸断开末屏(或低压端)接地,存在操作不妥造成末屏(或低压端)失掉接地的风险。3)有源传感器型取样单元的长处:第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量23/23第9章容性设施相对介损及电容量穿心电流传感器套在末屏(或低压端)接地线上,整个接地回路上无断点,不会给设施运转带来风险;现场测试接线简单了然,操作方便。4)有源传感器型取样单元的缺点:因为其内部采纳了放大器等电子元器件,其靠谱性及寿命稍差;测试系统的按期校验较为困难,需要把每一个取样单元连同试验仪器都进行校验,数目弘大,且传感器安装在现场难以校验;有对于接线盒型,传感器型取样单元在接地引下回路无断开点,停电例行试验工作仍旧需要登高翻开末屏(或低压端)接地压接螺母,较为不便;因为每台设施的接地电流都经过传感器进行丈量,从而引入了更多的丈量偏差,降低了丈量的准确度;带电测试结果异样时,常常需要第一检查传感器能否存在丈量问题,影响数据解析和故障诊疗的效率。2、设施末屏(或低压端)引下方式电容型设施相对介质耗资因数及电容量比值带电检测需要将设施末屏(或低压端)进行引下改造,因为各样设施的构造不相同,其引下方式也不相同。(1)电容型电流互感器、耦合电容器这两类设施因为构造简单,其末屏引下线方式也较简单。直接将末屏接地翻开,用双绞障蔽电缆引下至接线盒型取样单元接地或穿过穿芯电流传感器接地。(2)电容式电压互感器对于中间变压器尾端(X端)接地可以翻开的状况,应采纳如图4-6(a)所示的优先方案,把X端接地翻开,把电容分压器的尾端(N端)和X端连结后引下,其长处是全部接地电流均流过测试仪器,可以全面反应设施绝缘状况。假如X端接地没法翻开,可采纳如图4-6(b)所示的备选方法,可以把N端和X端连结翻开后,将N端独自引下,在这类方式下,只有大部分电流流过测试仪器,另一小部分电流经中间变压器分流入地,对设施绝缘状况的反应不如前者全面。C12a1AC12第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量23/23第9章容性设施相对介损及电容量C2XN取样单元x1aa21Ax1x2a2afC2Xx2xfafNxf取样单第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量23/23第9章容性设施相对介损及电容量(a)优先方案;(b)备选方案电容式电压互感器低压端引下方式第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量23/23第9章容性设施相对介损及电容量(3)电容型套管套管末屏接地一般分为外置式、内置式和常接地式,其接地引下改造第一要保证其在运转中不会失掉接地。1)外置式。末屏接地引出线穿过小瓷套经过引线柱(螺杆)引出,引线柱对地绝缘,外面经过接地金属连片或接地金属软线等于接地部位底座金属相连,如图4-7(a)所示。2)内置式。末屏接地引出线穿过小瓷套经过引线柱引出,引线柱对地绝缘,引线柱外加金属接第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量26/23第9章容性设施相对介损及电容量地盖或接地帽,引线柱和接地盖相连,接地盖直接接地,如图4-7(b)所示。第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量23/23第9章容性设施相对介损及电容量3)常接地式。末屏接地引出线穿过小瓷套经过引线柱引出,引线柱对地绝缘,引线柱外衣有一个连结有弹簧装置的金属套,金属套与引线柱亲近接触,运转时金属套受内部弹簧的压力与套管内侧接地金属法兰相连,末屏靠谱接地,最外面有金属护套盖保护并密封防潮,如图4-7(c)所示。第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量23/23第9章容性设施相对介损及电容量(a)(b)常有的变压器电容型套管末屏构造(a)外置式;(b)内置式;(c)常接地式变压器电容型套管末屏改造主要有两种方式,取样单元搁置于改装后的末屏帽内(如图4-8适配器(如图4-9所示)。(c)一种是对末屏帽外形加以改装,将小型化传感器型所示),另一种是对末屏头进行改造,制作专用的第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量23/23第9章容性设施相对介损及电容量(a)(b)第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量23/23第9章容性设施相对介损及电容量改装后的末屏帽第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量23/23第9章容性设施相对介损及电容量(a)外观图;(b)内部构造图第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量23/23第9章容性设施相对介损及电容量(a)(b)套管末屏专用适配器a)构造表示图;(b)外观图(三)相对介质耗资因数的丈量原理介损的丈量重点技术是怎样正确获取并求取两个工频基波电流信号的相位差,电容的丈量只需获取工频信号的两路电流的幅值,因为电容的丈量简单获取,主要研究介质耗资的求取。介质耗资数字化丈量可经过硬件与软件两种方式实现,采纳硬件方式主要方法是过零检测法和过零电压比较法,经过检测电流、电压信号过零点的时间差计算介质耗资角,而过零电压比较法将电流、电压信号变换为同幅电压信号后,依据两信号在过零点电压差值、电压幅值来计算相位差。软件法基本上可以分为谐波解析法、相关函数法、高阶正弦拟合法和正弦波参数法。过零点时差法过零点时差法是一种将相位丈量变成时间丈量的方法。因为经电容型电流互感器可测得反应被试品电流Ix幅值和相位的ui,而有TV可测得反应母线电压Ux的uu,这样依据ui和uu,这样依据ui和uu即可求出被试品的Cx及tan。采纳过零点时差法的基本步骤:先将ui和uu分别在过零点转为同幅值的方波I和U,并将U前移90成U',再反相成U*;由U*与I相加后即可获取反应角的时间差t。这类方法拥有原理简单,丈量分辨率高等长处,但即便用检测一个周期内波形过零点的方法来减小硬件电路的固有零点失调,过零点时差法对波形失真度和波形过零点的依靠性仍旧很大,多零的正确性的要求较高。过零点电压比较法过零点电压比较法是丈量两个同幅值、同频次正弦波在过零点周边的电压差,并由电压差来计算相位差和tan的方法。若反应母线线电压Ux及泄漏电流Ix的两个同幅值、同频次正弦电压信号分别如式4-5和4-6所示。UxA1sint(4-5)IxA2sint(4-6)幅值相同,即A1A2A时,两信号的差值电压可以表示式4-7。第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量33/23第9章容性设施相对介损及电容量uAsintsint2Asin2cost2(4-7)当处于过零点处t0,uAsin,即:arcsinuA依据上述公式,求得两信号的相位差后即可算出介质耗资因数tan,假如2个正弦波的幅值不等,但t0的条件可以知足,仍旧可以计算得出2个正弦波的相位差,可是在实质丈量中,t0的条件是很难知足的,这类方法只需检测电压过零周边时的电压差,而不严格要求丈量过零点。在过零点周边即便丈量点有必然偏差,其差值电压也不会有明星的变化。正弦波参数法正弦波参数法是假定被测得电压、电流信号都是理想的工频正弦信号,并经过模数变换,将电流、电压信号失散化后应用必然的算法求得相应的正弦波参数,在依据参数计算出i超前u的相位差,从而算得介质耗资的一种方法。设流经绝缘的电流it及绝缘两头电压ut的基波重量分别如式4-8所示。i(t)ImsintiImcosisintImsinicostD0sintD1costu(t)UmsintiUmcosisintUmsinicostC0sintC1cost4-8)D0ImcosiD1ImsiniC0UmcosiC1Umsini式中:Im、Um——电流、电压信号的幅值;i、u——电流、电压的初相角。由此可得介质耗资因数如式4-9所示。第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量34/23第9章容性设施相对介损及电容量tantan90iutan90arctanD1D2arctanC1C0(4-9)第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量23/23第9章容性设施相对介损及电容量假定以采样率fs从某一时辰开始it和ut采样,分别获取M对采样值itj和utj,此中tj为不相同的采样时辰,采纳最小二乘法来求取D1、D2、C1、C2,即拟合信号与实质信号的整体偏差平方和达到最小。令偏差平方和如式4-10和4-11所示。M12XD0sintjD1costj(4-10)itj0M1YC0sintjC1costjutj2(4-11)j0第9章容性设施相对介损及电容量第9章容性设施相对介损及电容量23/23第9章容性设施相对介损及电容量