110kV龙州站102CT末屏对地绝缘偏低分析

110kV龙州站2号主变110kV侧102间隔三相CT末屏对地绝缘试验异常报告分析电气试验班 杨剑荣一、基础资料110kV龙州站2号主变110kV侧102间隔三相CT，生产厂家是北京天威瑞恒电气有限责任公司，型号LRGBJ-110，额定电压：110kV，额定绝缘水平：126/230/550kV，额定电流比：一次串联 300/5、一次并联600/5、，频率：50Hz，3s短时热电流：50KA,额定动稳定电流：125kA, 2007年03月生产。该CT于2008年01月投运。二、试验经过 2012年03月07日，天气：阴雨，温度22，湿度74%。根据管理所工作计划安排，电气试验班（工作负责人：杨剑荣；工作成员：言巍、黄小年）对110kV龙州站2号主变本体及三侧间隔一次设备进行预试工作。当天上午11:00进行102CT试验时，发现102间隔三相CT末屏对地绝缘均只有100M左右，远远低于中国南方电网有限责任公司企业标准QCSG114002-2011电力设备预防性试验规程要求的电容型互感器末屏绝缘电阻一般不宜低于出厂值或初始值的70%的规定。于是测试末屏对地介损，发现介损值较大（规程无相关要求），相关试验数据见下表：表1：投运后一年预试项目：绕组及末屏的绝缘电阻(M) 时间：2009-05-27 试验仪表：MIT510数字式绝缘摇表 试验人员：马洪杰、韦贤伟、郑家誉项目相别ABC一次对末屏(M)200000200000200000末屏对地(M)237055008270备 注表2：投运后一年预试项目：一次绕组对末屏介损测量 时间：2009-05-27 试验仪表：AI-6000（E）型抗干扰精密介损测试仪 试验人员：马洪杰、韦贤伟、郑家誉相别tan(%)Cx(pF)Cn(pF)电容变化率（%）加压(kV)接 法备注A0.053443391.4710正接法B0.013563511.4210正接法C0.12845834310反接法注：C相用正接法测得介损值为-0.027%，电容量为347.74pF，怀疑测试现场有干扰，故使用反接法，因反接法受接线对地电容量影响，而CT本身电容量就非常小，所以C相电容量要比另外两相大出许多。表3： 2012年03月07日预试项目：绕组及末屏的绝缘电阻(M) 时间：2012-03-07 试验仪表：MIT510数字式绝缘摇表 试验人员：杨剑荣、言巍、黄小年项目相别ABC一次对末屏(M)6340710010100末屏对地(M)64105135备 注表4：2012年03月07日预试项目：末屏对地介损测量 时间：2012-03-07 试验仪表：AI-6000(E型)自动抗干扰精密介质损耗测试仪 试验人员：杨剑荣、言巍、黄小年相别项目tan(%)Cx(pF)加压(kV)接 法备 注A3.7684.1952反接法B3.8623.9552反接法C6.1784.0312反接法注：桂电生2009175号附件电力设备交接和预防性试验规程中干式CT末屏对地介损仅要求：1、交接试验和投运前，末屏对地介损不大于2%；2、预试时若主绝缘介损超标则应测量末屏对地介损，其值不大于2%。（中国南方电网有限责任公司企业标准QCSG114002-2011电力设备预防性试验规程不要求干式CT末屏对地介损）表5：2012年03月07日预试项目：一次绕组对末屏介损测量 时间：2012-03-07 试验仪表：A60202E-AI-6000(E型)自动抗干扰精密介质损耗测试仪 试验人员：杨剑荣、言巍、黄小年相别tan(%)Cx(pF)Cn(pF)电容变化率（%）加压(kV)接 法备注A0.260345.03391.7710正接法B0.179357.33511.7910正接法C0.183348.73431.6610正接法三、试验分析干式电容型CT结构是主绝缘包在一次绕组上，铁芯是连续卷制的圆环形铁芯，二次绕组缠绕在铁芯上。为了让主绝缘中电场接近均匀，在主绝缘中放置一定数量的同心圆筒形成电容屏，另外为避免最外层电屏（末屏）在运行中产生的高悬浮电位对外壳放电，导致CT爆炸，故在运行中的CT末屏是必须可靠接地的，具体结构见下图：首先，对绝缘测试进行分析。绝缘电阻测试，使用的是直流高压，且仅有2500V，这决定了它能检测发现的绝缘缺陷只有缺陷贯穿两极时才能灵敏反应，比如整体脏污、受潮、贯穿缝隙等。而电容型CT在一次与末屏间放置有数个电容屏，电容屏形成串联电容器组，这些电容屏只要有一组绝缘良好，则绝缘电阻很可能测出是正常，也即电阻值无法真实反应出其内部受潮情况，只能做参考；本次试验中，一次对末屏的绝缘电阻无异常，可初步判断CT内部电容屏并未整体受潮、击穿，而末屏对地绝缘电阻值非常小，且比上次测试值小了几十倍，可以初步判断，末屏与地之间可能已经完全受潮或脏污。第二，对介损测试分析。绝缘介质可以看成是由一个等值纯电阻R与一个等值纯电容C并联组成的等值电路，见下图：通过绝缘介质的总电流I由通过R的有功电流IR与通过C的无功电流Ic组成。介损的定义是泄露电流产生的有功与无功比值，即tan=P/Q；使用等值电路进行计算P=U/R，Q=UC，相比得tan=1/RC，又IR=U/R，Ic=UC，得出介损公式也可以写成tan=IR/ Ic，由电流电压向量图，得出介损角，见下图：电流电压向量图介损值tan与角度成正比，而 IR与Ic大小影响角度大小，即影响着介损值大小。泄露电流IR分量由绝缘介质绝缘程度主宰，比如绝缘介质表面的受潮、受秽情况，绝缘内部老化、进水、杂质含量等。而Ic=UC=2fCU，即在使用工频高电压时，Ic大小主要受电容量C主宰。由电容量C的公式C=r A/d（其中r为电容极间介质的相对介电系数，A为电容极面积，d为电容极间距）不难得知，在材料、结构固定的设备中，理论上电容量C不会改变，但由于运行过程中的各种因素影响，设备材料往往难以一直保持不变，比如材料老化、受潮、受秽、进杂质等，这就容易导致相对介电系数r的改变，相应物质介电系数见下表：介质材料名称相对介电系数r 说 明真空及气体1电容器纸6.5柔软有机薄膜23.5柔软胶木及环氧树脂2.53.8硬绝缘油22.3浸渍性好瓷66.5硬、脆云母47.5脆玻璃5.510脆水81不稳定钛酸钡30008000脆从表中得知，空气相对介电系数仅有1左右，水达到81，几乎除了钛酸钡之外，水是其它物质的十几倍，所以水除了是有功电流IR增长的一大因素，也是电容量增长的一个很大的因素。所以，对于绝缘介质，如果受潮时引起的有功电流IR增量大于因受潮电容增长引起的无功电流Ic增量，则介损会增长；如果两个增量相当，则介损变化不大；如果相反Ic增量大于IR增量，介损还会减小，这一切都决定于受潮程度、设备结构和材料等。但介损测试时，我们还可以得到另一个数据，那就是电容量，借助电容量的变化情况判断受潮情况（故规程一般规定电容量变化不超过额定值-5%+10%）。在本次试验中，一次对末屏介损没有超标（规程规定不大于0.5%），且电容量在允许范围，综合判断一次对末屏绝缘良好，没有受潮。在末屏对地绝缘电阻较小的情况下，我们也进行了末屏对地介损测试，末屏引出线的结构见下图：末屏引线结构图从结构图我们看出，末屏引出线在引出端使用密封胶封住，接着是固定件，固定件内无任何材料，完全是介质空气，然后引到法兰处。由于末屏对地介损测试中，我们是在法兰处的末屏引出线加压，这必然增加了从密封胶处到法兰这段末屏引出线对地的介损。在介损原理那里提到，水是影响介损和电容量的一大因素，由于固定件内是空气，这部分空气的湿度成了影响从密封胶处到法兰这段末屏引出线介损的一大因素。另外如果固定件内空气很潮湿，这又必然在固定件内和法兰上形成水珠，导致末屏引出线对地绝缘的降低。结合春季以来地区连续降雨，空气湿度一直长时间持续较大的情况判断，CT末屏对地绝缘的降低，可能是由于潮气从二次端子盒进去，一直侵入到固定件，使固定件内介质空气湿度增大引起；而因为末屏引出线端使用密封胶封住，潮气无法侵入一次电容屏，所以一次对末屏绝缘可以保持良好状况（经电话咨询厂家，也得到相同的答复；且从三相CT情况几乎一样也可以看出）。因末屏对地电容量太小，且没有历史数据进行比较，所以在本次试验中增加的介损试验均仅做为参考，但从横向进行比较，电容量相差不远，而三相介损均较大的情况来说（在桂电生2009175号附件电力设备交接和预防性试验规程中，有可以参考值不大于2%），还是能作为受潮的一定依据。四、处理建议1、虽然末屏引出线使用密封胶进行电容屏与外界的密封，但我们不能肯定