电容型电气设备介质损耗角的在线监测

电容型电气设备介质损耗角的在线监测

徐浩朱伟

（江苏省送变电有限公司江苏南京210000）

摘要：对电容型电气设备的介质损耗角进行在线监测是判断电容型电气设备绝缘状况的有效手段。介质损耗角是反应电容型电气设备绝缘状况的重要参数，对电气设备介质损耗角的在线监测能反应整个电力系统的安全性和可靠性，对电气设备的介质损耗角进行在线监测，及时发现电容型设备的安全性能和工作状况，电容型电气设备在整个电力系统中应用广泛，电容型电气设备的安全稳定运行时整个电力系统稳定可靠运作的基础。由此看来，电容型电气设备介质损耗角的在线监测就很重要了。

关键词：电容型设备；介质损耗角；在线监测

前言：介质损耗角是一项反映高压电气设备绝缘性能的重要指标。通过监测介质损耗角的变化可以反映受潮、劣化变质等缺陷，测量介质损耗角是研究绝缘老化特征及在线监测绝缘状况的一项重要内容。电器设备大部分事故都是由于绝缘问题引起的，通过及时的对电气设备的介质损耗角进行在线监测，可以及时发现绝缘缺陷，及时保障电力设备的安全。

1.介质损耗角的测量及其原理

1.1介质损耗角的在线监测测量原理

对于介质损耗角的测量有很多测量方法，在线监测系统是现在普遍应用的方式，通过在线监测介质损耗角的状况来判断电容型电气设备的绝缘性能。国内外的介质损耗角在线监测系统一般就两种，集中式和分布式，是按照硬件结构进行分类的。集中式监测系统的工作原理是，集中采集不同的模拟量，然后将数据记录在下来，再由系统主机直接进行数据储存和数据处理分析。分布式监测系统的原理，是将监测分为很多层面，分为监测层、控制层和信息层，实现分层分布式结构。分布式结构比集中式结构的优点多一些，可以避免信号失真问题，维修起来比较简单，扩展性程度比集中式结构高。因此，集中式系统逐渐被分布式系统所取代。电容型电气设备工作时要注意老化和发热等问题，老化和发热问题会导致介质损耗角的角度增大，介质损耗就会加大。温度和湿度对于介质损耗角的测量有很大影响，温度和湿度会影响泄漏电流和介质电容，但是对于体积较小的集中性缺陷，介质损耗角的影响因子就会被大幅度降低，对于这种现象的发生，应该根据不同设备在不同环境建立关联影响数据库，发现影响因素之间的联系。根据电容型电气设备历年预设性实验得出的数值，根据数据库建立介质损耗角、温度、湿度等环境因素对于绝缘性能的影响表，根据数据表全面分析设备的绝缘性能。介质损耗角的测量分为两种，横向测量和纵向测量，纵向测量是以电压互感器二次侧电压信号为基准，测量相位差，是通过对同一台电容型设备不同时刻的介质损耗角进行计算，来判断电容型电气设备的绝缘情况。横向测量是通过多台电容型设备的运行，以他们之间的电流信号互为基准进行比较，算出介质损耗角各个设备之间的介质损耗角的差值，然后根据多台设备的介质损耗角的变化趋势来判断设备的绝缘状况。

1.2介质损耗角的测量

介质损耗角的测量方法主要就是两种，横向测量和纵向测量，纵向测量又叫综合相对测量法，综合测量法比绝对测量法有优势，综合相对测量法是以同相运行的多台类型的电容型设备的泄露电流互为基准，不需要从电压互感器进行二次提取基准电压，不需要进行二次侧角差，能够提高对电容型电气设备介质损耗角的测量精确度。在运行状态和工作环境相似的情况下，使用综合相对测量的方法对同相运行的多台类型电容型设备进行测量，可以在一定程度上抵消互为基准的多台同相设备的泄露电流所受到的外界干扰。过去我国在介质损耗角方面的测量还比较落后，传统的测量方法是过零比较法，使用传感器分别测出电压、电流信号，然后再对测量的电流信号进行分析。现在国内大多都是使用穿心式结构的电流传感器来监测电容型电气设备的介质损耗，但是采用传感器提取微弱信号还是存在比较突出的问题。所以采用电容分压的绝对测量的方法，原理是提取高压母线的电压和套管末屏分压电容的电压信号，再进一步计算这两个电压相量的夹角的正切值，用这种方法来提高测量的准确度。

2.在线测量出现的问题及解决办法

2.1测量误差

介质损耗角的测量容易出现误差，很多因素都会引起介质损耗角的测量不准确，减少测量误差是现在很重要的问题。实际频率的偏差会引起介质损耗角的测量出现偏差，频率降低时会使介质损耗角的正切值偏小，介质损耗角的测量正切值偏小0.32%，相对误差就高达32%，频率变化增加误差也会更大，频率的变化可能会导致误报或者是漏报，都会对测量值产生影响。因此，在测量介质损耗角的正切值的同时还要测量频率的值，应该根据频率的变化对测量作出相应的改变，减少因为频率的改变对测量结果造成影响，甚至消除频率变化造成的监测误差。有的的误差是系统误差，例如电压互感器引起的固有误差，这种系统误差可以在监测系统的数据处理时加以校正。谐波、两路信号在处理过程中存在的时延差都会造成监测误差。低筒滤波器的建立时间会对信号造成影响，这就会产生系统误差，如果两路滤波器的建立时间相等，那就不会产生误差。但是系统误差是不可消除的，所以低通滤波器建立时间相等时不可能的，但是要尽量满足低通滤波器的建立时间想接近，减小这种系统误差。测量值会随着温度和湿度的变化而变化，白天测量值随温度的上升而上升，夜晚测量值随温度的下降而减小，一年之间，夏季的测量结果是最大，冬季的测量结果最小。大量实验证明，长期湿度过高容易引起绝缘受潮，使得测得的介质损耗角的正切值变大，湿度大会形成空间干扰，导致绝缘表面有低电阻导电支路，使得测量值出现误差。

2.2提高在线监测效率

在线监测是检查介质损耗角的有效方法，可以及时发现电容型电气设备的绝缘状况。相关人员研究出采用绝对测量好过零测量相结合的新方法，并且针对一些缺点提出了解决办法，引入了横向比较法和趋势分析法等绝缘诊断的策略，用这种方法测量介质损耗角，使得测量结果的准确度和稳定度更高，可以实现介质损耗角的在线测试，还能提高介质损耗角的在线测试效率。研究人员通过各种方法来提高介质损耗角的准确度和在线监测的效率，为了尽量减小湿度和温度变化对介质损耗因数监测值的影响，研究人员提出在通过介质损耗因数对设备绝缘状况进行绝缘诊断是采用相对比较法，这种方法可以减少湿度和温度对介质损耗角影响所带来的误差，能够提高介质损耗角的准确度，判断被测设备是否发生故障。还可以将被检测设备的监测数据随时间变化的曲线画出来，采用趋势分析法，对变化趋势进行分析，同时还应该监测湿度和温度的变化，找出监测结果的变化是否是由外界温度和湿度引起的，增大监测的精准度，测量结果显示，选择合适的在线监测方法使得介质损耗角的测量精确度高，能够满足工程需要。

3.结语

电容型电气设备介质损耗角测量的准确性和稳定性是对设备进行精准维修的关键，上文介绍了多种在线监测的方法，其中应用效果最好的监测系统应该是分布式检测系统。在减少误差方面提出了很多影响因素，解决介质损耗角的误差问题能够提高测量的准确性，对介质损耗角进行在线测量，综合测量法和绝对测量发都很实用，绝对测量法的不确定因素较多，但是也有很多优点，是可以应用的。如果想要更高的精准度还是建议选择综合相对测量法。

参考文献：

[1]郭庆，秦立军，李盟，赵丽君.综合相对测量法在介质损耗角在线测量中的分析与应用[J].现代电力，2011-10-10

[2]卜闪闪.一种电容型设备介质损耗角正切的监测方法[J].时代农机，2016-07-28