变电站运行电气设备绝缘状况的监测

一、概述

变电站运行电气设备绝缘状况的监测，通常可采用集中（固定）在线监测和分散（便携）在线检测两种方式实现。

集中式在线监测方式能够随时了解反映设备绝缘异常的特征参量，便于实现自动化管理，但投资相对较大，且需要定期维护；而分散式在线检测方式具有投资少、针对性强，便于维护和更新等优点，只要预先在电气设备上安装取样保护单元，即可通过便携式带电检测仪器，对运行中电气设备进行定期检测，同样也可达到及时发现绝缘缺陷，延长停电预试周期的目的。可完全替代投资较大的集中式在线监测方式。

THB-1型便携式容性设备及避雷器在线检测仪，可用于带电检测容性电气设备（套管、CT、CVT、耦合电容器）的介质损耗、电容量和氧化锌避雷器的阻性电流、全电流等绝缘参数，现已在近6000台高压电气设备上安装使用，有效检测出多起绝缘缺陷，深得用户的信赖，广东省广电集团还针对该产品制定了现场应用导则。

二、工作原理

在线测试结果如何与现有的常规预防性试验结果对比，是目前电力部门较为关心的一个问题。运行经验及研究结果表明，测试电压的不同以及周围电磁环境的差异，虽然会导致在线测试结果与停电预防性试验结果之间缺乏对比性，但如果能够获得真实可靠的在线测试结果，仍可通过纵向或横向比较的方式判断出运行设备的绝缘状况。

THB-1型便携式容性设备及避雷器在线检测仪的研制成功，得益于高性能的电流传感器和先进的386EX嵌入式计算机系统的采用。THB-1型便携式容性设备及避雷器在线检测仪与同类检测仪器相比较重点考虑并妥善解决了以下几个方面的问题：

a.采用具有异频自校功能的高精度电流传感器和先进的数字鉴相技术，较好地解决了介损测试精度

及其稳定性问题，可完全排除谐波干扰及环境温度变化造成的影响；

b.增加了同相电容型设备介损差值及电容量比值的检测功能，不但可避免因使用PT二次侧电压作

为基准信号所导致的介损测试结果失真，还有助于减弱相间电场干扰的影响程度；

c.利用数字化处理技术实现避雷器容性电流的全补偿，降低了谐波干扰对避雷器阻性电流测试结果

的影响，可准确测得阻性电流及其基波分量的峰值；

d.借助于性能优良的传感器和先进的386EX嵌入式计算机系统，实现了一机多用功能

THB-1检测仪的工作原理框图如图1所示。为保证测试安全，传统的在线检测方式大多是将传感器直接安装在运行设备的末屏接地线上。由于THB-1检测仪所使用的电流传感器价格昂贵，大量使用将会导致检测系统成本过高，故采用了内置传感器的设计结构。传感器的输入阻抗极低（穿芯），能够耐受较大的工频和雷电电流冲击，为确保现场测量方便安全，防止因测量引线损坏导致末屏或接地线开路，建议在用于检测运行电气设备时加装“THB-1型取样保护装置”。

THB-1型取样保护装置以取样简单、保护可靠为原则，不会对设备的正常运行方式造成不良影

响。由于检测仪的信号输入端阻抗极低（仅为测量引线的自身阻抗），故取样保护装置的参数变化通常不会影响测试结果的精度。

高精度电流传感器

高精度电流传感器

程

控

放

大

器

模

数

转

换

电

路

嵌入式计算机系统键盘接口电路

异频校准电路充电及电源管理充电变压器铅蓄电池

液晶显示器

386EX

参考电流

输入 In

被测电流

输入 Ix

图1 THB-1型便携式容性设备及避雷器在线检测仪原理框图

检测仪仅设置参考信号Cn和被测信号Cx两个信号输入端，测量电压信号时只需根据被测电压信号的大小，在输入端串接合适的取样电阻即可。采用这样的设计结构，不但可降低检测系统的投资，还有助于提高长期工作的稳定性，并可随时对检测精度进行校验，对设备的运行状态也没有改变。

三、功能及特点

1.具备多种测试功能，既可对电容型设备的介质损耗和电容量进行在线或停电测量，又能用于氧化

锌避雷器阻性电流参数的测试。

2.内置两个高精度电流传感器，并采用了独特的异频自校技术，对传感器精度进行动态校验，故可

准确检测70μA~650mA范围内的输入信号，并能通过外部串接电阻的方式实现对电压信号的测量。

3.电流传感器采用穿心结构，输入阻抗极低，可耐受10A工频电流的作用以及10kA雷电流的冲击，

满足在线检测的使用条件。

4.提供两种介质损耗在线检测方式，既可测量两个同相电容型设备的介质损耗差值和电容量比值，

又可用PT二次侧电压作基准信号，对设备的电容量及介质损耗值进行测量。

5. 完善的电磁屏蔽措施和先进的数字处理技术，可确保介质损耗测试结果不受谐波干扰及脉冲干扰

的影响，具有高达±0.05%的绝对检测精度。

6.提供两种阻性电流检测方式，容性电流的补偿信号既可使用PT二次侧电压，又可使用同相电容型

设备的泄漏电流，能够准确测量MOA的全电流、容性电流、阻性电流及其基波与三次谐波分量等多种参数。

7.采用先进的数字化处理技术，实现避雷器容性电流的全补偿，极大地降低了MOA端电压谐波分量

对阻性电流峰值测试结果的影响。

8.具有相间干扰自动补偿功能，对电场分布较为规则的“一”字形排列避雷器，可正确测得两个边

相的阻性电流及其基波分量的峰值。

9.完善的自我校验功能和高稳定度的电流传感器，确保测试结果准确可靠，检测精度基本不受环境

温度变化（-20~40℃）的影响。

10.采用便携式设计结构，操作使用极为简单，机内铅蓄电池可维持8小时的连续工作时间，完全满

足现场使用的要求。

四、技术指标

1.整机参数

①外形尺寸：430×340×160（mm）

②仪器重量：10kg

③显示方式：大屏幕液晶显示器（4×20字符），特别适合户外使用。

④工作电源：机内免维护铅蓄电池。

⑤环境温度：-20~40℃

⑥电缆附件：25m测量电缆2根，50m加长电缆1根（根据客户要求）

2.测量范围及精度

①电流测量：测量范围 Ix=70μA~650mA

In=70μA~650mA

测量精度±（读数的0.5%+1位）

②电压测量：测量范围 Vn=3V~300V

测量精度±（读数的0.5%+1位）

注：获取PT二次信号时建议使用THB-PT型取样保护单元盒。

③介质损耗：测量范围 Tanδ=－200%~200%

测量精度±0.05%

④电容比值：测量范围 Cx：Cn=1:1000~1000:1

测量精度±（读数的0.5%+1位）

⑤电容量：测量范围 Cx=10pF~0.3μF

测量精度±（读数的0.5%+2pF）

注：实际测量精度与试品电流的大小和所用PT（或CVT）的精度有关。

⑥阻性电流：测量范围 Irp=10μA~100mA（峰值）

测量精度±（读数的0.5%+1位）

注：阻性电流基波和三次谐波分量的测量精度及测量范围同上。