500kV主變套管tanδ及電容量測試技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用及探討

譚麗君

【摘要】為達(dá)到以“用戶為中心”原則，縮短停電時間，提高供電可靠率。本文主要通過理論學(xué)習(xí)結(jié)合實際操作，闡述500kV主變套管預(yù)防性試驗測量tanδ 及電容量的現(xiàn)場應(yīng)用和試驗結(jié)果的分析判定，對及時發(fā)現(xiàn)被試500kV主變壓器是否存在整體的受潮劣化，具有一定的指導(dǎo)參考意義。

【關(guān)鍵詞】500 kV 變壓器;tanδ 及電容量;分析判定

引言

隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展，我國500kV超高壓電網(wǎng)的逐步形成， 500kV主變壓器成為城市電網(wǎng)中的重要樞紐，起著承上啟下的關(guān)鍵性的作用。而主變套管在變壓器裝置中起著引線的作用，能夠保持變壓器設(shè)備處于正常的運行狀態(tài)。為提高電網(wǎng)的供電可靠性，縮短停電時間，我們對500kV主變套管進(jìn)行預(yù)防性試驗，通過測量主變套管介損tgδ的試驗方法，能快速、準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)500kV 變壓器套管的絕緣缺陷，例如整體受潮、整體劣化、小體積試品的局部缺陷，從而及時作出缺陷診斷，盡可能消除一切影響設(shè)備運行的不穩(wěn)定因素。

1.500kV主變壓器的出廠參數(shù)、結(jié)構(gòu)原理舉例介紹

以某1000MW超臨界機組配備的500kV等級的主變壓器為例做介紹，主變壓器是由三個單相變壓器組合而成，型號為DFP—380000/500，低壓側(cè)為△接法，利用大離相母線連接而成，高壓側(cè)為Y接法，其中性點利用軟導(dǎo)線直接接地，各單相變壓器均為油浸式，強迫油導(dǎo)向循環(huán)風(fēng)冷升壓變壓器。主變額定變比為525±2×2.5%/27kV，接線組別為YNd11。中性點接地方式為直接接地。短路阻抗為20%。主變壓器配備有智能式高壓套管和變壓器油故障在線監(jiān)測裝置，500kV主變套管主要為電容型套管，法蘭上的接地小套管與電容芯子相互連接，在變壓器運行過程中發(fā)揮檢修、試驗等功能，如介損檢測、絕緣檢測等。

2.介損測試儀的原理舉例介紹

以選用山東泛華生產(chǎn)的AI6000E型介損測試儀為例，儀器為一體化結(jié)構(gòu)，內(nèi)置介損電橋、變頻電源、試驗變壓器和標(biāo)準(zhǔn)電容等，可用于現(xiàn)場抗干擾測量或試驗室精密介損測量。儀器所有量程輸入電阻低于2Ω，能夠消除測量電纜附加電容的影響。AI6000E介損測試儀通過串聯(lián)諧振電源和具有頻率跟蹤功能的電橋相互配合，可以顯著有效的排除工頻電磁場對介損測量試驗的干擾，并能滿足500kV及以下的電容式電壓互感器的測試要求。

3.主變套管tanδ及電容量測試現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 溫濕度要求

測試主變套管絕緣的介損值時，要求試驗環(huán)境溫度不低于5℃，濕度不大于80%。測量時應(yīng)記錄環(huán)境溫度及變壓器頂層油溫，若空氣濕度過大，會使介損測量值異常增大（或減小甚至為負(fù)）且不穩(wěn)定，必要時可加屏蔽環(huán)，改變了試品電場分布。

3.2 減少測量誤差

試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性直接影響到后期的結(jié)果分析，因此控制誤差是整個測量過程中需要重點注意的問題。被試品絕緣表面臟污、受潮，在試驗電壓下會產(chǎn)生表面泄漏電流，將會影響tgδ和Cx測量結(jié)果。為減小誤差，試驗前必須要把主變的各側(cè)大瓷套管、小套管進(jìn)行清抹處理。在有強電場干擾的現(xiàn)場下，必須采取屏蔽措施，把電磁場干擾控制在有效范圍內(nèi)，減少介損試驗誤差，提高試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。影響介損測試的外部因素還有被試設(shè)備和儀器的接地不良、測試線與被試設(shè)備的連接點接觸不好。因而需要注意接測試線時接觸面要清潔接觸良好，否則接觸點放電會引起數(shù)據(jù)嚴(yán)重波動。接地不良也會引起儀器保護(hù)或數(shù)據(jù)嚴(yán)重波動，應(yīng)刮凈接地點上的油漆和銹蝕，務(wù)必保證0電阻接地。

3.3 準(zhǔn)確讀數(shù)的試驗方法

為更好地綜合套管的絕緣水平來對介損及電容值進(jìn)行結(jié)果分析，測量主變套管tanδ及電容量前需測量套管末屏對地的絕緣電阻，當(dāng)測得小于1000MΩ時，應(yīng)測量末屏對地tanδ。測量時選擇合適位置將介損儀平穩(wěn)放置，儀器離被試設(shè)備3-5米，將儀器接地端可靠接地。以主變500kV側(cè)A相中性點電容型套管為例，按儀器使用說明書中對套管不同部位測試來布置試驗結(jié)線。在套管介損測量時，要保證被測繞組兩端短接，而非被試?yán)@組則必須短路接地或屏蔽，這種接地方式可防止因繞組電感與電容的串聯(lián)后引起電壓與電流相角差的改變，減小試驗誤差。

如圖1所示，圖1中左邊，采用高壓輸出的正接法接線方式，以高壓線芯線作加壓線接套管的高壓端屏蔽極，信號線接中性點套管的末屏，測量主變套管中性點的tanδ及電容量。圖1的右邊通過采用反接線低壓屏蔽法測量套管末屏的tanδ及電容量，能有效地避免干擾源造成的不利影響，而且試驗數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。需要試驗人員特別注意的是高壓插座與高壓線有危險電壓，絕對禁止觸碰高壓插座、電纜、夾子和被試套管的帶電部位。高壓引線長度應(yīng)合適，防止高壓線與信號測量線互相纏繞;注意高壓測試線與非被試?yán)@組或接地部位距離過近會影響測試結(jié)果，保證預(yù)留高壓引線的走向以及與被試設(shè)備連接的角度滿足安全距離要求。

圖2 使用正接法時的介損測試儀操作方法

接線完畢，開始啟動儀器測量主變中性點套管的tanδ及電容量，如圖2右下方所示，在AI6000E型介損測試儀的顯示屏中按“↑”“↓”鍵選擇試驗電壓10kV，試驗接線方式為正接法。開始加壓，讀取并記錄測量結(jié)果。記錄測量數(shù)據(jù)后停止測量，按“復(fù)位”鍵，使設(shè)備的界面退回到預(yù)備模式，先按電壓輸出鍵，后按電源鍵，斷開介損儀電源，將被試品短路放電并接地，注意確保試品已徹底放電，防止設(shè)備、人身傷害等安全風(fēng)險。

必要時需測量主變中性點套管末屏的tanδ及電容量，拆除套管末屏引線前，應(yīng)通過圖形或影像工具記錄初始狀態(tài)，如圖3所示，介損儀顯示屏中選擇試驗電壓2kV，按不同的試驗方式選擇模式，按儀器的按鍵功能：“↑”“↓”鍵選擇反接屏蔽法——反接線加“M”，“啟/停”鍵用于確認(rèn)，讀取并記錄測量結(jié)果。試驗結(jié)束后用專用工具恢復(fù)變壓器的引線，應(yīng)對照初始狀態(tài)記錄將套管末屏接地，必要時使用萬用表檢查連接是否可靠。

圖3 使用反接屏蔽法時的介損測試儀操作方法

表1 500kV主變的各相套管的tanδ及電容量測量數(shù)據(jù)

位置 ?銘牌電容 ? Cx（pF） ? ?tgδ（%） ?末屏絕緣電阻 ? ? ?（MΩ）

A相 ? 高壓套管 ? 332.3 ? 328.9 ? 0.289 10000

中壓套管? 364.1 ? 366.8 ? 0.257 10000

高中壓中性點

套管? 323.2 ? 322.2 ? 0.193 10000

低壓1套管? 677.6 ? 680.9 ? 0.179 10000

低壓2 套管 ? 677.2 ? 680.3 ? 0.187 10000

4.試驗數(shù)據(jù)案例分析判斷結(jié)果

試驗完畢，要檢查試驗結(jié)果，各項試驗項目、數(shù)據(jù)是否齊全，檢測電容套管的受潮狀況，套管主絕緣、末屏對地的絕緣電阻等數(shù)據(jù)記錄是否符合規(guī)程，綜合考慮這些因素再對試驗結(jié)果進(jìn)行分析判斷，并總結(jié)試驗中需要注意的相關(guān)事項，為后期的試驗積累經(jīng)驗。按照南方電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/CSG114002-2011《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》對于500kV主變套管的介損值及電容量規(guī)定及要求：（1）對電容型套管：應(yīng)不大于下表中數(shù)值：油紙、氣體、干式：1，膠紙：1.5;（2）對非電容型套管：20℃時的tanδ（%）值應(yīng)不大于下表中數(shù)值，充油：1.5，充膠：1.5，膠紙：2.0;（3）電容型套管的電容值與出廠值或上一次試驗值的差別超出±5%時，應(yīng)查明原因;（4）當(dāng)電容型套管末屏對地絕緣電阻小于1000MΩ時，應(yīng)測量末屏對地tanδ，其值不大于2%。綜上所述，表1為500kV主變的A相套管的tanδ及電容量試驗結(jié)果中的三相各電壓等級的電容型套管的末屏對地絕緣電阻均沒超標(biāo)，電容差也均在±5%以內(nèi)。溫度變化也會影響套管介損試驗結(jié)果，電容套管的主絕緣主要由油紙絕緣構(gòu)成，絕緣套管的介損值處于油溫-40℃～+60℃范圍不會出現(xiàn)變化，盡量在油溫低于50℃時測量，或運用公式折算到20℃時的tanδ（%）值，式中tanδ1、tanδ2分別為溫度t1、t2時的tanδ值。結(jié)論是介損值結(jié)果合格，主變A相套管各項測試數(shù)據(jù)處于正常范圍，由此判斷套管內(nèi)部沒有發(fā)生受潮、老化等現(xiàn)象。為準(zhǔn)確地判斷被試品是否有受潮現(xiàn)象，試驗人員應(yīng)注重運用各項參數(shù)指標(biāo)和鄰相橫向、和歷史數(shù)據(jù)縱向?qū)Ρ扰袛啵匾獣r采用不同儀器、方法作對比分析，才能判斷出準(zhǔn)確的試驗結(jié)果。

5.總結(jié)

變壓器套管介損過大，不僅會破壞了原有的線路結(jié)構(gòu)，也會造成線路內(nèi)電流負(fù)荷大小不一，極易造成各種線路故障，引發(fā)事故。因此對變壓器套管介損試驗深入研究分析是很有必要的，特別對于高壓電容式絕緣結(jié)構(gòu)的試品的電容量變化，常會引起二次電壓的變化，這就更需要試驗人員運用預(yù)試技術(shù)判斷套管介損情況，監(jiān)測其絕緣介質(zhì)損耗因數(shù)和電容量的相對變化，綜合分析做好各項數(shù)據(jù)的記錄處理，更有效地發(fā)現(xiàn)缺陷。

此外，本次研究發(fā)現(xiàn)若套管的密封性能出現(xiàn)損壞，則容易引起滲水、受潮，水分侵蝕電容芯子破壞原有的絕緣性能;常接地結(jié)構(gòu)套管末屏彈簧發(fā)生受潮老化，末屏不能可靠接地也會發(fā)生局部放電等現(xiàn)象，這些都會給變壓器的運行帶來嚴(yán)重的安全隱患，因而值得引起試驗人員高度重視和力爭及時發(fā)現(xiàn)處理的問題。

參考文獻(xiàn)

[1]《中國南方電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/CSG114002-2011<電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程〉》，2011-10-26.

[2]李辰盟.500kV CVT不拆線預(yù)防方法現(xiàn)場應(yīng)用及探討[J].電子世界，2013，10（434）：200.