穿墻套管介質(zhì)損耗因數(shù)負值問題的研究

保定供電公司 齊紅斌 楊 彬 劉 山 劉 濤 趙京生

1 引言

介質(zhì)損耗角tgδ是反映電力絕緣功率損耗大小的特征參數(shù)。通過測試tgδ，就能夠表征所測試變壓器套管的狀況。對電容式變壓器套管而言，通過測量套管的tgδ值，能夠大致判斷出套管的主絕緣是否良好，套管的絕緣強度如何。由于套管的體積比較小，無論其絕緣內(nèi)部的缺陷是集中性的還是分布性的，缺陷所占絕緣體積都比較大，通過測量套管的tgδ值就可以反映其絕緣狀況,避免重大運行事故發(fā)生[1-3]。

穿墻套管作為電力系統(tǒng)中常用的電氣設(shè)備之一。穿墻套管的型式有多種：如充油式、充氣式、干式電容型等。如圖1所示為穿墻套管實物圖。

圖1 穿墻套管實物圖

圖2 干式電容型穿墻套管結(jié)構(gòu)示意圖

以干式電容穿墻型套管為例，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，首先，將最里面的載流體穿入反磁不銹鋼管中，不銹鋼管外為不充油的電容式絕緣結(jié)構(gòu)；該結(jié)構(gòu)外層緊緊包裹外護套；然后在一次繞組的末屏部分套裝法蘭，并將末屏引線由法蘭處引出；法蘭固定完成后在兩側(cè)安裝硅橡膠傘裙；最后進行其它附件的安裝。

近來，在我公司變電檢修室試驗班組對穿墻套管在做例行試驗時發(fā)現(xiàn)：穿墻套管介損tgδ為負值。經(jīng)檢測，試驗環(huán)境、溫度、濕度均符合要求，因此，懷疑產(chǎn)品內(nèi)部可能存在故障。介質(zhì)損耗角正切值tgδ為判斷絕緣狀況的重要指標之一，為了從根本上解決，對此問題立項進行研究。

2 原因分析

產(chǎn)生-tgδ的原因有：電場干擾、磁場干擾、標準電容器受潮和存在T型干擾網(wǎng)絡(luò)[4]。

（1）強電場干擾。如圖3所示，當干擾信號Ig疊加于測量信號Ix時，造成疊加信號即流過電橋第三臂R3的電流Ix相位超前于IN,造成-tgδ（tgδm＜0）。這種情況只有把切換開關(guān)置于“-tgδ”時，電橋才能平衡。

（2）tgδN＞tgδx。當標準電容器真空泡受潮后，其tgδN值大于被試品的tgδx值，如圖4所示，由于I'n滯后于Ix，故出現(xiàn)“-tgδ”（tgδm＜0）的測量結(jié)果。

圖3 電場干擾下產(chǎn)生-tgδ的相量圖

圖4 標準電容器tgδN＞tgδx時產(chǎn)生-tgδ的相量圖

（3）空間干擾。如圖5所示，測量有抽取電壓裝置的電容式套管時，當裝有抽取電壓裝置的電容式套管表面臟污，測量主電容C1和抽取電壓的電容C2串聯(lián)時的等值介質(zhì)損耗因數(shù)時，抽取電壓套管表面臟污造成的電流IR使得I'x超前于In，造成-tgδ測量結(jié)果。

圖5 測量有電壓抽取裝置的電容式套管時的原理接線圖和產(chǎn)生-tgδ的相量圖

3 解決方法

為了此問題，可采取以下方法：（1）采用正接線的試驗方法。（2）對穿墻套管表面的臟污進行擦拭干凈。（3）對穿墻套管的末屏擦拭及烘干處理。（4）盡量不使用絕緣桿進行測試接觸。（5）測試時，盡量將一次連接導(dǎo)線拆除干凈，避免T型干擾網(wǎng)絡(luò)的影響。（6）在現(xiàn)場其它方面都考慮解決后還出現(xiàn)-tgδ，可考慮試驗電源的因素。現(xiàn)場經(jīng)驗表明在這種情況下，互換一下試驗電源的火線與零線后，測試結(jié)果不會再出現(xiàn)-tgδ現(xiàn)象。

4 結(jié)論

對于某些電力設(shè)備在潮濕氣候條件下，油質(zhì)劣化情況下，周圍有大的雜散電容等情況下，出現(xiàn)的負介損tgδ值問題，都可以認為回路中引入一串聯(lián)電容支路，此支路將一部分電流分流入地。都可通過上述簡化等值電路圖、矢量圖進行分析。結(jié)果造成負介損tgδ值的機理是相同的。

產(chǎn)品試驗時出現(xiàn)負介損tgδ值，一般伴隨電壓上升△tgδ減小，說明在測量電路中引進了一個偏差值，也就是說，在試品的等值串聯(lián)電容中，存在另一個支路，將一部分電流分流入地。在原理上，由于這一支路電流的存在，使進入電橋橋臂R3的電流轉(zhuǎn)移一個相角，造成試驗電壓與橋臂R3的電流之間的相角大于90°，因此出現(xiàn)負介損tgδ值。可以通過正確接線、擦除表面贓物、末屏擦拭和烘干、避免T型干擾網(wǎng)絡(luò)的影響等方法來解決。

[1]張全元.變電運行一次設(shè)備現(xiàn)場培訓(xùn)教材[M].北京:中國電力出版社,2009:165.

[2]陳天翔,王寅仲,海世杰.電氣試驗[M].北京:中國電力出版社,2009:26,41.

[3]國家電網(wǎng)公司人力資源部.電氣試驗[M].北京:中國電力出版社,2010:251.

[4]李建民,朱康.高壓電氣設(shè)備試驗方法[M].北京:中國電力出版社,2001:181.