變壓器高壓套管介損現場試驗的分析與探討

王尊哲 曹宸

摘要：測量變壓器高壓套管電容量和介質損耗因數是提取設備狀態量的重要例行試驗項目，而介質損耗因又是測量非常靈敏、測量精度要求非常高的試驗項目，很容易受到外界電磁干擾、電場干擾和空間干擾。本文介紹了幾起變壓器高壓套管電氣絕緣介損現場試驗過程中，由于空間結構干擾，使得測量tgδ數據與初值偏差非常大的例子，并從介損電橋原理入手，分析各種測量數據偏差的電氣原理，以及如何正確地采用測量極屏蔽線排除外界空間干擾信號，得到反映絕緣狀況的最準確的數據的方法。

關鍵詞：介質損耗因數測量;高壓套管;空間干擾;電橋;套管末屏接地

高壓套管用于變壓器、電抗器等電氣設備高壓引線對金屬外殼的絕緣。由于套管的工作條件惡劣（包括電場分布和外界環境），若維護不當，可能會發生擊穿爆炸事故。按套管的絕緣結構可分為純瓷套管、充油套管和電容型套管，其中電容型套管是目前使用最廣泛的變壓器高壓套管，其內部絕緣可分為油紙電容式和膠紙電容式。

1.高壓套管介損tg8測量誤差電路原理

1.1套管介損測量-tgδ產生原因及分析

2009年5月，例行試驗檢查時對某500 kV1號主變壓器中性點套管介損測量，發現一次對末屏絕緣介損測量數據中電容量與初值比較相差不大，符合預試規程，但其介損tgδ出現負值為-0.0009 ，不符合試驗原理。檢查其--次對末屏絕緣、末屏對地絕緣良好，后經反復測試數次后數據結果并無變化。針對這.-現象，分析其原因是由于空間結構干擾因素引起，現場測量采用接入低壓屏蔽線屏蔽干擾信號解決此問題。

1.2套管介損lgδ負值空間干擾產生原理

從數據可知，如果低壓測量極不接入屏蔽線 ，分析其電氣原理圖，電路：中g1.C是表示測量高壓電極對高壓套管下部屏蔽，環之間的雜散阻抗，g2、Cz是表示信號輸入Cx電極與屏蔽環之間的雜散阻抗，而g3是表示變壓器外殼對電氣意義接地之間的雜散電導，由于變壓器本體接地并非完全是電氣意義的接地，所以g3>0。在現場測量中，空間干擾是電容耦合，即g1≈g≈0。

分析-lgδ產生原因是：（1）空間干擾網絡C：-C2支路中i電流中容性分量增大（即流過橋臂R3的電流中的容性部分），因而使實測tgδ 大大地降低;（2）當試驗電壓處于正半周期.上升段時，充電電流il向電容C1、C2充電，當C2電壓到峰值時，即du/dt- >0;i瞬時消失，隨后試驗電壓過渡到負半周期下降期，此時C2儲存的電容經R;放電，放電電流i與電壓施加在被試品Cx后流經電橋臂R3的電流ix方向相反，當in較大而ix相對較小時測量值為負損耗- -4gδ。2 ）消除干擾措施。

為消除電容C2放電電流i，對測量結果的影響，在套管瓷瓶下部加裝--圈屏蔽環，并將其接入測量極的屏蔽線，電氣原理如圖1，由于空間干擾是電容耦合，即g1≈gz≈0，在圖1中g1g2忽略，此時g3'是表示屏蔽環對接地之間的雜散電導，則U['表示屏蔽環對地抬升電壓，虛線部分表示屏蔽環經測量極屏蔽線接入測量儀器屏蔽層。從圖中可看出，測量施加高壓時充電電流i對C充電，雜散電容C2兩端由于處于等電位兩端，即U。'的電位與被試品C，輸入極的電位相等，所以C2.的充電量為零，其放電電流i幾乎等于零，不能對R3支路中試品輸出電流構成影響，則負介損--lgδ的，外界空間干擾因素消失。多次試驗證明，采用在瓷瓶下部加裝屏蔽環可很好地消除空間結構干擾對介損測量精度的影響。

2.套管支架不接地對測量介損的影響

2010年4月，某500 kV高壓電抗器解體大修，將拆除的500 kV高壓套管豎立在鋼鐵支架上（見圖2），測量其電容及介損值。測量結果是，套管電容量與初值數據變化不大，但介損偏差非常大。分析其原因是由于鋼鐵支架沒有接地。后將支架可靠接地后，測量結果正常，見圖2中虛線部分。

如圖3所示，在套管支架末可靠接地之前，支架.對地等效電導g：>0。同理，C;表示高壓端對支架的耦合電容，C2表示信號輸入C.極對支架的耦合電容。施壓電壓為正半周期上升時，i對Ci-C2支路充電，當充電電壓達到峰值后，等效電容C2對R3、g3同時放電。由于g3的存在，抬升Ug的電位較高，當電壓過渡到負半周期放電時，其對電橋R3支路的放電電流iz會對套管介損測量的影響非常大，其原理如前所述，甚至出現負損耗-tg8將鋼鐵支架可靠接地后，即支架對地等效g3被短接接地，如圖3中虛框內。由于U。的電位為零，則充電電流i只對C充電。此時U的電位為零，雖等效電容C2可由ig充電，但由于測量Cx電極端的電壓非常低，對C2的充電時電流ig較小，C2儲存的電容電量較小，對電橋R3支路放電電流ir也非常小，不足以影響測量回路的電流大小及方向，其影響結果則可以忽略不計。所以，當套管支架可靠接地時，可以避免由支架對地之間的電阻帶來對套管介損測量的影響，

3.總結

通過正確應用介損測量電橋屏蔽線可以較好的避免外部干擾對測量回路帶來的影響，從而確保介損測量電橋R3支路只流入被試品C，低壓端信號電流，這樣就可以很好的避免由于空間干擾帶來的電容量及介損tg8的測量誤差。

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