变压器高压套管介损现场试验的分析与探讨

王尊哲 曹宸

摘要：测量变压器高压套管电容量和介质损耗因数是提取设备状态量的重要例行试验项目，而介质损耗因又是测量非常灵敏、测量精度要求非常高的试验项目，很容易受到外界电磁干扰、电场干扰和空间干扰。本文介绍了几起变压器高压套管电气绝缘介损现场试验过程中，由于空间结构干扰，使得测量tgδ数据与初值偏差非常大的例子，并从介损电桥原理入手，分析各种测量数据偏差的电气原理，以及如何正确地采用测量极屏蔽线排除外界空间干扰信号，得到反映绝缘状况的最准确的数据的方法。

关键词：介质损耗因数测量;高压套管;空间干扰;电桥;套管末屏接地

高压套管用于变压器、电抗器等电气设备高压引线对金属外壳的绝缘。由于套管的工作条件恶劣（包括电场分布和外界环境），若维护不当，可能会发生击穿爆炸事故。按套管的绝缘结构可分为纯瓷套管、充油套管和电容型套管，其中电容型套管是目前使用最广泛的变压器高压套管，其内部绝缘可分为油纸电容式和胶纸电容式。

1.高压套管介损tg8测量误差电路原理

1.1套管介损测量-tgδ产生原因及分析

2009年5月，例行试验检查时对某500 kV1号主变压器中性点套管介损测量，发现一次对末屏绝缘介损测量数据中电容量与初值比较相差不大，符合预试规程，但其介损tgδ出现负值为-0.0009 ，不符合试验原理。检查其--次对末屏绝缘、末屏对地绝缘良好，后经反复测试数次后数据结果并无变化。针对这.-现象，分析其原因是由于空间结构干扰因素引起，现场测量采用接入低压屏蔽线屏蔽干扰信号解决此问题。

1.2套管介损lgδ负值空间干扰产生原理

从数据可知，如果低压测量极不接入屏蔽线 ，分析其电气原理图，电路：中g1.C是表示测量高压电极对高压套管下部屏蔽，环之间的杂散阻抗，g2、Cz是表示信号输入Cx电极与屏蔽环之间的杂散阻抗，而g3是表示变压器外壳对电气意义接地之间的杂散电导，由于变压器本体接地并非完全是电气意义的接地，所以g3>0。在现场测量中，空间干扰是电容耦合，即g1≈g≈0。

分析-lgδ产生原因是：（1）空间干扰网络C：-C2支路中i电流中容性分量增大（即流过桥臂R3的电流中的容性部分），因而使实测tgδ 大大地降低;（2）当试验电压处于正半周期.上升段时，充电电流il向电容C1、C2充电，当C2电压到峰值时，即du/dt- >0;i瞬时消失，随后试验电压过渡到负半周期下降期，此时C2储存的电容经R;放电，放电电流i与电压施加在被试品Cx后流经电桥臂R3的电流ix方向相反，当in较大而ix相对较小时测量值为负损耗- -4gδ。2 ）消除干扰措施。

为消除电容C2放电电流i，对测量结果的影响，在套管瓷瓶下部加装--圈屏蔽环，并将其接入测量极的屏蔽线，电气原理如图1，由于空间干扰是电容耦合，即g1≈gz≈0，在图1中g1g2忽略，此时g3'是表示屏蔽环对接地之间的杂散电导，则U['表示屏蔽环对地抬升电压，虛线部分表示屏蔽环经测量极屏蔽线接入测量仪器屏蔽层。从图中可看出，测量施加高压时充电电流i对C充电，杂散电容C2两端由于处于等电位两端，即U。'的电位与被试品C，输入极的电位相等，所以C2.的充电量为零，其放电电流i几乎等于零，不能对R3支路中试品输出电流构成影响，则负介损--lgδ的，外界空间干扰因素消失。多次试验证明，采用在瓷瓶下部加装屏蔽环可很好地消除空间结构干扰对介损测量精度的影响。

2.套管支架不接地对测量介损的影响

2010年4月，某500 kV高压电抗器解体大修，将拆除的500 kV高压套管竖立在钢铁支架上（见图2），测量其电容及介损值。测量结果是，套管电容量与初值数据变化不大，但介损偏差非常大。分析其原因是由于钢铁支架没有接地。后将支架可靠接地后，测量结果正常，见图2中虚线部分。

如图3所示，在套管支架末可靠接地之前，支架.对地等效电导g：>0。同理，C;表示高压端对支架的耦合电容，C2表示信号输入C.极对支架的耦合电容。施压电压为正半周期上升时，i对Ci-C2支路充电，当充电电压达到峰值后，等效电容C2对R3、g3同时放电。由于g3的存在，抬升Ug的电位较高，当电压过渡到负半周期放电时，其对电桥R3支路的放电电流iz会对套管介损测量的影响非常大，其原理如前所述，甚至出现负损耗-tg8将钢铁支架可靠接地后，即支架对地等效g3被短接接地，如图3中虚框内。由于U。的电位为零，则充电电流i只对C充电。此时U的电位为零，虽等效电容C2可由ig充电，但由于测量Cx电极端的电压非常低，对C2的充电时电流ig较小，C2储存的电容电量较小，对电桥R3支路放电电流ir也非常小，不足以影响测量回路的电流大小及方向，其影响结果则可以忽略不计。所以，当套管支架可靠接地时，可以避免由支架对地之间的电阻带来对套管介损测量的影响，

3.总结

通过正确应用介损测量电桥屏蔽线可以较好的避免外部干扰对测量回路带来的影响，从而确保介损测量电桥R3支路只流入被试品C，低压端信号电流，这样就可以很好的避免由于空间干扰带来的电容量及介损tg8的测量误差。

参考文献：

[1]火力发电厂水工设计规范DL/T5339- 2006[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2]赵永胜，劉德平，胡长权无资料地区湿球温度计算方法研究小电力勘测设计，2009（5）：32-35.

[31赵振国.冷却塔[M].北京：中国水力水电出版社，1997.