500kV主变套管tanδ及电容量测试技术现场应用及探讨

谭丽君

【摘要】为达到以“用户为中心”原则，缩短停电时间，提高供电可靠率。本文主要通过理论学习结合实际操作，阐述500kV主变套管预防性试验测量tanδ 及电容量的现场应用和试验结果的分析判定，对及时发现被试500kV主变压器是否存在整体的受潮劣化，具有一定的指导参考意义。

【关键词】500 kV 变压器;tanδ 及电容量;分析判定

引言

随着电力工业的飞速发展，我国500kV超高压电网的逐步形成， 500kV主变压器成为城市电网中的重要枢纽，起着承上启下的关键性的作用。而主变套管在变压器装置中起着引线的作用，能够保持变压器设备处于正常的运行状态。为提高电网的供电可靠性，缩短停电时间，我们对500kV主变套管进行预防性试验，通过测量主变套管介损tgδ的试验方法，能快速、准确发现500kV 变压器套管的绝缘缺陷，例如整体受潮、整体劣化、小体积试品的局部缺陷，从而及时作出缺陷诊断，尽可能消除一切影响设备运行的不稳定因素。

1.500kV主变压器的出厂参数、结构原理举例介绍

以某1000MW超临界机组配备的500kV等级的主变压器为例做介绍，主变压器是由三个单相变压器组合而成，型号为DFP—380000/500，低压侧为△接法，利用大离相母线连接而成，高压侧为Y接法，其中性点利用软导线直接接地，各单相变压器均为油浸式，强迫油导向循环风冷升压变压器。主变额定变比为525±2×2.5%/27kV，接线组别为YNd11。中性点接地方式为直接接地。短路阻抗为20%。主变压器配备有智能式高压套管和变压器油故障在线监测装置，500kV主变套管主要为电容型套管，法兰上的接地小套管与电容芯子相互连接，在变压器运行过程中发挥检修、试验等功能，如介损检测、绝缘检测等。

2.介损测试仪的原理举例介绍

以选用山东泛华生产的AI6000E型介损测试仪为例，仪器为一体化结构，内置介损电桥、变频电源、试验变压器和标准电容等，可用于现场抗干扰测量或试验室精密介损测量。仪器所有量程输入电阻低于2Ω，能够消除测量电缆附加电容的影响。AI6000E介损测试仪通过串联谐振电源和具有频率跟踪功能的电桥相互配合，可以显著有效的排除工频电磁场对介损测量试验的干扰，并能满足500kV及以下的电容式电压互感器的测试要求。

3.主变套管tanδ及电容量测试现场应用

3.1 温湿度要求

测试主变套管绝缘的介损值时，要求试验环境温度不低于5℃，湿度不大于80%。测量时应记录环境温度及变压器顶层油温，若空气湿度过大，会使介损测量值异常增大（或减小甚至为负）且不稳定，必要时可加屏蔽环，改变了试品电场分布。

3.2 减少测量误差

试验数据的准确性直接影响到后期的结果分析，因此控制误差是整个测量过程中需要重点注意的问题。被试品绝缘表面脏污、受潮，在试验电压下会产生表面泄漏电流，将会影响tgδ和Cx测量结果。为减小误差，试验前必须要把主变的各侧大瓷套管、小套管进行清抹处理。在有强电场干扰的现场下，必须采取屏蔽措施，把电磁场干扰控制在有效范围内，减少介损试验误差，提高试验数据的准确性。影响介损测试的外部因素还有被试设备和仪器的接地不良、测试线与被试设备的连接点接触不好。因而需要注意接测试线时接触面要清洁接触良好，否则接触点放电会引起数据严重波动。接地不良也会引起仪器保护或数据严重波动，应刮净接地点上的油漆和锈蚀，务必保证0电阻接地。

3.3 准确读数的试验方法

为更好地综合套管的绝缘水平来对介损及电容值进行结果分析，测量主变套管tanδ及电容量前需测量套管末屏对地的绝缘电阻，当测得小于1000MΩ时，应测量末屏对地tanδ。测量时选择合适位置将介损仪平稳放置，仪器离被试设备3-5米，将仪器接地端可靠接地。以主变500kV侧A相中性点电容型套管为例，按仪器使用说明书中对套管不同部位测试来布置试验结线。在套管介损测量时，要保证被测绕组两端短接，而非被试绕组则必须短路接地或屏蔽，这种接地方式可防止因绕组电感与电容的串联后引起电压与电流相角差的改变，减小试验误差。

如图1所示，图1中左边，采用高压输出的正接法接线方式，以高压线芯线作加压线接套管的高压端屏蔽极，信号线接中性点套管的末屏，测量主变套管中性点的tanδ及电容量。图1的右边通过采用反接线低压屏蔽法测量套管末屏的tanδ及电容量，能有效地避免干扰源造成的不利影响，而且试验数据更为准确。需要试验人员特别注意的是高压插座与高压线有危险电压，绝对禁止触碰高压插座、电缆、夹子和被试套管的带电部位。高压引线长度应合适，防止高压线与信号测量线互相缠绕;注意高压测试线与非被试绕组或接地部位距离过近会影响测试结果，保证预留高压引线的走向以及与被试设备连接的角度满足安全距离要求。

图2 使用正接法时的介损测试仪操作方法

接线完毕，开始启动仪器测量主变中性点套管的tanδ及电容量，如图2右下方所示，在AI6000E型介损测试仪的显示屏中按“↑”“↓”键选择试验电压10kV，试验接线方式为正接法。开始加压，读取并记录测量结果。记录测量数据后停止测量，按“复位”键，使设备的界面退回到预备模式，先按电压输出键，后按电源键，断开介损仪电源，将被试品短路放电并接地，注意确保试品已彻底放电，防止设备、人身伤害等安全风险。

必要时需测量主变中性点套管末屏的tanδ及电容量，拆除套管末屏引线前，应通过图形或影像工具记录初始状态，如图3所示，介损仪显示屏中选择试验电压2kV，按不同的试验方式选择模式，按仪器的按键功能：“↑”“↓”键选择反接屏蔽法——反接线加“M”，“启/停”键用于确认，读取并记录测量结果。试验结束后用专用工具恢复变压器的引线，应对照初始状态记录将套管末屏接地，必要时使用万用表检查连接是否可靠。

图3 使用反接屏蔽法时的介损测试仪操作方法

表1 500kV主变的各相套管的tanδ及电容量测量数据

位置  铭牌电容   Cx（pF）    tgδ（%）  末屏绝缘电阻      （MΩ）

A相   高压套管   332.3   328.9   0.289 10000

中压套管  364.1   366.8   0.257 10000

高中压中性点

套管  323.2   322.2   0.193 10000

低压1套管  677.6   680.9   0.179 10000

低压2 套管   677.2   680.3   0.187 10000

4.试验数据案例分析判断结果

试验完毕，要检查试验结果，各项试验项目、数据是否齐全，检测电容套管的受潮状况，套管主绝缘、末屏对地的绝缘电阻等数据记录是否符合规程，综合考虑这些因素再对试验结果进行分析判断，并总结试验中需要注意的相关事项，为后期的试验积累经验。按照南方电网公司企业标准Q/CSG114002-2011《电力设备预防性试验规程》对于500kV主变套管的介损值及电容量规定及要求：（1）对电容型套管：应不大于下表中数值：油纸、气体、干式：1，胶纸：1.5;（2）对非电容型套管：20℃时的tanδ（%）值应不大于下表中数值，充油：1.5，充胶：1.5，胶纸：2.0;（3）电容型套管的电容值与出厂值或上一次试验值的差别超出±5%时，应查明原因;（4）当电容型套管末屏对地绝缘电阻小于1000MΩ时，应测量末屏对地tanδ，其值不大于2%。综上所述，表1为500kV主变的A相套管的tanδ及电容量试验结果中的三相各电压等级的电容型套管的末屏对地绝缘电阻均没超标，电容差也均在±5%以内。温度变化也会影响套管介损试验结果，电容套管的主绝缘主要由油纸绝缘构成，绝缘套管的介损值处于油温-40℃～+60℃范围不会出现变化，尽量在油温低于50℃时测量，或运用公式折算到20℃时的tanδ（%）值，式中tanδ1、tanδ2分别为温度t1、t2时的tanδ值。结论是介损值结果合格，主变A相套管各项测试数据处于正常范围，由此判断套管内部没有发生受潮、老化等现象。为准确地判断被试品是否有受潮现象，试验人员应注重运用各项参数指标和邻相横向、和历史数据纵向对比判断，必要时采用不同仪器、方法作对比分析，才能判断出准确的试验结果。

5.总结

变压器套管介损过大，不仅会破坏了原有的线路结构，也会造成线路内电流负荷大小不一，极易造成各种线路故障，引发事故。因此对变压器套管介损试验深入研究分析是很有必要的，特别对于高压电容式绝缘结构的试品的电容量变化，常会引起二次电压的变化，这就更需要试验人员运用预试技术判断套管介损情况，监测其绝缘介质损耗因数和电容量的相对变化，综合分析做好各项数据的记录处理，更有效地发现缺陷。

此外，本次研究发现若套管的密封性能出现损坏，则容易引起渗水、受潮，水分侵蚀电容芯子破坏原有的绝缘性能;常接地结构套管末屏弹簧发生受潮老化，末屏不能可靠接地也会发生局部放电等现象，这些都会给变压器的运行带来严重的安全隐患，因而值得引起试验人员高度重视和力争及时发现处理的问题。

参考文献

[1]《中国南方电网公司企业标准Q/CSG114002-2011<电力设备预防性试验规程〉》，2011-10-26.

[2]李辰盟.500kV CVT不拆线预防方法现场应用及探讨[J].电子世界，2013，10（434）：200.