穿墙套管介质损耗因数负值问题的研究

保定供电公司 齐红斌 杨 彬 刘 山 刘 涛 赵京生

1 引言

介质损耗角tgδ是反映电力绝缘功率损耗大小的特征参数。通过测试tgδ，就能够表征所测试变压器套管的状况。对电容式变压器套管而言，通过测量套管的tgδ值，能够大致判断出套管的主绝缘是否良好，套管的绝缘强度如何。由于套管的体积比较小，无论其绝缘内部的缺陷是集中性的还是分布性的，缺陷所占绝缘体积都比较大，通过测量套管的tgδ值就可以反映其绝缘状况,避免重大运行事故发生[1-3]。

穿墙套管作为电力系统中常用的电气设备之一。穿墙套管的型式有多种：如充油式、充气式、干式电容型等。如图1所示为穿墙套管实物图。

图1 穿墙套管实物图

图2 干式电容型穿墙套管结构示意图

以干式电容穿墙型套管为例，其结构如图2所示，首先，将最里面的载流体穿入反磁不锈钢管中，不锈钢管外为不充油的电容式绝缘结构；该结构外层紧紧包裹外护套；然后在一次绕组的末屏部分套装法兰，并将末屏引线由法兰处引出；法兰固定完成后在两侧安装硅橡胶伞裙；最后进行其它附件的安装。

近来，在我公司变电检修室试验班组对穿墙套管在做例行试验时发现：穿墙套管介损tgδ为负值。经检测，试验环境、温度、湿度均符合要求，因此，怀疑产品内部可能存在故障。介质损耗角正切值tgδ为判断绝缘状况的重要指标之一，为了从根本上解决，对此问题立项进行研究。

2 原因分析

产生-tgδ的原因有：电场干扰、磁场干扰、标准电容器受潮和存在T型干扰网络[4]。

（1）强电场干扰。如图3所示，当干扰信号Ig叠加于测量信号Ix时，造成叠加信号即流过电桥第三臂R3的电流Ix相位超前于IN,造成-tgδ（tgδm＜0）。这种情况只有把切换开关置于“-tgδ”时，电桥才能平衡。

（2）tgδN＞tgδx。当标准电容器真空泡受潮后，其tgδN值大于被试品的tgδx值，如图4所示，由于I'n滞后于Ix，故出现“-tgδ”（tgδm＜0）的测量结果。

图3 电场干扰下产生-tgδ的相量图

图4 标准电容器tgδN＞tgδx时产生-tgδ的相量图

（3）空间干扰。如图5所示，测量有抽取电压装置的电容式套管时，当装有抽取电压装置的电容式套管表面脏污，测量主电容C1和抽取电压的电容C2串联时的等值介质损耗因数时，抽取电压套管表面脏污造成的电流IR使得I'x超前于In，造成-tgδ测量结果。

图5 测量有电压抽取装置的电容式套管时的原理接线图和产生-tgδ的相量图

3 解决方法

为了此问题，可采取以下方法：（1）采用正接线的试验方法。（2）对穿墙套管表面的脏污进行擦拭干净。（3）对穿墙套管的末屏擦拭及烘干处理。（4）尽量不使用绝缘杆进行测试接触。（5）测试时，尽量将一次连接导线拆除干净，避免T型干扰网络的影响。（6）在现场其它方面都考虑解决后还出现-tgδ，可考虑试验电源的因素。现场经验表明在这种情况下，互换一下试验电源的火线与零线后，测试结果不会再出现-tgδ现象。

4 结论

对于某些电力设备在潮湿气候条件下，油质劣化情况下，周围有大的杂散电容等情况下，出现的负介损tgδ值问题，都可以认为回路中引入一串联电容支路，此支路将一部分电流分流入地。都可通过上述简化等值电路图、矢量图进行分析。结果造成负介损tgδ值的机理是相同的。

产品试验时出现负介损tgδ值，一般伴随电压上升△tgδ减小，说明在测量电路中引进了一个偏差值，也就是说，在试品的等值串联电容中，存在另一个支路，将一部分电流分流入地。在原理上，由于这一支路电流的存在，使进入电桥桥臂R3的电流转移一个相角，造成试验电压与桥臂R3的电流之间的相角大于90°，因此出现负介损tgδ值。可以通过正确接线、擦除表面赃物、末屏擦拭和烘干、避免T型干扰网络的影响等方法来解决。

[1]张全元.变电运行一次设备现场培训教材[M].北京:中国电力出版社,2009:165.

[2]陈天翔,王寅仲,海世杰.电气试验[M].北京:中国电力出版社,2009:26,41.

[3]国家电网公司人力资源部.电气试验[M].北京:中国电力出版社,2010:251.

[4]李建民,朱康.高压电气设备试验方法[M].北京:中国电力出版社,2001:181.