測(cè)量小電容量試品tgδ表面漏泄影響的消除

李 霆

(遼寧東方發(fā)電有限公司 對(duì)外檢修分廠，遼寧 撫順 113007)

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測(cè)量小電容量試品tgδ表面漏泄影響的消除

李 霆

(遼寧東方發(fā)電有限公司 對(duì)外檢修分廠，遼寧 撫順 113007)

電力充油設(shè)備在電力系統(tǒng)中被廣泛采用。充油設(shè)備尤其是少油設(shè)備的絕緣介質(zhì)損失值(tgδ)測(cè)量，是監(jiān)督、診斷設(shè)備健康狀態(tài)的重要參數(shù)和指標(biāo)。分析了少油設(shè)備介質(zhì)損失值(tgδ)測(cè)量時(shí)，除設(shè)備所處外電場(chǎng)的干擾外，試品表面臟污形成的泄漏對(duì)損失值(tgδ)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響，并對(duì)目前現(xiàn)場(chǎng)一些消除影響的方法進(jìn)行比對(duì)，對(duì)原理和實(shí)際測(cè)量效果進(jìn)行了判定。研究結(jié)果表明：采用加屏蔽環(huán)的方式，并不能對(duì)大部分設(shè)備進(jìn)行真實(shí)數(shù)據(jù)測(cè)量；現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要采取的消除影響的措施，還應(yīng)是盡量去除表面泄漏的通道，從而得到真實(shí)的測(cè)量值，以達(dá)到正確掌握設(shè)備健康狀態(tài)的目的。

小電容量試品；絕緣介質(zhì)損失值(tgδ)；表面漏泄

判斷少油設(shè)備如電容式套管、互感器等小電容量試品絕緣狀況的指標(biāo)主要是絕緣介質(zhì)損失值(tgδ)。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，一種可采用正接法，將試品兩極對(duì)地絕緣；另一種可采用反接法或側(cè)接法，將試品一極對(duì)地絕緣。但考慮到干擾性和測(cè)量的準(zhǔn)確度，這里采用正接法。從抗電場(chǎng)干擾方面考慮應(yīng)選擇"異頻法"。絕緣介質(zhì)損失值與頻率有關(guān)，工頻選擇45 Hz和55 Hz或47.5 Hz和52.5 Hz。

在潮濕環(huán)境下，瓷裙表面泄漏對(duì)tgδ測(cè)試的影響必須計(jì)算在內(nèi)。電力部《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》DL/T 596-1996規(guī)定，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相對(duì)濕度不得大于80%，而之前的規(guī)程則規(guī)定應(yīng)小于85%。資料表明，試品瓷套在濕度較大的空氣中，使瓷套表面容易附著肉眼看不見(jiàn)的小水珠，這些小水珠凝結(jié)在試品的瓷裙表面，造成了試品絕緣電阻降低并引起電容量的變化，測(cè)試tgδ時(shí)，甚至?xí)霈F(xiàn)tgδ負(fù)值現(xiàn)象。所以，表面泄漏對(duì)絕緣試驗(yàn)結(jié)果的影響必須引起重視。針對(duì)如何在相對(duì)濕度80%潮濕條件下測(cè)量出準(zhǔn)確的tgδ值這一問(wèn)題，有的廠家為應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的需要填裝了屏蔽環(huán)的接線端子儀器。對(duì)少油設(shè)備，一般電容量不會(huì)大于1 000 pF，所以能否用加裝屏蔽環(huán)方法消除表面泄漏的影響是一個(gè)仍需討論的問(wèn)題。

1 表面泄漏對(duì)tgδ值的影響

一般情況下，表面泄漏的程度必須不能影響到反映試品內(nèi)部絕緣狀況的tgδ值。通過(guò)查閱、收集有關(guān)資料和數(shù)理分析表明，正接法測(cè)量時(shí)，在瓷裙表面泄露的影響下測(cè)量結(jié)果往往偏小，有時(shí)甚至出現(xiàn)負(fù)值，而反接法時(shí)的測(cè)量結(jié)果則會(huì)出現(xiàn)測(cè)量值比實(shí)際值大的情況。而這些情況的出現(xiàn)在試品電容較小時(shí)尤為明顯。

在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作中，通過(guò)對(duì)不同相對(duì)濕度下電流互感器tgδ值的測(cè)量數(shù)據(jù)匯總分析，相對(duì)空氣濕度較大時(shí)，tgδ測(cè)量有較大的誤差。對(duì)多年來(lái)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算分析表明，在條件許可時(shí)，為反映被試品的內(nèi)部絕緣狀況，有必要在相對(duì)濕度小于65%的條件下進(jìn)行測(cè)試，否則tgδ值必定存在誤差。

2 測(cè)試中加裝屏蔽環(huán)時(shí)的數(shù)據(jù)分析

為消除表面泄漏，除應(yīng)將瓷裙表面擦拭干凈外，在測(cè)試時(shí)加裝了屏蔽環(huán)。正接法時(shí)屏蔽環(huán)裝設(shè)在靠近法蘭的裙邊處，反接法時(shí)裝設(shè)在靠近導(dǎo)電桿的裙邊處，均與電橋屏蔽點(diǎn)相連。必須指出，屏蔽環(huán)加裝后不應(yīng)改變?cè)嚻穬?nèi)部的電場(chǎng)分布，否則將無(wú)法測(cè)得準(zhǔn)確的tgδ值。而對(duì)于小于1 000 pF的試品電容，由于試品電容小，在加裝屏蔽環(huán)后，易于改變?cè)嚻穬?nèi)部的電場(chǎng)分布。表1為將靠近導(dǎo)桿的作為第一裙，使用反接法測(cè)試的10#/11#主變110 kV套管屏蔽環(huán)在不同位置時(shí)tgδ的測(cè)試值。

表1 遼寧發(fā)電廠 10#/11#主變110kV套管tgδ的測(cè)量值 %

由表1可知，在加裝屏蔽環(huán)后，與未裝屏蔽環(huán)時(shí)相比，tgδ值有明顯下降，而且沿著瓷群方向，tgδ值在逐漸變小。這是因?yàn)樘坠芗友b屏蔽環(huán)后，屏蔽環(huán)從導(dǎo)桿向法蘭方向移動(dòng)，改變了固有的內(nèi)部電場(chǎng)分布，導(dǎo)致電橋相位角發(fā)生了規(guī)律性變化。

圖1為QS1電橋反接法加裝屏蔽環(huán)的測(cè)量等值電路；圖2為加裝屏蔽環(huán)的等值相量圖。圖中，R1、R2為瓷套表面的等值分布電阻。因?yàn)榇商紫虏咳惯呏睆捷^大，相當(dāng)于并聯(lián)支路較多，所以R1>R2。

由圖1 可見(jiàn)，此時(shí)僅能屏蔽掉R1對(duì)電橋的影響，而R2和C11的影響依然存在，所以導(dǎo)致I11必然流過(guò)C11，結(jié)果使的流過(guò)電橋橋臂R3的電流不一定是流過(guò)試品的實(shí)際電流Ix。

圖2為加裝屏蔽環(huán)的等值向量圖，由圖2可以看出，加裝屏蔽環(huán)的測(cè)量值比不加屏蔽環(huán)時(shí)的測(cè)量值要小。加裝屏蔽環(huán)能起到減小表面影響的作用，但同時(shí)也引入了由于I11使得測(cè)量值比實(shí)際值小的影響。也就是說(shuō)，消除了表面影響，又引入了改變?cè)嚻穬?nèi)部電場(chǎng)分布使測(cè)量值減小的影響。因此測(cè)量值tgδ要比被試品的實(shí)際tgδ值小。所以上述原因綜合起來(lái)，就會(huì)出現(xiàn)實(shí)際介損偏小的測(cè)量誤差，甚至出現(xiàn)tgδ值為負(fù)數(shù)的結(jié)果?，F(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試結(jié)果也證明了這一點(diǎn)。

圖1 加裝屏蔽環(huán)的測(cè)量等值電路

圖2 加裝屏蔽環(huán)的等值向量

在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，有時(shí)會(huì)加裝接地的屏蔽環(huán)以達(dá)到消除表面泄漏的影響，但在正接法測(cè)量時(shí)，試品法蘭接地相當(dāng)于接地的屏蔽環(huán)，已達(dá)到消除表面泄漏的作用。而且如果瓷裙上加裝屏蔽環(huán)接地，表面泄漏電阻會(huì)減小使得實(shí)測(cè)的tgδ值減小的更多。這樣，加裝屏蔽環(huán)得出的測(cè)量結(jié)果將與實(shí)際tgδ值相差更遠(yuǎn)。所以在正接法測(cè)試時(shí)，加裝屏蔽環(huán)以消除瓷裙表面泄漏的做法是不必要的并且是不正確的。

表2為110 kV電容式套管正接法測(cè)量時(shí)(t=29℃)加裝屏蔽環(huán)于不同裙時(shí)的實(shí)測(cè)結(jié)果。測(cè)試時(shí)，靠近法蘭為第一裙，相對(duì)濕度為58%，使用QS1電橋。

表3為遼寧發(fā)電廠水電系統(tǒng)JCC1M-66型電磁式串級(jí)電壓互感器用“末端屏蔽法”測(cè)量一次(A、X)對(duì)二、三次(ax、adxd)繞組間絕緣tgδ時(shí)加裝屏蔽環(huán)的測(cè)量結(jié)果(t=28℃)。

表2 遼寧發(fā)電廠10#/11# 110 kV油紙電容型套管測(cè)量值 %

表3 水電JCC1M-66互感器正接法測(cè)量值 %

測(cè)量時(shí)高壓A端加壓、末端X接地，二、三次繞組首端a、ad連在一起接電橋Cx線，末端x、xd懸空，法蘭接地。由于“末端屏蔽法”測(cè)量繞組間tgδ時(shí)，其電容量很小(約為20～30 pF)，因此加裝屏蔽環(huán)后，明顯地改變了測(cè)量時(shí)試品內(nèi)部的電場(chǎng)分布。所以對(duì)此類(lèi)電容量甚小的試品正接法測(cè)量時(shí)，由于法蘭已接地，沒(méi)有必要加裝接地的屏蔽環(huán)，而且必須嚴(yán)格規(guī)定不得加裝接地的屏蔽環(huán)。反接線測(cè)量時(shí)亦應(yīng)相應(yīng)規(guī)定不得加裝接高壓的屏蔽環(huán)，一旦加裝必將改變?cè)嚻穬?nèi)部電場(chǎng)分布出現(xiàn)不正確的測(cè)量結(jié)果。

3 消除表面漏泄的措施

1)涂有機(jī)硅油或硅脂；

2)涂石蠟并用布擦勻；

3)用電熱吹風(fēng)機(jī)將瓷裙表面吹干。

上述3種措施都是為了隔斷表面泄漏通道，同時(shí)又能消除圖1中電流I11的影響。采用上述措施來(lái)消除表面泄漏的影響，基本上能測(cè)出正確的tgδ值。并與相對(duì)濕度低時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

表4列出了涂有機(jī)硅油和石蠟的試驗(yàn)結(jié)果(QS1電橋正接法)。

對(duì)表4所列的110 kV套管用電吹風(fēng)機(jī)吹干4裙進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)吹干后5 min內(nèi)測(cè)量的結(jié)果基本上等同涂有硅油的情況，超過(guò)10 min則明顯出現(xiàn)偏小的測(cè)量誤差。

表4 遼寧發(fā)電廠110kV油紙電容套管涂擦的測(cè)量值 %

4 結(jié) 論

1)絕緣介質(zhì)損失角測(cè)量時(shí)，應(yīng)重視瓷裙外表面臟污、潮濕等表面泄漏對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。有條件時(shí)應(yīng)在相對(duì)濕度小于65%，最大亦不得超過(guò)80%時(shí)進(jìn)行tgδ測(cè)量。

2)對(duì)小電容試品，由于試品法蘭已妥善接地，其表面泄漏已被屏蔽，此時(shí)沒(méi)有必要加裝消除表面泄漏的屏蔽環(huán)。反接線時(shí)，由于試品電容小，加裝屏蔽環(huán)后往往改變了試品內(nèi)部電場(chǎng)分布，無(wú)法測(cè)得準(zhǔn)確的tgδ值，亦不宜用加裝屏蔽環(huán)的方法消除表面泄漏的影響。

3)消除表面泄漏對(duì)測(cè)試tgδ的影響，可選用涂硅油、石蠟、硅脂和電熱吹風(fēng)等方法。

4)經(jīng)過(guò)對(duì)表面采用幾種方法的應(yīng)用，在實(shí)際測(cè)量中收到了良好的效果。對(duì)所接觸的小電容量設(shè)備絕緣狀況判定的準(zhǔn)確性有了較大的提高，從而保障了設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]黃 娟.淺談變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)的若干問(wèn)題[J].電力技術(shù)，2013(1)：22-27.

[2]劉 靜，黃青丹.廣東油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)行情況分析[J].廣東電力，2013，26(8)：25-30.

[3]劉 靜，黃青丹.變壓油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)用現(xiàn)狀[J].科技資訊，2014，14(32)：45-50.

[4]石 軍.廣東油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)行情況分析[J].廣東電力，2014，14(4)：32-36.

(責(zé)任編輯 佟金鍇 校對(duì) 張 凱)

Surface Leakage Effect Elimination in the tgδ measurement of small capacitance test

LI Ting

(Overseas Maintenance Branch, Liaoning Oriental Power Generation Co., LTD, Fushun 113007, Liaoning Province)

The electrical oil-filled equipment is widely used in the electric power system.The insulation dielectric loss value (tgδ) is an important parameter and index for monitoring and diagnosing equipment health of the oil-filled equipment especially the low oil content equipment. Analyses showed that except the interference of external electric field, the surface dirt formation leakage was an important impact factor on the measurement results of the dielectric loss value (tgδ) of the low oil content equipment. The methods used to eliminate the influence were compared by analyzing their principles and practical measurement results.The results showed that adding a shield ring cannot fulfill the real data measurement of most equipment.The feasible measure to eliminate the influence should be to try to remove the surface leakage channel, thereby got the real measurement value of tgδ in order to correctly understand the real status of equipment.

small capacitance test; dielectric loss value (tgδ); surface leakage

2015-06-09

李 霆(1964-)，男，遼寧鐵嶺人，工程師。

10.13888/j.cnki.jsie(ns).2015.03.012

TM930

A

1673-1603(2015)03-0246-04