穿墻套管介質(zhì)損耗因數(shù)負(fù)值問(wèn)題的研究

保定供電公司 齊紅斌 楊 彬 劉 山 劉 濤 趙京生

1 引言

介質(zhì)損耗角tgδ是反映電力絕緣功率損耗大小的特征參數(shù)。通過(guò)測(cè)試tgδ，就能夠表征所測(cè)試變壓器套管的狀況。對(duì)電容式變壓器套管而言，通過(guò)測(cè)量套管的tgδ值，能夠大致判斷出套管的主絕緣是否良好，套管的絕緣強(qiáng)度如何。由于套管的體積比較小，無(wú)論其絕緣內(nèi)部的缺陷是集中性的還是分布性的，缺陷所占絕緣體積都比較大，通過(guò)測(cè)量套管的tgδ值就可以反映其絕緣狀況,避免重大運(yùn)行事故發(fā)生[1-3]。

穿墻套管作為電力系統(tǒng)中常用的電氣設(shè)備之一。穿墻套管的型式有多種：如充油式、充氣式、干式電容型等。如圖1所示為穿墻套管實(shí)物圖。

圖1 穿墻套管實(shí)物圖

圖2 干式電容型穿墻套管結(jié)構(gòu)示意圖

以干式電容穿墻型套管為例，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，首先，將最里面的載流體穿入反磁不銹鋼管中，不銹鋼管外為不充油的電容式絕緣結(jié)構(gòu)；該結(jié)構(gòu)外層緊緊包裹外護(hù)套；然后在一次繞組的末屏部分套裝法蘭，并將末屏引線由法蘭處引出；法蘭固定完成后在兩側(cè)安裝硅橡膠傘裙；最后進(jìn)行其它附件的安裝。

近來(lái)，在我公司變電檢修室試驗(yàn)班組對(duì)穿墻套管在做例行試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：穿墻套管介損tgδ為負(fù)值。經(jīng)檢測(cè)，試驗(yàn)環(huán)境、溫度、濕度均符合要求，因此，懷疑產(chǎn)品內(nèi)部可能存在故障。介質(zhì)損耗角正切值tgδ為判斷絕緣狀況的重要指標(biāo)之一，為了從根本上解決，對(duì)此問(wèn)題立項(xiàng)進(jìn)行研究。

2 原因分析

產(chǎn)生-tgδ的原因有：電場(chǎng)干擾、磁場(chǎng)干擾、標(biāo)準(zhǔn)電容器受潮和存在T型干擾網(wǎng)絡(luò)[4]。

（1）強(qiáng)電場(chǎng)干擾。如圖3所示，當(dāng)干擾信號(hào)Ig疊加于測(cè)量信號(hào)Ix時(shí)，造成疊加信號(hào)即流過(guò)電橋第三臂R3的電流Ix相位超前于IN,造成-tgδ（tgδm＜0）。這種情況只有把切換開(kāi)關(guān)置于“-tgδ”時(shí)，電橋才能平衡。

（2）tgδN＞tgδx。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電容器真空泡受潮后，其tgδN值大于被試品的tgδx值，如圖4所示，由于I'n滯后于Ix，故出現(xiàn)“-tgδ”（tgδm＜0）的測(cè)量結(jié)果。

圖3 電場(chǎng)干擾下產(chǎn)生-tgδ的相量圖

圖4 標(biāo)準(zhǔn)電容器tgδN＞tgδx時(shí)產(chǎn)生-tgδ的相量圖

（3）空間干擾。如圖5所示，測(cè)量有抽取電壓裝置的電容式套管時(shí)，當(dāng)裝有抽取電壓裝置的電容式套管表面臟污，測(cè)量主電容C1和抽取電壓的電容C2串聯(lián)時(shí)的等值介質(zhì)損耗因數(shù)時(shí)，抽取電壓套管表面臟污造成的電流IR使得I'x超前于In，造成-tgδ測(cè)量結(jié)果。

圖5 測(cè)量有電壓抽取裝置的電容式套管時(shí)的原理接線圖和產(chǎn)生-tgδ的相量圖

3 解決方法

為了此問(wèn)題，可采取以下方法：（1）采用正接線的試驗(yàn)方法。（2）對(duì)穿墻套管表面的臟污進(jìn)行擦拭干凈。（3）對(duì)穿墻套管的末屏擦拭及烘干處理。（4）盡量不使用絕緣桿進(jìn)行測(cè)試接觸。（5）測(cè)試時(shí)，盡量將一次連接導(dǎo)線拆除干凈，避免T型干擾網(wǎng)絡(luò)的影響。（6）在現(xiàn)場(chǎng)其它方面都考慮解決后還出現(xiàn)-tgδ，可考慮試驗(yàn)電源的因素?，F(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)表明在這種情況下，互換一下試驗(yàn)電源的火線與零線后，測(cè)試結(jié)果不會(huì)再出現(xiàn)-tgδ現(xiàn)象。

4 結(jié)論

對(duì)于某些電力設(shè)備在潮濕氣候條件下，油質(zhì)劣化情況下，周?chē)写蟮碾s散電容等情況下，出現(xiàn)的負(fù)介損tgδ值問(wèn)題，都可以認(rèn)為回路中引入一串聯(lián)電容支路，此支路將一部分電流分流入地。都可通過(guò)上述簡(jiǎn)化等值電路圖、矢量圖進(jìn)行分析。結(jié)果造成負(fù)介損tgδ值的機(jī)理是相同的。

產(chǎn)品試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)負(fù)介損tgδ值，一般伴隨電壓上升△tgδ減小，說(shuō)明在測(cè)量電路中引進(jìn)了一個(gè)偏差值，也就是說(shuō)，在試品的等值串聯(lián)電容中，存在另一個(gè)支路，將一部分電流分流入地。在原理上，由于這一支路電流的存在，使進(jìn)入電橋橋臂R3的電流轉(zhuǎn)移一個(gè)相角，造成試驗(yàn)電壓與橋臂R3的電流之間的相角大于90°，因此出現(xiàn)負(fù)介損tgδ值?？梢酝ㄟ^(guò)正確接線、擦除表面贓物、末屏擦拭和烘干、避免T型干擾網(wǎng)絡(luò)的影響等方法來(lái)解決。

[1]張全元.變電運(yùn)行一次設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)教材[M].北京:中國(guó)電力出版社,2009:165.

[2]陳天翔,王寅仲,海世杰.電氣試驗(yàn)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2009:26,41.

[3]國(guó)家電網(wǎng)公司人力資源部.電氣試驗(yàn)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2010:251.

[4]李建民,朱康.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法[M].北京:中國(guó)電力出版社,2001:181.