電容型穿墻套管介質(zhì)損耗因數(shù)負(fù)值問(wèn)題研究

程勇 劉珍 徐涵璐 楊攀

摘 要：介質(zhì)損耗角正切值tan δ是用來(lái)表征套管絕緣性能好壞的一個(gè)重要參數(shù)，在實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中，偶爾會(huì)出現(xiàn)tan δ為負(fù)的狀況，嚴(yán)重妨礙了試驗(yàn)人員對(duì)套管絕緣性能的判斷?；诖?，介紹了電容型套管介損試驗(yàn)要求，分析了幾個(gè)關(guān)鍵因素的影響，而后結(jié)合110 kV余姚變某進(jìn)線(xiàn)穿墻套管介損試驗(yàn)值為負(fù)值的具體情況，依據(jù)試驗(yàn)等效電路和相量圖，詳細(xì)分析了濕度對(duì)套管介損測(cè)量值的影響，并提出了幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：電容型穿墻套管;末屏;正接線(xiàn);tan δ;套管架

0? ? 引言

穿墻套管是安裝在變電站或配電室中，用于連接戶(hù)內(nèi)、外設(shè)備的一種高壓電氣設(shè)備，起著絕緣與支撐作用[1-2]。它的絕緣狀況對(duì)于電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要，而介質(zhì)損耗因數(shù)角正切值tan δ和電容量的測(cè)量是判斷套管絕緣性能的一個(gè)重要試驗(yàn)項(xiàng)目。由于套管體積較小，電容量一般也就幾百pF，因此測(cè)量套管tan δ值可以較為靈敏地反映出其絕緣劣化、受潮、電容層間短路、漏油以及其他局部缺陷[3-4]。

1? ? 試驗(yàn)要求

高壓電容型穿墻套管一般帶有末屏，在進(jìn)行介質(zhì)損耗試驗(yàn)時(shí)，不僅需要測(cè)量導(dǎo)電桿對(duì)末屏的介損，必要時(shí)還需進(jìn)行末屏對(duì)地的介損試驗(yàn)。實(shí)踐證明，套管在運(yùn)行初期，潮氣和水分總是先進(jìn)入電容層最外層，測(cè)量末屏對(duì)地的介損對(duì)反映套管初期進(jìn)水受潮是十分靈敏的。因此，電氣試驗(yàn)相關(guān)規(guī)程規(guī)定，電容型高壓套管介質(zhì)損耗因數(shù)tan δ需滿(mǎn)足表1所示要求;而當(dāng)末屏對(duì)地絕緣電阻小于1 000 MΩ時(shí)，需測(cè)量末屏對(duì)地的tan δ，其值不應(yīng)大于2%[5]。

2? ? 干擾因素

2.1? ? 接線(xiàn)方式的影響

穿墻套管介損試驗(yàn)接線(xiàn)主要有正接法和反接法兩種，如圖1所示。對(duì)于絕緣良好的電容型套管，正接法測(cè)得的tan δ值會(huì)比反接法測(cè)得的tan δ值偏小或接近。而對(duì)于絕緣性能較差的，兩種接線(xiàn)方式所得結(jié)果差異較為明顯，反接線(xiàn)較正接線(xiàn)測(cè)得的tan δ值會(huì)偏大一些。一般對(duì)帶有末屏的電氣設(shè)備，都會(huì)采用正接線(xiàn)方式進(jìn)行測(cè)量。

2.2? ? 溫度的影響

溫度對(duì)介損影響較大，一般來(lái)說(shuō)，穿墻套管的tan δ值會(huì)隨溫度升高而變大。實(shí)際測(cè)試時(shí)，由于設(shè)備溫度變化不一，為便于比較分析，試驗(yàn)結(jié)果一般需換算至20 ℃下的tan δ值，且應(yīng)盡可能選擇在10～30 ℃的范圍內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)[5]。

2.3? ? 濕度和臟污的影響

試品受潮臟污后，套管表面會(huì)產(chǎn)生泄漏電流，使得正接線(xiàn)測(cè)得的tan δ值偏小，反接線(xiàn)測(cè)得的tan δ值偏大。因此在進(jìn)行套管介損試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡可能選擇在濕度不大于65%的環(huán)境下進(jìn)行，濕度較大或臟污嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)采取表面清潔、干燥等措施消除缺陷后再進(jìn)行試驗(yàn)。但不可采用加裝屏蔽環(huán)的方式，這樣會(huì)改變套管表面的電場(chǎng)分布，導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)失真[2]。

2.4? ? 電場(chǎng)干擾

當(dāng)被試套管周?chē)袔щ娫O(shè)備時(shí)，套管與帶電部分之間會(huì)形成耦合電容，從而在試品上產(chǎn)生一干擾電流，此電流會(huì)改變橋臂間的平衡，造成tan δ值偏大或偏小。一般來(lái)說(shuō)，正接線(xiàn)的抗干擾能力比反接線(xiàn)強(qiáng)，在實(shí)際工作中多采用正接線(xiàn)方式。

2.5? ? 磁場(chǎng)干擾

當(dāng)測(cè)量?jī)x靠近大電流母線(xiàn)、電抗器、阻波器等漏磁通較大的設(shè)備時(shí)，可能會(huì)受到磁場(chǎng)干擾，因此在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離帶電設(shè)備。

2.6? ? “T型”網(wǎng)絡(luò)干擾

前面已提到，套管電容一般就幾百皮法，試驗(yàn)時(shí)套管附近的設(shè)備、基礎(chǔ)構(gòu)架、梯子、試驗(yàn)人員、導(dǎo)線(xiàn)、車(chē)輛等均會(huì)產(chǎn)生雜散電容，改變套管周?chē)碾妶?chǎng)分布，影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此在試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)盡量使套管周?chē)鸁o(wú)雜物，試驗(yàn)人員應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離被試套管。

3? ? tan δ負(fù)值分析

2019年5月，在110 kV余姚變綜合大修期間，需更換某110 kV進(jìn)線(xiàn)穿墻套管。在新套管安裝前，試驗(yàn)人員對(duì)三相套管進(jìn)行了介質(zhì)損耗試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，發(fā)現(xiàn)A相套管tan δ測(cè)量值為負(fù)值。在排除了設(shè)備、接線(xiàn)、環(huán)境等因素影響后，試驗(yàn)人員認(rèn)為可能是套管受潮引起。在對(duì)套管表面進(jìn)行清潔、干燥處理數(shù)次后，tan δ值恢復(fù)正常。

下面從理論角度來(lái)簡(jiǎn)要分析濕度對(duì)套管介損的影響，圖2給出了套管介損試驗(yàn)的簡(jiǎn)化等值電路和相量圖。

圖2中，R1和R2為套管表面的分布電阻，C1和C2為套管電容層間的分布電容，C12為電容層與套管表面的等效電容，Ce1和Ce2為雜散電容，R3為電橋可變電阻，IN為標(biāo)準(zhǔn)電容所在橋臂電流。從圖中可以看出，當(dāng)套管表面臟污或濕度較大時(shí)，套管表面會(huì)產(chǎn)生較大的泄漏電流而出現(xiàn)分流現(xiàn)象。在分流電流I12的作用下，tan δ測(cè)量值就會(huì)變小，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)出現(xiàn)零值或負(fù)值現(xiàn)象。

在變電站中，一般都是利用絕緣繩索將套管懸吊起來(lái)進(jìn)行介損試驗(yàn)。但近期我單位在對(duì)3個(gè)新購(gòu)入的穿墻套管進(jìn)行交接試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)三相套管tan δ測(cè)量值均為負(fù)值。在排除了溫濕度、臟污、電磁場(chǎng)等因素的影響后，我們認(rèn)為絕緣繩索同樣會(huì)改變套管周?chē)碾妶?chǎng)分布，形成“T型”干擾網(wǎng)絡(luò)。在更換了專(zhuān)用的套管支架后進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果合格。

4? ? 結(jié)論

本文通過(guò)介紹穿墻套管介損試驗(yàn)，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）測(cè)量帶末屏穿墻套管，應(yīng)采用正接線(xiàn)方式;

（2）濕度、臟污、電磁場(chǎng)、“T型”網(wǎng)絡(luò)等均可能導(dǎo)致tan δ為負(fù);

（3）在條件允許的情況下，介損試驗(yàn)應(yīng)在專(zhuān)用的套管支架上進(jìn)行，不同的試驗(yàn)位置均可能導(dǎo)致不同的測(cè)量結(jié)果。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 周榆曉，劉璐，劉旸，等.穿墻套管故障分析及解決措施[J].東北電力技術(shù)，2017，38（9）：43-46.

[2] 陳天翔，王寅仲.電氣試驗(yàn)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[3] 張曉蓉.高電壓技術(shù)[M].2版.北京：中國(guó)電力出版社，2014.

[4] 國(guó)家電網(wǎng)公司人力資源部.國(guó)家電網(wǎng)公司生產(chǎn)技能人員職業(yè)能力培訓(xùn)專(zhuān)用教材：電氣試驗(yàn)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010.

[5] 電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程：DL/T 596—1996[S].

收稿日期：2020-04-03

作者簡(jiǎn)介：程勇（1990—），男，安徽太湖人，工程師，從事變電檢修與電氣試驗(yàn)工作。