35kV油浸電抗器電容量測(cè)試方法探討

周克祥

摘要：探討35kV油浸電抗器電容量的測(cè)試方法，以便確定電抗器電容量與出廠值比較是否符合要求和進(jìn)一步確認(rèn)測(cè)試數(shù)值的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：油浸電抗器電容量介損交流耐壓

中圖分類號(hào)：TM471文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

根據(jù)《電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》GB50150-2006及《江蘇省電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》的要求，對(duì)35kV及以上油浸電抗器，必須測(cè)量其繞組連同套管的介損。以500kV某變電站最近安裝的#4油抗為例，我們對(duì)其進(jìn)行了介損測(cè)試，由于測(cè)試設(shè)備采用了M8000型電橋，在測(cè)試介損的同時(shí)，相應(yīng)地測(cè)試出其電容量。現(xiàn)對(duì)其電容量的測(cè)試和計(jì)算做一些探討。

#4油抗的銘牌及主要技術(shù)參數(shù)：

安裝位置 35kV4#油抗

出廠編號(hào) 75911 生產(chǎn)廠家 MSSIN ELECTRIC CO.LTD

額定電壓(V) 34500 額定電流(A) 1004

額定容量(kVar) 60000 額定阻抗() 19.3

表 1

#4油抗的繞組結(jié)線圖：

一、試驗(yàn)結(jié)果

我們對(duì)#4油抗進(jìn)行了介損試驗(yàn)后，便形成正式的交接試驗(yàn)報(bào)告?，F(xiàn)將有關(guān)其介損試驗(yàn)報(bào)告摘錄如下：

測(cè)量?jī)x器 M8000電橋 設(shè)備名稱 #4油抗

天氣: 晴 溫度:28 OC濕度:60%

項(xiàng) 目 Ce (pF) V試 (kV) Cx (pF) tgδ（%） Cx誤差（%）

U—NU對(duì)VW及地 4200 10 4938 0.163 17.57

V—NV對(duì)UW及地 4100 10 5026 0.156 19.67

W—NW對(duì)UV及地 4100 10 4856 0.156 18.44

表 2

Ce——誤以為是鐵芯接地時(shí)繞組連同套管的額定電容量(事實(shí)上鐵芯未接地)；

V試——介損試驗(yàn)時(shí)所施加的工頻電壓（事實(shí)上鐵芯接地）；

tgδ——油抗介損現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)值（事實(shí)上鐵芯接地）；

Cx——油抗電容量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)值（事實(shí)上鐵芯接地）。

表3-5均以此為參照。

二、試驗(yàn)結(jié)果的比較及分析

雖然規(guī)程對(duì)油抗的電容量無要求，但依據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)：對(duì)于絕緣合格的大容量電抗器，其電容量誤差應(yīng)不超過±5%。那么是何種原因造成油抗電容量誤差接近20%呢？

首先，考慮到三期該500kV變電站#1主變擴(kuò)建工程共安裝4臺(tái)同型號(hào)、同容量且同廠家的35kV油抗，將其進(jìn)行橫向比較，相應(yīng)的有關(guān)介損及電容量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的報(bào)告表格摘錄如下：

測(cè)量?jī)x器 M8000電橋 設(shè)備名稱 #1油抗

天氣: 晴 溫度:30 OC濕度:57%

項(xiàng) 目 Ce (pF) V試 (kV) Cx(pF) tgδ（%） Cx誤差（%）

U—NU對(duì)VW及地 4700 10 4840 0.167 2.98

V—NV對(duì)UW及地 4700 10 4895 0.185 4.15

W—NW對(duì)UV及地 4700 10 4758 0.186 1.23

表 3

測(cè)量?jī)x器 M8000電橋 設(shè)備名稱 #2油抗

天氣: 晴 溫度:31 OC濕度:54%

項(xiàng) 目 Ce (pF) V試 (kV) Cx(pF) tgδ（%） Cx誤差（%）

U—NU對(duì)VW及地 4500 10 4667 0.153 3.71

V—NV對(duì)UW及地 4800 10 4709 0.164 -1.89

W—NW對(duì)UV及地 4500 10 4652 0.162 3.38

表 4

測(cè)量?jī)x器 M8000電橋 設(shè)備名稱 #3油抗

天氣: 晴 溫度:30 OC濕度:51%

項(xiàng) 目 Ce (pF) V試 (kV) Cx (pF) tgδ（%） Cx誤差（%）

U—NU對(duì)VW及地 4700 10 4854 0.160 3.28

V—NV對(duì)UW及地 4800 10 4933 0.144 2.77

W—NW對(duì)UV及地 4700 10 4805 0.158 2.23

表 5

比較表1-5，可總結(jié)出以下四個(gè)特點(diǎn)：

1)、#1-4油抗三相的介損現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)值較平衡，且通過溫度換算公式進(jìn)行近似計(jì)算，其與出廠值均很接近；

2)、#4油抗電容量誤差較大，而#1-3油抗誤差較小，均在經(jīng)驗(yàn)值±5%以內(nèi)；

3)、#1-3油抗的U、V、W三相的電容量出廠值均在4650±150PF范圍內(nèi)，而#4油抗U、V、W三相的電容量出廠值卻在4150±50PF范圍內(nèi)；

4)、#1-4油抗三相的電容量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)值較接近。

綜合上述四個(gè)特點(diǎn)，易造成#4油抗本體存在某種缺陷的錯(cuò)誤判斷。但由經(jīng)驗(yàn)可知，以往500kV變電所同型號(hào)、同容量、同廠家且同期安裝的35kV油抗最少有3臺(tái)。調(diào)出已投運(yùn)的5座500kV變電所同型號(hào)、同容量、同廠家且同期安裝的油抗試驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)同一變電所其幾臺(tái)油抗的電容量及介損數(shù)值均十分接近（盡管以前均未填寫電容量誤差值，原因是廠家未出具鐵芯接地時(shí)出廠試驗(yàn)的電容值且規(guī)程無此要求），第4條特點(diǎn)又事實(shí)上證明了這一經(jīng)驗(yàn)理論。同時(shí)又因?yàn)椋海?）4臺(tái)油抗的交流阻抗和直流電阻測(cè)試數(shù)值均十分接近且與出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)極為吻合；（2）介損值經(jīng)過溫度換算，其數(shù)值同樣與出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)較接近；（3）4臺(tái)油抗一分鐘工頻耐壓試驗(yàn)均全部通過；（4）4臺(tái)油抗絕緣電阻測(cè)試值均符合規(guī)程要求；（5）4臺(tái)油抗油試驗(yàn)全部合格且油抗油位及油溫相近，即35kV油抗的交接試驗(yàn)全部合格，作為施工單位又完全可以下產(chǎn)品合格的結(jié)論。那又如何解釋500kV該變電站三期擴(kuò)建安裝的同型號(hào)、同容量、同廠家的4臺(tái)油抗電容量誤差相差如此之大呢？這很自然地使人聯(lián)想到有可能是廠家出廠試驗(yàn)報(bào)告填寫有誤，經(jīng)與日本日新電力有限公司（NISSINELECTRICCO.,LTD）聯(lián)系，廠家指出試驗(yàn)報(bào)告中的電容量實(shí)際上指的是油抗的靜電容量，油抗被測(cè)試相的靜電容量是指在鐵芯不接地和非被測(cè)試相繞組短路并與大地相連時(shí)被測(cè)試相與大地之間的電容量。因此可以看出廠家油抗靜電容量的測(cè)試條件與我們規(guī)程要求的油抗電容量的測(cè)試條件的唯一區(qū)別在于鐵芯是否接地。但從廠家出具的試驗(yàn)報(bào)告“MEASUREMENT OF WINDING DIELECTRIC LOSS AND CAPACITANCE”這一英文闡述中很容易使人誤解為出廠報(bào)告中所提供的電容量是在我們規(guī)程要求的試驗(yàn)方法（TESTMETHOD）下測(cè)試出來的，因?yàn)樵谠囼?yàn)方法的闡述中它并沒有提到鐵芯是否接地（CORECONNECTEDTOEARTHORNOT），同時(shí)我們認(rèn)為日新公司對(duì)電抗器的出廠試驗(yàn)是嚴(yán)格按照中方合同要求執(zhí)行的，試驗(yàn)方法自然參照中國(guó)慣例，即油抗做介損試驗(yàn)時(shí)鐵芯一定會(huì)接地。因此用完全不同的試驗(yàn)方法測(cè)試出的電容量進(jìn)行比較自然會(huì)引起誤解。

為了使試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有可比性和論證廠家出廠數(shù)據(jù)的真實(shí)性，我們按照廠家傳真過來的試驗(yàn)方法即在鐵芯不接地時(shí)測(cè)試油抗的靜電容量，對(duì)油抗進(jìn)行了重新測(cè)試，以#4油抗為例，試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果如下表：

測(cè)量?jī)x器 M8000電橋 設(shè)備名稱 #4油抗

天氣: 晴 溫度:10 OC濕度:43%

項(xiàng) 目 Ce(pF) V試ˊ(kV) Cxˊ(pF) tgδˊ（%） Cxˊ誤差%

U—NU對(duì)VW及地、CORE懸空 4200 10 4241 0.115 0.98

V—NV對(duì)UW及地、CORE懸空 4200 10 4284 0.115 2.00

W—NW對(duì)UV及地、CORE懸空 4100 10 4168 0.113 1.67

表 6

Ce——誤以為是鐵芯接地時(shí)繞組連同套管的額定電容量(事實(shí)上鐵芯未接地)；

V試ˊ——介損試驗(yàn)時(shí)所施加的工頻電壓（事實(shí)上鐵芯未接地）；

tgδˊ——油抗介損現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)值（事實(shí)上鐵芯未接地）；

Cxˊ——油抗電容量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)值（事實(shí)上鐵芯未接地）。

由此可看出#4油抗的電容量誤差在經(jīng)驗(yàn)值±5%范圍內(nèi)，且其余3臺(tái)用同樣的方法測(cè)試，電容量也更接近油抗出廠試驗(yàn)的電容量值，誤差也更小了。同時(shí)進(jìn)一步推論：在鐵芯接地的情況下，我們按規(guī)程的試驗(yàn)方法測(cè)出的電容量是正確的和有效的。

三、推論的證明

對(duì)35kV油抗介損及電容量的測(cè)試，GB50150-2006及《江蘇省電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》均要求鐵芯和非被試相繞組必須接地，且業(yè)主徐州電業(yè)局在預(yù)試和大修時(shí)，同樣要參照此要求對(duì)油抗進(jìn)行介損試驗(yàn)，如果只提供靜電容量就失去了參考價(jià)值，況且廠家已提供了此數(shù)據(jù)。因此證明推論的正確性即證明我們按規(guī)程要求所測(cè)試的油抗電容量數(shù)據(jù)的是否準(zhǔn)確就很有必要。

另外，從理論上講，對(duì)于大容量的油抗進(jìn)行介損試驗(yàn)，只能檢查出它們普遍的絕緣狀況，而不容易發(fā)現(xiàn)可能存在的局部缺陷，而交流耐壓試驗(yàn)是鑒定油抗絕緣強(qiáng)度最有效的方法，特別是考核油抗主絕緣的局部缺陷。實(shí)際上每一項(xiàng)交接試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)反映絕緣介質(zhì)的各種缺陷的特點(diǎn)及靈敏度盡管各不相同，但對(duì)各項(xiàng)交接試驗(yàn)結(jié)果決不能孤立地、單獨(dú)地對(duì)絕緣介質(zhì)作出試驗(yàn)結(jié)論，而應(yīng)將各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果全面地聯(lián)系起來，進(jìn)行全面的分析、比較，才能作出科學(xué)的結(jié)論。因此，為進(jìn)一步考核油抗的絕緣，日新公司對(duì)油抗做了加壓試驗(yàn)（SEPARATE-SOURCEVOLTAGEWITHSTANDTEST）即我們通常所指的交流耐壓試驗(yàn)，唯一的區(qū)別在于日新公司使用的電源頻率為60Hz，而我們施加的是工頻電壓而已。日新公司加壓試驗(yàn)方法表述是：TESTVOLTAGEWILLBEAPPLIEDTOBOTHENDSANDONEWINDINGTERMINALSTOEARTH（OTHERALLLINETERMINALS，TANK，ANDCORECONNECTEDTOEARTH）。這與我們現(xiàn)場(chǎng)做油抗介損試驗(yàn)的試驗(yàn)方法完全一致，只不過試驗(yàn)電壓較高罷了。而我們所做的10kV介損試驗(yàn)完全可理解為是對(duì)油抗進(jìn)行的外施10kV工頻電壓試驗(yàn)，這在理論上是完全可行的，只要獲得試驗(yàn)電壓、一次充電電流和電源頻率這三個(gè)數(shù)據(jù)就能從理論上推導(dǎo)出油抗的電容量，這也為證明推論的正確性提供了行之有效的途徑。僅以#4油抗為例，摘錄廠家試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

設(shè)備名稱 #4油抗

環(huán)境溫度：14 OC油溫: 17 OC 濕度: 60%頻率：60HZ

試驗(yàn)電壓（kV） 試驗(yàn)時(shí)間 充電電流（mA）

85 1min U 160

V 162

W 156

表 7

試驗(yàn)回路（TESTCIRCUIT）：

根據(jù)廠家提供的試驗(yàn)電壓（Et）以及充電電流（Io）的數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出鐵芯接地時(shí)的電容量，其計(jì)算公式和結(jié)果如下：

計(jì)算公式：C= Io/（ω*Et）= Io/（2π*f*Et）= Io/（2π*60Hz*Et）

計(jì)算結(jié)果如下表：

測(cè)量相別 試驗(yàn)電壓 充電電流 計(jì)算結(jié)果 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值 電容誤差

U—NU對(duì)VW、CORE及地 85kV 160mA 4993 pF 4938 pF +1.1%

V—NV對(duì)UW、CORE及地 85kV 162mA 5056 pF 5026 pF +0.6%

W—NW對(duì)UV、CORE及地 85kV 156mA 4868 pF 4856 pF +0.2%

表 8

因此可判定合同項(xiàng)下的#4油抗是正常的，同時(shí)論證了推論的正確性。其余3臺(tái)油抗的計(jì)算結(jié)果也同樣與我們現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值相一致。當(dāng)然，我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)對(duì)油抗進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)，只要適時(shí)記錄下一次充電電流，用上述公式同樣可計(jì)算出油抗的電容量，只不過頻率f要以50Hz進(jìn)行計(jì)算，以此來驗(yàn)證交流介損電橋測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

四、結(jié)束語

1、盡管測(cè)試目的不同，不同的試驗(yàn)項(xiàng)目可以找出相同的試驗(yàn)結(jié)果，以便相互驗(yàn)證；

2、試驗(yàn)方法不能死搬教條，一定要吃透理論，靈活運(yùn)用；

3、向業(yè)主出具試驗(yàn)報(bào)告時(shí)，表述必須徹底，否則會(huì)引起誤解；

4、應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持科學(xué)的態(tài)度，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果必須全面地、歷史地進(jìn)行綜合分析，掌握設(shè)備性能的變化規(guī)律和趨勢(shì)，正確判斷設(shè)備的絕緣狀況，為檢修提供依據(jù)。