何文志

（廣東電網(wǎng)公司東莞供電局，廣東 東莞 523000）

套管是電力系統(tǒng)中廣泛使用的一種重要電器，由于工作條件嚴(yán)厲，常常因逐漸劣化或損壞導(dǎo)致電網(wǎng)事故。而在變壓器停電預(yù)試中，套管介損試驗(yàn)是發(fā)現(xiàn)套管絕緣缺陷的有效手段。造成介損測(cè)量結(jié)果異常的因素很多，如儀器接地不良、高壓引線對(duì)地距離不夠、接線方法有誤、套管末屏絕緣不良、瓷瓶臟污等均會(huì)引起介損測(cè)量誤差，但往往容易忽略Garton效應(yīng)對(duì)介損測(cè)量的影響。本文首先結(jié)合套管介損測(cè)量的原理介紹Garton效應(yīng)及其產(chǎn)生機(jī)理，繼而以某變壓器套管介損試驗(yàn)為實(shí)例進(jìn)一步詳細(xì)分析并總結(jié)，為今后試驗(yàn)分析提供有效的理論依據(jù)。

1 變壓器套管的介損測(cè)量

1.1 測(cè)量原理

油紙電容型套管主要由電容芯子、瓷套、油枕、聯(lián)接套管以及接線端子構(gòu)成，其中電容芯子作為套管主絕緣由油浸電纜紙和鋁箔包繞在導(dǎo)電管外組成。測(cè)量端子內(nèi)部引線接至末屏，套管整體絕緣結(jié)構(gòu)可等效為電容電阻串并聯(lián)電路，利用西林電橋測(cè)量單獨(dú)套管的介損通常采用正接法[1]，如圖1所示。

圖1 套管介損測(cè)量原理電路

圖1中，G為檢流計(jì)；CN為標(biāo)準(zhǔn)電容；C4為可調(diào)電容；R3為可調(diào)電阻；R4為標(biāo)準(zhǔn)電阻；RX、CX為單獨(dú)套管的介質(zhì)電阻、電容；RM、CM為末屏對(duì)地的介質(zhì)電阻、電容。

不考慮末屏對(duì)地阻抗帶來的測(cè)量影響時(shí)，在測(cè)量電橋平衡狀態(tài)下，檢流計(jì) G無電流流過，那么UAB=UAD，UBC=UDC，便可得到以下關(guān)系式：

1.2 影響介損測(cè)量的常見因素

實(shí)際測(cè)量中，造成介損結(jié)果異常的因素多樣，例如由于套管電容小，高壓電極和測(cè)量電極對(duì)周圍未完全接地的構(gòu)架、物體和地面的雜散阻抗會(huì)對(duì)套管實(shí)測(cè)有很大影響，同樣套管瓷瓶表面臟污和潮氣所形成的泄漏及未短接繞組各部位所形成的雜散電容，甚至電橋接地不良均對(duì)介損測(cè)量帶來一定的影響。但這些因素所帶來的介損值偏差并不代表套管絕緣出現(xiàn)問題，可以通過相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。

而導(dǎo)致介損異常的絕緣介質(zhì)問題更多是絕緣介質(zhì)受潮老化所致，電容芯子受潮時(shí)，所測(cè)套管的tanδ值會(huì)偏大，且隨測(cè)試電壓的升高而增大。而油溫也會(huì)對(duì)tanδ產(chǎn)生影響，取決于油與紙的綜合性能，良好絕緣套管在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量溫度范圍內(nèi)，其tanδ基本不變或略有變化[2]。

圖2 不同缺陷下介損隨試驗(yàn)電壓變化曲線

關(guān)于對(duì)介損測(cè)量結(jié)果的判斷往往可以根據(jù)圖 2進(jìn)行，但也會(huì)有其他情況，正如在進(jìn)行某變壓器套管預(yù)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)疑似 Garton效應(yīng)的存在，下面將圍繞Garton效應(yīng)的特點(diǎn)以及預(yù)試情況進(jìn)行詳細(xì)的分析。

1.3 Garton效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理及其特點(diǎn)

絕緣油中帶電粒子在交流電場(chǎng)下的運(yùn)動(dòng)受到了紙纖維的阻擋，而作用隨交流電場(chǎng)強(qiáng)度的增加而減小，這便是Garton效應(yīng)[2-3]。主要體現(xiàn)在較低壓下，介質(zhì)帶電粒子游離在介質(zhì)空間內(nèi)，計(jì)劃損耗比較大；而在高電壓下，帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下集中在電極兩端，而介質(zhì)空間內(nèi)的雜質(zhì)相對(duì)減少，極化損耗也相應(yīng)較小。當(dāng)套管出現(xiàn)Garton效應(yīng)，套管等效電路中CxRx并聯(lián)支路等效增加一個(gè)隨電壓變化而變化的并聯(lián)電阻Rg(U)，如圖3所示。那式（3）為Garton效應(yīng)下套管的介損值 tanδ，隨電壓變化的曲線如圖4所示。

圖3 Garton效應(yīng)下的套管等效電路

圖4 Garton效應(yīng)下介損隨電壓變化曲線

在實(shí)際介損測(cè)量中，試驗(yàn)電壓較多的采用10kV，往往比設(shè)備運(yùn)行電壓要低，此時(shí)所測(cè)量出的介損值并不能完全反映套管正常運(yùn)行時(shí)的絕緣狀況，隨著試驗(yàn)電壓增加，Garton效應(yīng)的影響將逐漸消失，那么所測(cè)出的介質(zhì)值將更“真”。

還應(yīng)該注意的是，Garton效應(yīng)的存在并不能掩蓋掉絕緣介質(zhì)的其他問題，Garton效應(yīng)有可能與介質(zhì)絕緣受潮、老化等問題同時(shí)存在。也就是說，不應(yīng)該單憑Garton效應(yīng)的存在而判斷套管介損是否有問題。

2 變壓器套管的介損測(cè)量實(shí)例

2.1 初次測(cè)量

某500kV變電站的變壓器每相獨(dú)立間隔，變低額定電壓為 66kV采用三角形接法。當(dāng)對(duì)站里的500kV主變進(jìn)行預(yù)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)某臺(tái)主變中性點(diǎn)和變低套管介損均明顯增大，經(jīng)過多次更換儀器、用酒精清潔套管表面，干燥等措施反復(fù)測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果均偏大。該主變9只套管均比2010年交接增長(zhǎng)超過30%，均超過0.4%，最大的為0.613%。詳細(xì)測(cè)量數(shù)據(jù)如表 1所示，而相對(duì)上次試驗(yàn)的變化情況如圖 5所示。

表1 某臺(tái)主變套管介損試驗(yàn)情況

圖5 #3主變中性點(diǎn)及變低套管介損預(yù)試情況

從圖表可以看出，采用 10kV試驗(yàn)電壓所測(cè)出的介損值相對(duì)上次試驗(yàn)大幅增長(zhǎng)，屬于異常情況。

2.2 高壓介損復(fù)測(cè)

對(duì)問題套管隨機(jī)抽取兩支，用高壓電橋進(jìn)行介損復(fù)測(cè)，數(shù)據(jù)如表2所示，而介損隨電壓變化曲線如圖6所示。

表2 #3主變套管a、x高壓介損復(fù)測(cè)情況

圖6 #3主變變低套管a、x介損隨電壓變化曲線

圖中這兩支套管介損值隨著試驗(yàn)電壓的升高而出現(xiàn)明顯降低，表面套管絕緣介質(zhì)中存在類似Garton效應(yīng)。而在運(yùn)行電壓（40.5kV）下介損值仍然偏大，說明除了Garton效應(yīng)的影響，絕緣介質(zhì)中還存在有其他問題。而在運(yùn)行電壓下測(cè)得的介質(zhì)值更能反映介質(zhì)絕緣的狀況。

3 結(jié)論

本文首先結(jié)合介損測(cè)量的基本原理，對(duì) Garton效應(yīng)及其產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了介紹。進(jìn)而通過試驗(yàn)實(shí)例表面 Garton效應(yīng)會(huì)對(duì)套管介損測(cè)量造成一定的影響。但不能排除絕緣介質(zhì)其他問題的同時(shí)存在。Garton效應(yīng)是由于介質(zhì)中存在有帶電粒子雜質(zhì)如某些離子所致，針對(duì)這一產(chǎn)生機(jī)理，有以下幾點(diǎn)推測(cè)。

1）主變套管在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，絕緣介質(zhì)（油浸紙）發(fā)生某種反應(yīng)逐漸產(chǎn)生某種帶電粒子雜質(zhì)。

2）套管的絕緣介質(zhì)中本身存在有帶電粒子雜質(zhì)，經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行或其他條件下逐漸釋放。

3）在特定情況下（油紙類型與結(jié)構(gòu)）Garton效應(yīng)有可能與其他某種絕緣介質(zhì)問題同時(shí)存在，并可能帶來絕緣性能的變化。

針對(duì)這幾點(diǎn)推測(cè)，當(dāng)在套管預(yù)試中一旦發(fā)現(xiàn)Garton效應(yīng)的存在，應(yīng)該適當(dāng)縮短試驗(yàn)周期，對(duì)套管介損的變化做好跟蹤分析。在每次介損試驗(yàn)中，均應(yīng)利用高壓電橋進(jìn)行，且應(yīng)把運(yùn)行電壓下所測(cè)得的介損作為試驗(yàn)值。

[1] 陳化鋼．電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)方法及診斷技術(shù)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社,2009.

[2] 王少華,方玉群.Garton效應(yīng)及其對(duì)容性設(shè)備高壓介損測(cè)量的影響[J].電工電氣,2011(9):51-53.

[3] 趙宏玲.高電壓介損試驗(yàn)研究及其分析[J].甘肅科技,2008,24(4):66-69.