王尊哲 曹宸

摘要：測(cè)量變壓器高壓套管電容量和介質(zhì)損耗因數(shù)是提取設(shè)備狀態(tài)量的重要例行試驗(yàn)項(xiàng)目，而介質(zhì)損耗因又是測(cè)量非常靈敏、測(cè)量精度要求非常高的試驗(yàn)項(xiàng)目，很容易受到外界電磁干擾、電場(chǎng)干擾和空間干擾。本文介紹了幾起變壓器高壓套管電氣絕緣介損現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程中，由于空間結(jié)構(gòu)干擾，使得測(cè)量tgδ數(shù)據(jù)與初值偏差非常大的例子，并從介損電橋原理入手，分析各種測(cè)量數(shù)據(jù)偏差的電氣原理，以及如何正確地采用測(cè)量極屏蔽線排除外界空間干擾信號(hào)，得到反映絕緣狀況的最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)的方法。

關(guān)鍵詞：介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)量;高壓套管;空間干擾;電橋;套管末屏接地

高壓套管用于變壓器、電抗器等電氣設(shè)備高壓引線對(duì)金屬外殼的絕緣。由于套管的工作條件惡劣（包括電場(chǎng)分布和外界環(huán)境），若維護(hù)不當(dāng)，可能會(huì)發(fā)生擊穿爆炸事故。按套管的絕緣結(jié)構(gòu)可分為純瓷套管、充油套管和電容型套管，其中電容型套管是目前使用最廣泛的變壓器高壓套管，其內(nèi)部絕緣可分為油紙電容式和膠紙電容式。

1.高壓套管介損tg8測(cè)量誤差電路原理

1.1套管介損測(cè)量-tgδ產(chǎn)生原因及分析

2009年5月，例行試驗(yàn)檢查時(shí)對(duì)某500 kV1號(hào)主變壓器中性點(diǎn)套管介損測(cè)量，發(fā)現(xiàn)一次對(duì)末屏絕緣介損測(cè)量數(shù)據(jù)中電容量與初值比較相差不大，符合預(yù)試規(guī)程，但其介損tgδ出現(xiàn)負(fù)值為-0.0009 ，不符合試驗(yàn)原理。檢查其--次對(duì)末屏絕緣、末屏對(duì)地絕緣良好，后經(jīng)反復(fù)測(cè)試數(shù)次后數(shù)據(jù)結(jié)果并無(wú)變化。針對(duì)這.-現(xiàn)象，分析其原因是由于空間結(jié)構(gòu)干擾因素引起，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量采用接入低壓屏蔽線屏蔽干擾信號(hào)解決此問(wèn)題。

1.2套管介損lgδ負(fù)值空間干擾產(chǎn)生原理

從數(shù)據(jù)可知，如果低壓測(cè)量極不接入屏蔽線 ，分析其電氣原理圖，電路：中g(shù)1.C是表示測(cè)量高壓電極對(duì)高壓套管下部屏蔽，環(huán)之間的雜散阻抗，g2、Cz是表示信號(hào)輸入Cx電極與屏蔽環(huán)之間的雜散阻抗，而g3是表示變壓器外殼對(duì)電氣意義接地之間的雜散電導(dǎo)，由于變壓器本體接地并非完全是電氣意義的接地，所以g3>0。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中，空間干擾是電容耦合，即g1≈g≈0。

分析-lgδ產(chǎn)生原因是：（1）空間干擾網(wǎng)絡(luò)C：-C2支路中i電流中容性分量增大（即流過(guò)橋臂R3的電流中的容性部分），因而使實(shí)測(cè)tgδ 大大地降低;（2）當(dāng)試驗(yàn)電壓處于正半周期.上升段時(shí)，充電電流il向電容C1、C2充電，當(dāng)C2電壓到峰值時(shí)，即du/dt- >0;i瞬時(shí)消失，隨后試驗(yàn)電壓過(guò)渡到負(fù)半周期下降期，此時(shí)C2儲(chǔ)存的電容經(jīng)R;放電，放電電流i與電壓施加在被試品Cx后流經(jīng)電橋臂R3的電流ix方向相反，當(dāng)in較大而ix相對(duì)較小時(shí)測(cè)量值為負(fù)損耗- -4gδ。2 ）消除干擾措施。

為消除電容C2放電電流i，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，在套管瓷瓶下部加裝--圈屏蔽環(huán)，并將其接入測(cè)量極的屏蔽線，電氣原理如圖1，由于空間干擾是電容耦合，即g1≈gz≈0，在圖1中g(shù)1g2忽略，此時(shí)g3'是表示屏蔽環(huán)對(duì)接地之間的雜散電導(dǎo)，則U['表示屏蔽環(huán)對(duì)地抬升電壓，虛線部分表示屏蔽環(huán)經(jīng)測(cè)量極屏蔽線接入測(cè)量?jī)x器屏蔽層。從圖中可看出，測(cè)量施加高壓時(shí)充電電流i對(duì)C充電，雜散電容C2兩端由于處于等電位兩端，即U。'的電位與被試品C，輸入極的電位相等，所以C2.的充電量為零，其放電電流i幾乎等于零，不能對(duì)R3支路中試品輸出電流構(gòu)成影響，則負(fù)介損--lgδ的，外界空間干擾因素消失。多次試驗(yàn)證明，采用在瓷瓶下部加裝屏蔽環(huán)可很好地消除空間結(jié)構(gòu)干擾對(duì)介損測(cè)量精度的影響。

2.套管支架不接地對(duì)測(cè)量介損的影響

2010年4月，某500 kV高壓電抗器解體大修，將拆除的500 kV高壓套管豎立在鋼鐵支架上（見(jiàn)圖2），測(cè)量其電容及介損值。測(cè)量結(jié)果是，套管電容量與初值數(shù)據(jù)變化不大，但介損偏差非常大。分析其原因是由于鋼鐵支架沒(méi)有接地。后將支架可靠接地后，測(cè)量結(jié)果正常，見(jiàn)圖2中虛線部分。

如圖3所示，在套管支架末可靠接地之前，支架.對(duì)地等效電導(dǎo)g：>0。同理，C;表示高壓端對(duì)支架的耦合電容，C2表示信號(hào)輸入C.極對(duì)支架的耦合電容。施壓電壓為正半周期上升時(shí)，i對(duì)Ci-C2支路充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到峰值后，等效電容C2對(duì)R3、g3同時(shí)放電。由于g3的存在，抬升Ug的電位較高，當(dāng)電壓過(guò)渡到負(fù)半周期放電時(shí)，其對(duì)電橋R3支路的放電電流iz會(huì)對(duì)套管介損測(cè)量的影響非常大，其原理如前所述，甚至出現(xiàn)負(fù)損耗-tg8將鋼鐵支架可靠接地后，即支架對(duì)地等效g3被短接接地，如圖3中虛框內(nèi)。由于U。的電位為零，則充電電流i只對(duì)C充電。此時(shí)U的電位為零，雖等效電容C2可由ig充電，但由于測(cè)量Cx電極端的電壓非常低，對(duì)C2的充電時(shí)電流ig較小，C2儲(chǔ)存的電容電量較小，對(duì)電橋R3支路放電電流ir也非常小，不足以影響測(cè)量回路的電流大小及方向，其影響結(jié)果則可以忽略不計(jì)。所以，當(dāng)套管支架可靠接地時(shí)，可以避免由支架對(duì)地之間的電阻帶來(lái)對(duì)套管介損測(cè)量的影響，

3.總結(jié)

通過(guò)正確應(yīng)用介損測(cè)量電橋屏蔽線可以較好的避免外部干擾對(duì)測(cè)量回路帶來(lái)的影響，從而確保介損測(cè)量電橋R3支路只流入被試品C，低壓端信號(hào)電流，這樣就可以很好的避免由于空間干擾帶來(lái)的電容量及介損tg8的測(cè)量誤差。

參考文獻(xiàn)：

[1]火力發(fā)電廠水工設(shè)計(jì)規(guī)范DL/T5339- 2006[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006.

[2]趙永勝，劉德平，胡長(zhǎng)權(quán)無(wú)資料地區(qū)濕球溫度計(jì)算方法研究小電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2009（5）：32-35.

[31趙振國(guó).冷卻塔[M].北京：中國(guó)水力水電出版社，1997.