孫國中，程懷宇，宋 明，李康偉，楊恒杰

（國家電網(wǎng)有限公司特高壓建設(shè)分公司，北京 100000）

0 引言

變壓器套管是變壓器的重要組成部分，它的作用是將高壓引線從箱體中引出，并起到絕緣作用[1]。變壓器套管按照主絕緣結(jié)構(gòu)分為電容式和非電容式兩種，電容式套管一般由電容芯子、瓷套、連接套筒和其他固定附件組成，電容芯子為套管的主絕緣，瓷套作為外絕緣和保護(hù)芯子的容器[2]。電容式套管介損（tanδ）測(cè)量是判斷套管絕緣狀況的一項(xiàng)重要手段[3-4]，由于套管體積較小，電容量較?。◣装賞F），因此測(cè)量其介損可以比較靈敏地反映套管油質(zhì)劣化或受潮及某些局部缺陷。

1 調(diào)相機(jī)升壓變介損超標(biāo)的概況

南昌±800 kV 換流站內(nèi)新建2 臺(tái)300 MVar 調(diào)相機(jī)，每臺(tái)調(diào)相機(jī)采用調(diào)相機(jī)-變壓器組單元接線經(jīng)斷路器接入換流站500 kV 交流濾波器大組母線。2 臺(tái)調(diào)相機(jī)升壓變壓器型號(hào)為SFP-360 MVA/500 kV，由常州東芝變壓器有限公司生產(chǎn)。升壓變冷卻方式為強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向風(fēng)冷（ODAF），額定容量360 MVA，調(diào)壓方式為無激磁調(diào)壓，電壓比525±2×2.5%/20 kV，短路阻抗Ud=10.5%，接線組別為YN，d11，空載電流0.06%，空載損耗198 kW。

測(cè)量繞組連同套管的tanδ：絕緣電阻合格后方可進(jìn)行，當(dāng)變壓器電壓等級(jí)為35 kV 及以上且容量在8 000 kVA 及以上時(shí)，應(yīng)測(cè)量介質(zhì)損耗角正切值tanδ；被測(cè)繞組tanδ值不應(yīng)大于產(chǎn)品出廠試驗(yàn)值得130%。

在完成變壓器本體及附件安裝工作后，對(duì)該調(diào)相機(jī)升壓變進(jìn)行常規(guī)試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)繞組連同套管介質(zhì)損耗角正切（tanδ）的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值較工廠的試驗(yàn)值偏高。主要試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1、2所示。

表1 變壓器介損和電容對(duì)比分析

表2 變壓器絕緣電阻值對(duì)比分析

查常規(guī)試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)，繞組連同套管的直流電阻試驗(yàn)，換算到同一溫度，各相繞組相互間電阻的實(shí)測(cè)值較出廠值的差別不大于0.5%，滿足規(guī)范“≦1%”的要求。所有分接頭的電壓比允許偏差不超過±0.5%，三相組別正常。各繞組對(duì)地的絕緣電阻值，換算到同一溫度，滿足“不低于產(chǎn)品出廠試驗(yàn)值的70%或不低于10 000 MΩ（20 ℃）”的要求，R60s大于10 000 MΩ，吸收比和極化指數(shù)與產(chǎn)品出廠值相比應(yīng)無明顯差別。

從測(cè)量數(shù)據(jù)（換算到同一溫度）分析可以得出初步結(jié)論：電容的現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量值與產(chǎn)品出廠的試驗(yàn)值基本一致，滿足“≦3%”的要求，被測(cè)繞組的tanδ值不宜大于產(chǎn)品出廠試驗(yàn)值的130%，高壓對(duì)地的介損測(cè)量值與工廠試驗(yàn)值差異不大，但涉及低壓對(duì)地之間介損的差異較大，推測(cè)超標(biāo)原因可能是“發(fā)生在低壓對(duì)地之間”。

2 升壓變介損超標(biāo)的原因分析

2.1 介質(zhì)損耗因數(shù)增大原理

介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)試所用儀器AI-6000E 原理為QS1 型平衡電橋原理。QS1 型電橋接線原理圖如圖1、圖2所示。

圖1 QS1型平衡電橋原理圖

圖2 QS1型電橋平衡原理圖

電橋平衡時(shí)，介質(zhì)損耗因數(shù)及電容量計(jì)算公式如下：

式中：CN為高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器；R4為無感固定電阻；ω為角頻率，以上3個(gè)量均為定量；R3為無感可調(diào)電阻；C4為可調(diào)電容器，以上2個(gè)量為變量。

電橋平衡過程是通過調(diào)節(jié)R3和C4，從而分別改變橋臂電壓的大小和相位來實(shí)現(xiàn)的。調(diào)節(jié)R3可以改變UVD的幅值，使之與UVD的大小相等；調(diào)節(jié)R4時(shí)，由于很小，所以C4的數(shù)值不大，對(duì)Z4的幅值影響很小，也就是對(duì)UVD的幅值影響很小，只是影響阻抗角的變化，換言之，決定CX、tanδ變化的直接量分別為R3和C4[5]。只要分析出當(dāng)RX增大時(shí)C4如何變化即可得出結(jié)論。

式（1）中由于CX沒有變化，R3沒有變化，接線原理ZX支路中UWD不變，RX增大，回路電流IX減小，R3沒有變化，UUD減小。電橋平衡時(shí)，由于UVD＝UUD，因此UVD也要減小。在CN支路中，除C4外其他量均為定量，要想使UVD減小，只能調(diào)節(jié)C4使之增大，使電橋達(dá)到平衡，由于前面分析C4的變化決定介質(zhì)損耗的變化，從而介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ增大[6]。

2.2 介損超標(biāo)的原因分析

針對(duì)調(diào)相機(jī)升壓變安裝過程及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)狀態(tài)與工廠試驗(yàn)狀態(tài)差異性展開了如下調(diào)查工作。

1）變壓器繞組連同套管的直流電阻如表3所示。

由于繞組連同套管的直流電阻測(cè)試數(shù)據(jù)在合格范圍內(nèi)，三相互差未超出規(guī)程規(guī)定值2%。因此，該套管介質(zhì)損耗因數(shù)超標(biāo)未能通過直流電阻測(cè)試數(shù)據(jù)反應(yīng)出主要原因，可排除試驗(yàn)接線一次回路接觸不良。

2）該次使用的低壓套管型式是純瓷的，可排除受到類似油紙電容式套管本身介損變化的影響。

3）追溯現(xiàn)場(chǎng)安裝露空時(shí)間控制和真空抵消工藝符合規(guī)定，未發(fā)現(xiàn)異?！，F(xiàn)場(chǎng)各繞組對(duì)地絕緣電阻測(cè)試數(shù)據(jù)良好，且高壓對(duì)地的介損測(cè)量值良好，排除變壓器安裝時(shí)受潮的因素。

4）追溯現(xiàn)場(chǎng)注入變壓器本體的變壓器油含水量＜10 mg/L，現(xiàn)場(chǎng)熱油循環(huán)后油品各項(xiàng)數(shù)據(jù)均符合協(xié)議要求，可以排除現(xiàn)場(chǎng)油品的因素。

5）考慮到該兩臺(tái)變壓器在工廠試驗(yàn)時(shí)低壓套管未涂RTV，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)低壓套管涂有RTV，現(xiàn)場(chǎng)去除低壓套管瓷套表面的RTV 涂層后再次測(cè)量繞組連同套管介損，具體測(cè)量結(jié)果如表4所示。

表4 去除瓷套表面的RTV涂層后試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由試驗(yàn)結(jié)果可知：去除低壓套管RTV 涂層前后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)無太大變化，可排除RTV 涂層對(duì)變壓器介損的影響。

6）經(jīng)過專家論證，再進(jìn)行補(bǔ)充試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 補(bǔ)充試驗(yàn)及數(shù)據(jù)

從上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，與鐵心相關(guān)的連接介損都偏大，當(dāng)排除了鐵心對(duì)介損的影響后，介損測(cè)量值下降較多且與廠內(nèi)試驗(yàn)值數(shù)據(jù)相當(dāng)。

分析造成低壓繞組對(duì)地介損測(cè)量值差異的原因可能與變壓器的鐵心相關(guān)，經(jīng)拆卸、包裝、吊裝、運(yùn)輸?shù)冗^程后鐵心環(huán)氧綁帶受到振動(dòng)導(dǎo)致狀態(tài)有微小變化，其接地條件相應(yīng)有所變化，導(dǎo)致了低壓繞組對(duì)地介損測(cè)量值的差異。介質(zhì)損耗因數(shù)與電容量、一次回路等效電阻關(guān)系式：

由公式（3）可以看出，CX沒有變化，ω為定量，所以推測(cè)導(dǎo)致介質(zhì)損耗因數(shù)增大的量為RX，可能鐵心環(huán)氧綁帶受到振動(dòng)導(dǎo)致狀態(tài)有微小變化，其接地條件相應(yīng)有所變化。相當(dāng)于在被試品回路中串入一個(gè)電阻，導(dǎo)致有功分量增大，無功分量保持不變，介質(zhì)損耗角增大[6]。

7）兩臺(tái)主變耐壓局放試驗(yàn)后，再次對(duì)低壓繞組對(duì)地介損進(jìn)行了測(cè)量，數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 耐壓局放試驗(yàn)后介損試驗(yàn)及數(shù)據(jù)

從上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，低壓繞組對(duì)地之間介損值有所下降，1 號(hào)、2 號(hào)變壓器分別較出廠值偏差為+60%、+26%。一般變壓器在高電壓試驗(yàn)后不再進(jìn)行介損的測(cè)量，據(jù)廠家經(jīng)驗(yàn)，確實(shí)記錄到高電壓試驗(yàn)后有介損變化的現(xiàn)象，可能在高電壓試驗(yàn)后接地條件會(huì)發(fā)生微弱的變化。

3 結(jié)語

3.1 結(jié)論

造成低壓繞組對(duì)地介損測(cè)量值差異問題的原因可能與變壓器的鐵心相關(guān)，可能經(jīng)拆卸、包裝、吊裝、運(yùn)輸?shù)冗^程后鐵心環(huán)氧綁帶受到振動(dòng)導(dǎo)致狀態(tài)有微小變化，其接地條件相應(yīng)有所變化，導(dǎo)致了低壓繞組對(duì)地介損測(cè)量值的差異。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果滿足技術(shù)協(xié)議中介損≤0.5%的要求，廠家確認(rèn)該差異完全不會(huì)影響變壓器的正常運(yùn)行。

該兩臺(tái)主變已通過了后續(xù)的耐壓、局放等試驗(yàn)，變壓器可以正常運(yùn)行，后續(xù)將運(yùn)維過程中介損測(cè)試與本次現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)測(cè)試的介損值作為對(duì)照，繼續(xù)保持關(guān)注。

3.2 建議

當(dāng)后續(xù)變電站現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)類似介損超標(biāo)問題時(shí)，可以從套管本身材質(zhì)、安裝時(shí)是否受潮（露空時(shí)間）、注入變壓器油含水量、套管RTV 涂層等方面進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝及試驗(yàn)情況進(jìn)行綜合判斷。

建議后續(xù)套管廠家加強(qiáng)套管鐵心環(huán)氧綁帶的施工工藝、設(shè)備監(jiān)造的把關(guān)，在套管的拆卸、包裝、吊裝、運(yùn)輸?shù)冗^程注意設(shè)備保護(hù)，避免過程損傷。