(1 国网天津市电力公司检修公司 天津 300143;2国网天津市电力公司经济技术研究院 天津 300171)
摘要：变压器高压套管是变压器的重要组成部分，其作用是将高压导线从箱体中引出，起到绝缘作用。电容套管的介损正切和电容是分析高压套管绝缘状况的重要指标，它能灵敏地反映套管的劣化和部分缺陷。2009～2012年间，发现数起变压器套管的介质损耗数据异常，本文以其中2支套管为例，介绍了试验过程，分析了介质损耗异常的原因。
关键词：高压套管；介损；异常剖析
1.测试过程试验分析
2009年10月8日，在110kV郎园变电站1号主变例行中，对110kV侧电容式套管介损和电容量进行测试时，发现C 相套管数据异常，试验数据如表1所示。
从表1可以看出，C相套管的电容量与额定值比较变化很小，与额定值的差值也在规程要求的范围内，而C相套管的介损值为1.479%，超过了《国家电网公司状态检修试验规程》规定的0.7%（注意值）的标准[1],除介损值其它测试值均无异常，在排除试验接线、套管表面及未屏等影响测试的主要因素后，反复测试，结果基本一样，数据稳定，套管的绝缘状况难以确定。拧开套管末屏，经放油排气处理后。再次测试，测量数据变小，测试数据如表2 所示。
表1 郎园变电站1号主变套管介损测试结果
注：tgδ为套管的实测介损值；Cx为套管的实测电容量；Cn为套管的额定电容量；C△为套管的实测电容量误差。
表2 郎园站1号主变C相套管处理后的测试值
从表2中测试值可以看到，在排气处理后C相套管介损测试值达到了规程规定要求。2010年4月14日220kV孟港后站2号主变110kV中压侧中性点套管情况与郎园站类似，不同的地方是，在导电杆松开时，有气体逸出的声音发出，测试数据如表3所示。
表3 孟港后站2号主变中性点套管介损测试结果
表1对比表3可以发现：虽然同样是数据异常，孟港后变电站的套管电容值明显减小，tgδ值明显增大；郎园变电站的套管只是tgδ值明显增大，电容值与额定值相比没有明显变化。
2.介损和电容量异常原因分析
异常数据的主要原因经初步分析，有以下两方面：
（1）当温度等外界条件改变时，溶解在油中的气体成为自由状态的小气泡可能会析出。
（2）套管末屏密封不严，螺母松动时，在接触面间与螺母底部可能存在空气间隙。
两种情况均可以采用放气的方式进行处理。郎园变电站1号主变C相套管放气时，并没有听到明显的气体放出的声音，故气体是以气泡形式存在于油中；而对于孟港后变电站2号主变中性点套管，当打开将军帽，将固定导电杆的螺母松开时却有明显的气体逸出声，故油的上面存在小的空气层。套管电容量变化值差别大，是因为气体在套管中存在形态的不同。
2.1 介损值分析
在交流或直流电场中，电介质都要消耗电能，通称电介质的损耗，在电介质中局部电场集中处，当电场强度高于某一值时，就会产生游离放电，又称局部放电[2]，气泡更容易电离，将使损耗急剧增加，介质损耗测量值增加，无论气体存在于油中或者油面上，都会使介电损耗增加；当气体排出，其电导损耗和游离气损失可以忽略，因此，介损耗降低到合格的范围。
2.2 电容量分析
正常高压套管的等效电路可以看成是由电阻R和理想无损耗电容器C组成的并联电路。
2.2.1 电容量略有变化
当油中有气体时，将增加一个额外的电容C0。对于表1所示的数据，气泡悬浮在油中。当设备运行和测试时，气泡与油平行。高压套管的总等效电容为[3]：
(1)
式中：CB为套管的并联等效电容。
从公式（1）可以看出，气泡的附加电容对套管总电容的影响很小，可以忽略。因此，当气泡悬浮在油中时，套管的电容变化不大，只比正常套管的等效电容略大一些。
2.2.2 电容值明显减小
对于表3所示的数据，有较多的气体，以气的形式存在于油的上一层。当设备运行和测试时，气区与油的关系是串联的。高压套管的总等效电容为：
（2）
式中：CC为套管的串联等效电容。
由2.2.1中分析可知，C＞＞C0，从公式（2）可以看出，由气体形成的附加电容C0对套管的等效电容有很大的影响。明显降低了套管的总电容量。当气体释放时，套管的电容将恢复正常。与铭牌电容相比，误差在规定的范围内。
3.结论
套管密封不良是导致试验数据异常的主要原因，可能造成螺母底部与接触面之间存在气体间隙。当外界条件如压力和温度变化时，也可能使溶解于油中的气体成为自由状态的小气泡，导致tgδ值出现明显变化。近两年来，类似的情况在蓟县供电分公司东昌变电站110kV 2号主变、检修公司上古林变电站220kV 1号主变以及滨海供电分公司营城变电站110kV 2号主变的高压套管上再次出现，为此给出以下建议：
（1）选择密封良好的设备，防止空气进入套管，避免对设备试验判断造成干扰。
（2）测试油纸电容型设备介损值时应注意油中气压和气体对试验数据的影响，排除各种可能影响。
（3）由于不同的试验对设备缺陷的灵敏度不同，因此需要综合考虑，不能单凭某项数据的异常分析来判断设备的绝缘状况，应排除类似干扰，做出准确判断。
（4）现场实际中要多积累经验，不断提高分析异常数据的能力。
参考文献：
[1]Q/GDW 168-2008输变电设备状态检修试验规程[S], 2008-01:6.
[2] 马永翔. 高电压技术[M]. 北京大学出版社，2009： 56-58.
[3]熊观银等.变压器试验[M].机械工业出版社，1998.5：8-9.
论文作者:马明阳1,雷英智2,许倩1,王松波1
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/14
标签：套管论文; 电容论文; 气体论文; 变电站论文; 数据论文; 测试论文; 异常论文; 《电力设备》2017年第34期论文;