张建忠 唐守昱 李新岗
（山东电力建设第二工程公司 山东济南 250100）
摘要：油浸纸电容式套管主要用于变压器、电抗器等电气设备高压引线对金属外壳的绝缘与机械支撑。套管一旦发生故障极易造成重大电网事故，为了保护电网的安全运行必须对套管进行一些必要的预防性试验。油浸纸电容式套管介质损耗试验在施工现场中受多方面因素影响，使试验人员对试验结果造成误判断。本文从油浸纸电容式套管结构、介质损耗测量原理、试验接线方法、环境因数等，分析在施工现场进行介质损耗试验的影响因素及如何提高测量的准确性。
关键词：电气试验；油浸纸电容式套管；介质损耗测量
介质损耗因数tanδ（以下简称tanδ）测量是最常规也是最重要的一项试验。通过测量tanδ可以发现设备存在的缺陷，如绝缘受潮、老化、严重放电等。现场进行tanδ测试受多方面影响，因此如何提高tanδ测试的准确性，能够及时有效的发现套管中存在某些缺陷，对保障设备乃至系统的安全运行具有十分重要的意义。
1、什么是介质损耗及介质损耗正切值
介质损耗：绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。 在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角δ称为介质损耗正切值tanδ。
2、tanδ测试原理
Tanδ的测量最常用的是高压交流平衡电桥，俗称西林电桥。近些年 ，一种新型的全自动抗干扰的介质损耗测试仪得到广泛应用，该仪器携带方便，在现场测试能消除强电场的干扰对测量结果的影响，强电场干扰下测试数据也相当稳定。下面对两种电桥做简单介绍。
2.1 西林电桥工作原理：
根据西林电桥原理图（图2.1），调节R3、C4使电桥平衡，此时ab两点电压相等，即R3、C4两端电压相等。通过相关计算可以得出：tanδ=ωR4C4,由于R4是固定的，所以从C4刻度盘上可以读出tanδ.
图2.2-1 正接法
3、套管tanδ测量：
套管由导杆、电容芯子、瓷套、末屏（试验抽头）、法兰等组成。电容芯子为主绝缘，它是在导杆外包铝箔作为电容屏，油浸纸作为屏间介质组成的串联电容器，电容器的一端与导杆相连，另一端由连接法兰的测量端子引出。主绝缘的电容量我们记作C1，末屏对地的电容量我们记作C2，通常我们所说的套管tanδ为C1上所测值，C2端的测量值为末屏对地tanδ。
图2.2-2 反接法
3.1 外界电磁场对测量的影响：
试验用高压电源及试验现场高压带电体锁引起的电场干扰，这些高压源与电桥个原件之间及连接线存在杂散电容，产生的干扰电流流过电桥臂就会引起误差。消除以上干扰最有效的办法就是将电桥的低压臂与检流计加以屏蔽，这样杂散电容引起的杂散电流就不会流过桥臂从而消除上述误差。
3.2 电压方面的影响：
一般来说，良好的绝缘在额定电压范围内，其tanδ几乎不变，但如果绝缘内部存在空隙或大的气泡时，当所加电压不足以使气泡电离时，其tanδ值与电压的关系和良好绝缘没有明显差别，当所加电压大到能使气泡电离时tanδ值随电压升高迅速增大。当绝缘受潮时，电压较低的时候tanδ就已相当大，电压升高会急剧增大。因此在现场试验前应参考出厂报告，了解出厂时所加的电压，对结果进行比较分析。
3.3 温度对测量的影响：
温度对tanδ测量影响很大，具体的影响程度随绝缘材料的结构不同而不同。一般来说tanδ随温度的升高而增加，因此测量值修正到20℃时所对应的tanδ值，再与出厂报告相比较。
3.4 套管表面泄露的影响：
试品表面泄露电阻总是与试品等值电阻并联，显然会影响到测得的tanδ，尤其是试品电容减小时更应该注意。为排除或减小这种影响应当注意以下几点：
擦干瓷套表面的脏污，尤其是导杆附近，必要时可以用酒精或丙酮来回擦拭。
末屏即试验抽头也要进行清洁清理。
试验所夹的高压线不要贴近瓷套、不要拖地。
3.5 空间干扰的影响：
所谓的空间干扰主要是指被试设备周围的构架、杂物所构成的网络干扰，例如被试品周围有金属梯子等。因此测量时应认真分析空间干扰的影响，保证测量的准确性。
4、末屏对地tanδ测量：
由于电容型套管的主绝缘由若干电容串联组成，在电容芯末屏外部充有绝缘油，当套管因密封不良等原因受潮时，水分往往通过外层绝缘逐渐侵入到电容芯，也就是说，电容芯受潮是先从最外层绝缘开始的。这时测量末屏对地的绝缘电阻及介质损耗便可以灵敏的发现绝缘是否受潮。GB 50150－2006 电气设备交接试验标准中规定：66kV 及以上的电容型套管，应测量“抽压小套管”对法兰或“测量小套管”对法兰的绝缘电阻。采用 2500V 兆欧表测量，绝缘电阻值不应低于 1000MΩ，没有对介质损耗进行规定。这项条款定值的目的是预防受潮的套管被投入运行，而部分用户直接把末屏的介质损耗值作为套管的诊断依据，我们认为是不合适的。因为：（1）套管运行时末屏是接地的与法兰之间的绝缘是不受电场的不会引起任何介质发热损失。（2）套管安装的环境与位置对测量末屏对地tanδ影响很大。
5、现场试验：
ABB生产的500kV变压器套管在安装前进行交接试验，出厂报告为（表5.1）：
采用AI-6000D 自动抗干扰精密介质损耗测量仪进行测试。测试条件：天气晴朗，温度35℃、湿度50%；周围无电场干扰
将套管吊起，尽量接近垂直，对瓷套及末屏进行清洁处理。首先进行主绝缘介损测试：采用正接法，高压屏蔽线接导杆，测量芯线接末屏，法兰接地，试验电压10kV。
末屏介损测试：采用正接法，高压屏蔽线接末屏，测量芯线接法兰，试验电压10kV。测试结果如（表5.2）
将结果换算为20℃时，主绝缘介损合格，末屏与出厂比较偏高。
再次对末屏进行清洁干燥，静置1小时后测试。测试结果如（表5.3），将结果换算为20℃时，与出厂值对比合格。
6、接线方法对测量的影响：
反接发是目前现场试验常用的方法，该方法接线简单，但只能测出套管整体的绝缘状况，它所测的是导杆对末屏及地的tanδ不能反映缺陷的具体位置。
测量时高压端及引线的对地杂散电容与被试品并联，会带来测量误差，对于电容量只有几百皮法的电容式套管主绝缘来说误差较大。
正接法测量时高压端及引线的杂散电容没有接入测量回路，不会引起测量误差。而且测试电流不会经过主体的表面电阻，只要保证末屏表面清洁，不潮湿，可以完全排除主体套管表面电阻的影响，测量结果不会受湿度的影响。
综上所述正接法比反接法有以下几点优势：
不受高压端及引线对地杂散电容的影响；
不受空气湿度的影响；
正接法测得的电容量是一次主绝缘的电容量，与出厂值相比，使试验人员更容易从电容量上发现设备缺陷。
结论：
提高测试介质损耗的准确性对套管有重大的意义，也是预防套管事故的有效手段。在现场测量中应注意下述几点：
消除现场电磁场对测量的影响，可以采用抗干扰的测量仪器，另外避免测试时周围有电焊机、电转等电动工具作业。
注意测试电压及现场温度，测试电压与出厂报告相一致，这样测量的结果具有可比性。
消除套管表面泄露的影响，擦干瓷套表面的脏污，尤其是导杆及末屏附近，必要时可以用酒精或丙酮来回擦拭。
试验所夹的高压线不要贴近瓷套、不要拖地。
注意空间干扰的影响，例如套管周围有金属梯子等。
参考文献：
电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB 50150-2006 ；
高压电气设备试验方法(第二版)，中国电力出版社，2001年 李建明，朱康 。
论文作者:张建忠,唐守昱,李新岗
论文发表刊物:《电力设备》2016年第9期
论文发表时间:2016/7/5
标签：套管论文; 测量论文; 介质论文; 电压论文; 电容论文; 电桥论文; 测试论文; 《电力设备》2016年第9期论文;