变压器套管介质损耗因数超标原因分析.docx

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1、变压器套管介质损耗因数超标缘由分析李良;王朝阳;王春宇;刘忠顺【摘 要】针对双楼变电站 1 号主变压器套管例行试验中存在介质损耗因数超标的问题，从介质损耗因数增大原理、直流电阻试验数据和介质损耗数据三方面进展分析，认为套管介质损耗因数超标的缘由是一次导电杆接触不良，并提出防范及推断该类主变压器套管介质损耗超标的建议。%For the dielectric loss factor overproof problem of the No 1. transformer bushing of Shuanglou transformer sub-station in the routine test ,

2、analyzes from the three respects that are the dielectric loss factor testing principle ,the DC re- sistance test data ,and the dielectric loss and so on ,considers that the cause is poor contact of conductive rod ,and puts for-ward the proposal about how to keep away and the sugges-tions to judge th

3、is kinds of transformer bushing dielectric loss factor .【期刊名称】河北电力技术【年(卷),期】2023(000)005【总页数】3 页(P44-45,53)【关键词】变压器;套管;介质损耗因数;导电杆;直流电阻;接触不良【作 者】李良;王朝阳;王春宇;刘忠顺【作者单位】国网河北省电力公司沧州供电分公司，河北 沧州 061001;国网河北省电力公司沧州供电分公司，河北 沧州 061001;国网河北省电力公司沧州供电分公司，河北 沧州 061001;国网河北省电力公司沧州供电分公司，河北 沧州061001【正文语种】中 文【中图分类】TM2

4、1651 套管介质损耗因数超标概况某地区双楼变电站 1 号 SFSZ10-180000/220 主变压器容量为 180 000 kVA，2023 年 3 月出厂，2023 年 10 月投运，220 kV 侧中性点套管型号为 COT 550-800，电容 312 pF，2023 年 12 月出厂，2023 年 10 月投运。2023 年 1 月 6 日， 使用 AI-6000E 仪器对双楼站变电 1 号主变压器进展例行试验，当每天气晴，现场环境温度 6 、湿度 37%，在对高压侧(220 kV 侧)中性点套管介质损耗因数(tan)测试时，测试数据超过规程要求值，而且与历史数据比较变化较大。在对套

5、管外表进展枯燥、擦拭后，重测试该套管介质损耗因数，测试数据没有明显变化，见表 1。表 1 220 kV 侧套管介质损耗因数测试数据相别tanCx/pFC0/pFC/%U0.0028386.7383.70.78V0.00277386.73811.5W0.0029 8389.1383.71.4N(解体后)0.00288313312.10.35N(解体前)0.02380313.6312.10.48注：C=(Cx-C0)/C0100%。2 介质损耗因数超标缘由分析2.1 介质损耗因数增大原理介质损耗因数测试所用仪器 AI-6000E 原理为 QS1 型平衡电桥原理。QS1 型电桥接线原理及电桥平衡时向

6、量图，见图 1、图 2。图 1 QS1 型电桥接线原理图 2 QS1 电桥平衡时向量图电桥平衡时，介质损耗因数及电容量计算公式如下： CX=(R4/R3)CN(1)tan=C4R4 (2)式中：CN 为高压标准电容器，R4 为无感固定电阻， 为角频率，以上 3 个量均为定量； R3 为无感可调电阻，C4 为可调电容器，以上 2 个量为变量。电桥平衡过程是通过调整 R3 和 C4，从而分别转变桥臂电压的大小和相位来实现的。调整 R3 可以转变 UVD 的幅值，使之与 UUD 的大小相等，调整 C4 时，由于 很小，所以 C4 的数值不大，对 Z4 的幅值影响很小，也就是对 UVD 的幅值影响很小

7、，只是影响 Z4 阻抗角的变化，换言之，打算 CX、tan 变化的直接量分别为 R3 和 C41。只要分析出当 RX 增大时 C4 如何变化即可得出结论。式(1)中由于 CX 没有变化，R3 没有变化，接线原理 ZX 支路中 UWD 不变，RX 增 大，回路电流 IX 减小，R3 没有变化，UUD 减小。电桥平衡时，由于 UVD=UUD， 因此 UVD 也要减小。在 CN 支路中，除 C4 外其他量均为定量，要想使 UVD 减小，只能调整 C4 使之增大，使电桥到达平衡，由于前面分析 C4 的变化打算介质损耗的变化，从而介质损耗因数 tan 增大。2.2 直流电阻试验分析使用 BZC3391

8、型直流电阻测试仪，承受三通道的测试方式对三相直流电阻同时进展测试。对有中性点引出的星形接线进展测试时，测试原理见图 3，测试结果见表2。图 3 直流电阻测试原理表 2 220 kV 侧直流电阻数据分接位置RUN/mRVN/mRWN/mR/%1313.4313.8314.70.412308.6309.9310.30. 553303.2304.9304.70.564298.5298.7300.10.535293.3295.1294.50.616288.6289.3290.00.487283.2285.6284.50.848278.4280.0279.80.579272.3272.0272.60.2

9、210277.8278.6278.60.2911283.1283.8284.40.46注：R 为 RUN、RVN、RWN 三者间最大互差与最小者的比值。从表 2 可以看出，直流电阻测试数据在合格范围内，三相互差未超出规程规定值2%。通常状况下，假设套管介质损耗因数超标是由一次回路接触不良导致的，会从直流电阻测试数据上反响出来，但该只套管介质损耗因数超标却未反响到直流电阻测试数据上，主要缘由需从试验仪器的测试原理进展分析。从图 3 及其计算公式可以看出： BZC3391 型直流电阻测试仪的测试原理为电流电压法，在变压器直流电阻测试过程中电流只在三相绕组中流过，电流回路不经过中性点，在变压器中性点

10、只是取一个电压信号，中性点套管一次导电杆接触不良增加的阻值相对于电压表的内阻来说很小，对取得电压信号根本没有影响，同时电流值是不变的，经仪器计算后得出的直流电阻试验数据根本不变。因此，该套管介质损耗因数超标未能通过直流电阻测试数据反响出主要缘由。2.3 介质损耗试验数据分析高压侧中性点套管测试承受正接线方式，高压侧短封接高压线，中、低压侧短封接 地，套管末屏取信号。第 1 次介质损耗因数试验数据为 0.028，超过规程要求，且 与历史数据比较相差很大，由于主变压器四周无带电设备，且现场承受正接线方式，根本不存在外界电场干扰。依据试验数据结合现场实际状况及该主变压器四周设备运行状况，经现场初步分

11、析，导致介质损耗因数偏大的缘由可能为：试验接线一次回路接触不良(将军帽松动、导电杆松动或套管末屏接触不良)；套管内部受潮、击穿，外表潮湿、脏污；高压引线与套管夹角太小存在杂散电容。结合电容量综合分析，由于电容量近似相等，相差不大，可排解套管内部受潮、击穿的可能。介质损耗因数与电容量、一次回路等效电阻关系式：tan=P/Q=CXRX (3)由公式(3)可以看出，CX 没有变化， 为定量，所以导致介质损耗因数增大的量为RX，因此推断套管一次接触不良，可能的位置在一次导电杆或套管末屏处。随后对套管进展末屏介质损耗试验，测试数据正常，排解了末屏接触不良的可能， 确定导致介质损耗因数超标的缘由为套管一次

12、导电杆处连接松动。2.4 缘由确定综合以上直流电阻和介质损耗数据分析可以看出，由于直流电阻测试过程中电流 回路不经过中性点套管，直流电阻试验数据变化不明显；处理前后 2 次试验的介质损耗因数数据变化明显，电容量没有变化。由此可见，套管一次导电杆接触不良是导致其介质损耗因数值超标的根本缘由。对套管一次导电杆螺杆进展解体，在撤除过程中觉察一次连接松动。将外部螺帽撤除后直接将短封线接于内螺杆处进展测试，tan 为 0.0035，数据正常。通过对套管一次处理前后的介质损耗因数试验数据分析可知，tan 由最初的 0.028 变为0.0035，处理前由于一次将军帽导电杆处接触不良，相当于在被试品回路中串入

13、一个电阻，导致有功重量增大，无功重量保持不变，介质损耗角增大。3 防范及判定套管介质损耗因数超标的建议套管介质损耗因数和电容量测量是推断套管绝缘状况的一项重要手段。由于套管体积较小，电容量较小(几百 pF)，因此测量其介质损耗可以较灵敏地反映套管劣化受潮及某些局部缺陷。测量其电容量也可以觉察套管电容芯层局部击穿、严峻漏油、小套管断线及接触不良等缺陷2。鉴于以上分析认为，套管一次导电杆接触不良是导致其介质损耗因数值超标的根本缘由。假设简洁的从介质损耗因数数据超出规程要求值就推断套管不合格的话，很简洁消灭将合格的套管更换掉，消耗大量的人力、物力。因此，在今后的变压器套管选型及其介质损耗因数测试方面

14、提出以下建议。a. 在变压器套管的选型上，订货应综合考虑各方面的因素，选用适合现场检修维护的、构造合理的产品。b. 在对设备的交接验收过程中，各专业工作人员肯定要严把质量关，尤其是检修人员要留意细节。c. 现场试验过程中，试验人员要熟知设备构造，认真检查各个试验环节，结合相关试验数据综合分析，得出正确的试验结论，避开对被试品进展误判、错判。d. 现场主变压器直流电阻测试中，当承受三一样时测试时，需将测试数据与初值进展比较，觉察特别，可承受相间或单相测试的方法来推断是否为中性点引线故障， 以便进一步对数据做出正确的推断。e. 现场测量变压器套管介质损耗因数时，应将变压器绕组连同中性点短接后接高压引线，以避开变压器绕组电感、变压器本体电容对套管介质损耗和电容量的影响。f. 测量时应尽量使套管四周无梯子、构架等杂物，试验人员远离被试套管，以提高测量准确度。g. 现场测量变压器套管介质损耗因数时，如觉察数据特别，应先排解末屏小套管外表脏污、内部断线、接触不良等因素导致的变压器套管介质损耗因数超标现象， 避开误判。【相关文献】1 李建明，朱 康.高压电气设备试验方法M.北京：中国电力出版社，2023.2 陈天翔，王寅仲.电气试验M.北京：中国电力出版社，2023.