套管表面泄漏电流与套管介损的分析

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【摘要】简述变压器安装、运行中影响套管介质损耗的理论基础和实际测量方法，为日后变压器套管标准测量、安全运行提供了理论、实际依据。

【关键词】介质损耗角正切（tanδ）试验、泄漏电流

中图分类号：U223.6+2文献标识码：A文章编号：

电力工业的蓬勃发展，促使输变电设备的需用量急剧增长，对输变设备的技术性能要求越来越高。特别是对于套管等变压器重要组部件来说，如何保证测量的准确性成为设备生产厂家和使用单位最为关注的重点。

电力系统广泛的使用油纸电容型变压器套管。根据规定，出厂试验，交接试验以及常规的预防性试验，均应进行主绝缘-导电杆对测量电极（末屏）的电容量和介质损耗角正切（tanδ）试验。由于其他绝缘特点，一般可不进行tanδ的温度换算。在湿热带气候条件下，由于试验时相对湿度较高，加之沿海盐污和其他工业污秽等形成的套管表面泄漏，测量时出现了tanδ可能增大也可能减少的误差。现就用电桥正接线测量主绝缘tanδ时，由于表面泄漏影响产生的测量误差和分析简述如下：

1、测量结果

下图为污秽地区一台220kV套管的现场测试结果。可以看出由于表面污秽等原因影响，正接线测量时有随相对湿度增大而增大的测量误差。而放在套管架上接电桥的反接线测量时，此时末屏接地表面泄漏，全部进入测量回路致使tanδ测量值有明显增大。而这三只套管上次预防性试验（26℃，相对湿度56%）的tanδ值分别为A:0.31%;B

:0.28%;C:0.30%。

应该指出，正接线测量时，套管安装在套管架或变压器上，外表面泄露的影响可以通过接地的法兰予以屏蔽，由于试品电容很小，安装会改变测量电场分布的屏蔽环，以此消除表面泄漏影响。

实测及理论分析均表明，当屏蔽环位置不同时，tanδ实测值将有明显差别。为消除外表面泄漏电流的影响，可用涂硅油或用电吹风吹干部分瓷裙以阻断泄漏通道。上图所列相对湿度75%时吹干中间的瓷裙测量值。

套管置于套管架上，测量无电场干扰。使用QSI型电桥测量。标准电容Cn无功耗。被试套管擦拭干净并凉干。为检查测量误差的原因，又用反接线测量了6只套管，其值竟远大于上一次的测量结果。为此在检修期间反复进行了一星期的试验。温度在20℃～26℃，而相对湿度在75%以上时测得的tanδm均为负值。又选择了相对湿度为46%、57%、60%、64%、68%、72%、75%不同相对湿度时进行测量；当相对湿度低于64%，其测量值基本不变。

综上所述，影响电容套管tanδ测量结果的一个十分重要因素是相对湿度。

2、理论分析

考虑到套管表面泄漏电导的影响，其等值回路如图一，图中R1 R2 R3表示瓷套表面的等值分布电阻，C1′C2′C3′为相应的分布电容。因表面相对湿度较大，此时表面电位分布主要取决于电阻R1 R2 R3。由于表面泄漏电导的影响，是表面电位按电阻R1 R2和R3强行分配，致使C1′C2′C3′点电位不相等，而当有一电位差时，存在于电容式套管电容层与瓷套表面的等效电容C11就起作用，有一个电流流过。此时可简化为图1（b），起其向量图如图1（c）。流过C11的电流Ì11=Ì11′-Ì11；由图1（c）可知，当Ì11′＞Ì11时，则有偏小的测量误差；而当Ì11′＞Ì11时则有偏大的测量误差。

图一 正接线测量时等值电路向量图

图2为T形网络原理图。正接线测量套管的电容Cx、tanδ时可视为三电极试品。即高压电极、测量电极（Cx）和保护电极（法兰接地）及瓷套表面视为一等值“T”形网络ZAD、ZCD、ZBD;其三个端点A、B、C分别接到试品ZX的高压电极（A），保护极（B）和测量极（C）。“T”形网络所产生的附加损耗即等值于被试品Cx的阻抗变化量，从而可以计算出测得电容量的变化Cx及测得tanδ的变化tanδ，其推到如下。

（a）“T”网络结构（b）等值电路

图2“T”行网络等值电路（三电极系统）

关于tanδ的变化，当g1,g3值大时，tanδ为正值；如果在电容型耦合下，tanδ= g1/wC1，tanδ3= g3/wC3≤1，因此g1 g2≤w2 C1 C3, tanδ1出现负值。

为此，电容式套管tanδ测量应尽可能选择相对湿度低于65%条件下进行试验。否则有可能引入偏大或偏小的测量误差。当相对湿度无法满足或对tanδ测量值有怀疑时，可以用试验的方法验证有无表面泄漏的影响。或用涂硅油、涂硅脂或用电吹风吹干三裙以上的办法以阻隔表面泄漏通道，若用电吹风吹干时，应在吹干后五分钟内立即进行试验，以尽可能得出较准确的结果。

3．、结论

电容式套管tanδ现场测量必须注意套管表面泄漏的影响。宜选择在干燥的条件下进行试验。当试验时相对湿度大于80%时，应按规模规定，此时一般无法测得准确的tanδ值。所以不应以此作为绝缘好坏的判据。必须在相对湿度低于80%，最好低于65%的条件下测量。

由于测量时相对湿度大概可能引起偏大的，也可能引起偏小的测量误差，一般情况下偏小的测量误差多见。所以当套管绝缘不良使实际tanδ值超过规定时，但由于偏小的测量误差而使tanδ测量值既不会出现小于零（-tanδm）的测量值又能满足于（规定）的要求，此时往往会误判为试验合格。因此，运行中发生事故的套管，尽管测量的tanδ值合格，其实际绝缘状况不一定是合格的，现场试验必须重视这一问题。

为消除表面泄漏的影响，可以在套管中部涂硅油、涂硅脂或用电吹风吹干不少于三裙后立刻进行tanδ测量，并注意与历次测量（包括试验条件）相比较，以准确地判断出套管的绝缘状况。

套管在架上进行试验时，多见“T”形网络的影响，最好选择单套管架且离开周围物体（墙壁、油桶、梯子等）有一定的距离，以防止引入tanδ的测量误差。