35kV油浸电抗器电容量测试方法探讨

周克祥

摘要：探讨35kV油浸电抗器电容量的测试方法，以便确定电抗器电容量与出厂值比较是否符合要求和进一步确认测试数值的准确性。

关键词：油浸电抗器电容量介损交流耐压

中图分类号：TM471文献标识码： A

引言

根据《电气设备交接试验标准》GB50150-2006及《江苏省电力设备交接和预防性试验规程》的要求，对35kV及以上油浸电抗器，必须测量其绕组连同套管的介损。以500kV某变电站最近安装的#4油抗为例，我们对其进行了介损测试，由于测试设备采用了M8000型电桥，在测试介损的同时，相应地测试出其电容量。现对其电容量的测试和计算做一些探讨。

#4油抗的铭牌及主要技术参数：

安装位置 35kV4#油抗

出厂编号 75911 生产厂家 MSSIN ELECTRIC CO.LTD

额定电压(V) 34500 额定电流(A) 1004

额定容量(kVar) 60000 额定阻抗() 19.3

表 1

#4油抗的绕组结线图：

一、试验结果

我们对#4油抗进行了介损试验后，便形成正式的交接试验报告。现将有关其介损试验报告摘录如下：

测量仪器 M8000电桥 设备名称 #4油抗

天气: 晴 温度:28 OC湿度:60%

项 目 Ce (pF) V试 (kV) Cx (pF) tgδ（%） Cx误差（%）

U—NU对VW及地 4200 10 4938 0.163 17.57

V—NV对UW及地 4100 10 5026 0.156 19.67

W—NW对UV及地 4100 10 4856 0.156 18.44

表 2

Ce——误以为是铁芯接地时绕组连同套管的额定电容量(事实上铁芯未接地)；

V试——介损试验时所施加的工频电压（事实上铁芯接地）；

tgδ——油抗介损现场试验值（事实上铁芯接地）；

Cx——油抗电容量现场试验值（事实上铁芯接地）。

表3-5均以此为参照。

二、试验结果的比较及分析

虽然规程对油抗的电容量无要求，但依据多年的工作经验：对于绝缘合格的大容量电抗器，其电容量误差应不超过±5%。那么是何种原因造成油抗电容量误差接近20%呢？

首先，考虑到三期该500kV变电站#1主变扩建工程共安装4台同型号、同容量且同厂家的35kV油抗，将其进行横向比较，相应的有关介损及电容量的现场试验数据的报告表格摘录如下：

测量仪器 M8000电桥 设备名称 #1油抗

天气: 晴 温度:30 OC湿度:57%

项 目 Ce (pF) V试 (kV) Cx(pF) tgδ（%） Cx误差（%）

U—NU对VW及地 4700 10 4840 0.167 2.98

V—NV对UW及地 4700 10 4895 0.185 4.15

W—NW对UV及地 4700 10 4758 0.186 1.23

表 3

测量仪器 M8000电桥 设备名称 #2油抗

天气: 晴 温度:31 OC湿度:54%

项 目 Ce (pF) V试 (kV) Cx(pF) tgδ（%） Cx误差（%）

U—NU对VW及地 4500 10 4667 0.153 3.71

V—NV对UW及地 4800 10 4709 0.164 -1.89

W—NW对UV及地 4500 10 4652 0.162 3.38

表 4

测量仪器 M8000电桥 设备名称 #3油抗

天气: 晴 温度:30 OC湿度:51%

项 目 Ce (pF) V试 (kV) Cx (pF) tgδ（%） Cx误差（%）

U—NU对VW及地 4700 10 4854 0.160 3.28

V—NV对UW及地 4800 10 4933 0.144 2.77

W—NW对UV及地 4700 10 4805 0.158 2.23

表 5

比较表1-5，可总结出以下四个特点：

1)、#1-4油抗三相的介损现场试验值较平衡，且通过温度换算公式进行近似计算，其与出厂值均很接近；

2)、#4油抗电容量误差较大，而#1-3油抗误差较小，均在经验值±5%以内；

3)、#1-3油抗的U、V、W三相的电容量出厂值均在4650±150PF范围内，而#4油抗U、V、W三相的电容量出厂值却在4150±50PF范围内；

4)、#1-4油抗三相的电容量现场试验值较接近。

综合上述四个特点，易造成#4油抗本体存在某种缺陷的错误判断。但由经验可知，以往500kV变电所同型号、同容量、同厂家且同期安装的35kV油抗最少有3台。调出已投运的5座500kV变电所同型号、同容量、同厂家且同期安装的油抗试验报告进行比较，发现同一变电所其几台油抗的电容量及介损数值均十分接近（尽管以前均未填写电容量误差值，原因是厂家未出具铁芯接地时出厂试验的电容值且规程无此要求），第4条特点又事实上证明了这一经验理论。同时又因为：（1）4台油抗的交流阻抗和直流电阻测试数值均十分接近且与出厂试验数据极为吻合；（2）介损值经过温度换算，其数值同样与出厂试验数据较接近；（3）4台油抗一分钟工频耐压试验均全部通过；（4）4台油抗绝缘电阻测试值均符合规程要求；（5）4台油抗油试验全部合格且油抗油位及油温相近，即35kV油抗的交接试验全部合格，作为施工单位又完全可以下产品合格的结论。那又如何解释500kV该变电站三期扩建安装的同型号、同容量、同厂家的4台油抗电容量误差相差如此之大呢？这很自然地使人联想到有可能是厂家出厂试验报告填写有误，经与日本日新电力有限公司（NISSINELECTRICCO.,LTD）联系，厂家指出试验报告中的电容量实际上指的是油抗的静电容量，油抗被测试相的静电容量是指在铁芯不接地和非被测试相绕组短路并与大地相连时被测试相与大地之间的电容量。因此可以看出厂家油抗静电容量的测试条件与我们规程要求的油抗电容量的测试条件的唯一区别在于铁芯是否接地。但从厂家出具的试验报告“MEASUREMENT OF WINDING DIELECTRIC LOSS AND CAPACITANCE”这一英文阐述中很容易使人误解为出厂报告中所提供的电容量是在我们规程要求的试验方法（TESTMETHOD）下测试出来的，因为在试验方法的阐述中它并没有提到铁芯是否接地（CORECONNECTEDTOEARTHORNOT），同时我们认为日新公司对电抗器的出厂试验是严格按照中方合同要求执行的，试验方法自然参照中国惯例，即油抗做介损试验时铁芯一定会接地。因此用完全不同的试验方法测试出的电容量进行比较自然会引起误解。

为了使试验数据具有可比性和论证厂家出厂数据的真实性，我们按照厂家传真过来的试验方法即在铁芯不接地时测试油抗的静电容量，对油抗进行了重新测试，以#4油抗为例，试验测量结果如下表：

测量仪器 M8000电桥 设备名称 #4油抗

天气: 晴 温度:10 OC湿度:43%

项 目 Ce(pF) V试ˊ(kV) Cxˊ(pF) tgδˊ（%） Cxˊ误差%

U—NU对VW及地、CORE悬空 4200 10 4241 0.115 0.98

V—NV对UW及地、CORE悬空 4200 10 4284 0.115 2.00

W—NW对UV及地、CORE悬空 4100 10 4168 0.113 1.67

表 6

Ce——误以为是铁芯接地时绕组连同套管的额定电容量(事实上铁芯未接地)；

V试ˊ——介损试验时所施加的工频电压（事实上铁芯未接地）；

tgδˊ——油抗介损现场试验值（事实上铁芯未接地）；

Cxˊ——油抗电容量现场试验值（事实上铁芯未接地）。

由此可看出#4油抗的电容量误差在经验值±5%范围内，且其余3台用同样的方法测试，电容量也更接近油抗出厂试验的电容量值，误差也更小了。同时进一步推论：在铁芯接地的情况下，我们按规程的试验方法测出的电容量是正确的和有效的。

三、推论的证明

对35kV油抗介损及电容量的测试，GB50150-2006及《江苏省电力设备交接和预防性试验规程》均要求铁芯和非被试相绕组必须接地，且业主徐州电业局在预试和大修时，同样要参照此要求对油抗进行介损试验，如果只提供静电容量就失去了参考价值，况且厂家已提供了此数据。因此证明推论的正确性即证明我们按规程要求所测试的油抗电容量数据的是否准确就很有必要。

另外，从理论上讲，对于大容量的油抗进行介损试验，只能检查出它们普遍的绝缘状况，而不容易发现可能存在的局部缺陷，而交流耐压试验是鉴定油抗绝缘强度最有效的方法，特别是考核油抗主绝缘的局部缺陷。实际上每一项交接试验项目对反映绝缘介质的各种缺陷的特点及灵敏度尽管各不相同，但对各项交接试验结果决不能孤立地、单独地对绝缘介质作出试验结论，而应将各项试验结果全面地联系起来，进行全面的分析、比较，才能作出科学的结论。因此，为进一步考核油抗的绝缘，日新公司对油抗做了加压试验（SEPARATE-SOURCEVOLTAGEWITHSTANDTEST）即我们通常所指的交流耐压试验，唯一的区别在于日新公司使用的电源频率为60Hz，而我们施加的是工频电压而已。日新公司加压试验方法表述是：TESTVOLTAGEWILLBEAPPLIEDTOBOTHENDSANDONEWINDINGTERMINALSTOEARTH（OTHERALLLINETERMINALS，TANK，ANDCORECONNECTEDTOEARTH）。这与我们现场做油抗介损试验的试验方法完全一致，只不过试验电压较高罢了。而我们所做的10kV介损试验完全可理解为是对油抗进行的外施10kV工频电压试验，这在理论上是完全可行的，只要获得试验电压、一次充电电流和电源频率这三个数据就能从理论上推导出油抗的电容量，这也为证明推论的正确性提供了行之有效的途径。仅以#4油抗为例，摘录厂家试验数据如下表：

设备名称 #4油抗

环境温度：14 OC油温: 17 OC 湿度: 60%频率：60HZ

试验电压（kV） 试验时间 充电电流（mA）

85 1min U 160

V 162

W 156

表 7

试验回路（TESTCIRCUIT）：

根据厂家提供的试验电压（Et）以及充电电流（Io）的数据，可以计算出铁芯接地时的电容量，其计算公式和结果如下：

计算公式：C= Io/（ω*Et）= Io/（2π*f*Et）= Io/（2π*60Hz*Et）

计算结果如下表：

测量相别 试验电压 充电电流 计算结果 现场测量值 电容误差

U—NU对VW、CORE及地 85kV 160mA 4993 pF 4938 pF +1.1%

V—NV对UW、CORE及地 85kV 162mA 5056 pF 5026 pF +0.6%

W—NW对UV、CORE及地 85kV 156mA 4868 pF 4856 pF +0.2%

表 8

因此可判定合同项下的#4油抗是正常的，同时论证了推论的正确性。其余3台油抗的计算结果也同样与我们现场测量值相一致。当然，我们在现场对油抗进行工频耐压试验时，只要适时记录下一次充电电流，用上述公式同样可计算出油抗的电容量，只不过频率f要以50Hz进行计算，以此来验证交流介损电桥测试数据的准确性。

四、结束语

1、尽管测试目的不同，不同的试验项目可以找出相同的试验结果，以便相互验证；

2、试验方法不能死搬教条，一定要吃透理论，灵活运用；

3、向业主出具试验报告时，表述必须彻底，否则会引起误解；

4、应当坚持科学的态度，对试验结果必须全面地、历史地进行综合分析，掌握设备性能的变化规律和趋势，正确判断设备的绝缘状况，为检修提供依据。