测量小电容量试品tgδ表面漏泄影响的消除

李 霆

(辽宁东方发电有限公司 对外检修分厂，辽宁 抚顺 113007)



测量小电容量试品tgδ表面漏泄影响的消除

李 霆

(辽宁东方发电有限公司 对外检修分厂，辽宁 抚顺 113007)

电力充油设备在电力系统中被广泛采用。充油设备尤其是少油设备的绝缘介质损失值(tgδ)测量，是监督、诊断设备健康状态的重要参数和指标。分析了少油设备介质损失值(tgδ)测量时，除设备所处外电场的干扰外，试品表面脏污形成的泄漏对损失值(tgδ)测量结果产生的影响，并对目前现场一些消除影响的方法进行比对，对原理和实际测量效果进行了判定。研究结果表明：采用加屏蔽环的方式，并不能对大部分设备进行真实数据测量；现场实际需要采取的消除影响的措施，还应是尽量去除表面泄漏的通道，从而得到真实的测量值，以达到正确掌握设备健康状态的目的。

小电容量试品；绝缘介质损失值(tgδ)；表面漏泄

判断少油设备如电容式套管、互感器等小电容量试品绝缘状况的指标主要是绝缘介质损失值(tgδ)。在进行测量时，一种可采用正接法，将试品两极对地绝缘；另一种可采用反接法或侧接法，将试品一极对地绝缘。但考虑到干扰性和测量的准确度，这里采用正接法。从抗电场干扰方面考虑应选择"异频法"。绝缘介质损失值与频率有关，工频选择45 Hz和55 Hz或47.5 Hz和52.5 Hz。

在潮湿环境下，瓷裙表面泄漏对tgδ测试的影响必须计算在内。电力部《电力设备预防性试验规程》DL/T 596-1996规定，现场试验相对湿度不得大于80%，而之前的规程则规定应小于85%。资料表明，试品瓷套在湿度较大的空气中，使瓷套表面容易附着肉眼看不见的小水珠，这些小水珠凝结在试品的瓷裙表面，造成了试品绝缘电阻降低并引起电容量的变化，测试tgδ时，甚至会出现tgδ负值现象。所以，表面泄漏对绝缘试验结果的影响必须引起重视。针对如何在相对湿度80%潮湿条件下测量出准确的tgδ值这一问题，有的厂家为应对现场的需要填装了屏蔽环的接线端子仪器。对少油设备，一般电容量不会大于1 000 pF，所以能否用加装屏蔽环方法消除表面泄漏的影响是一个仍需讨论的问题。

1 表面泄漏对tgδ值的影响

一般情况下，表面泄漏的程度必须不能影响到反映试品内部绝缘状况的tgδ值。通过查阅、收集有关资料和数理分析表明，正接法测量时，在瓷裙表面泄露的影响下测量结果往往偏小，有时甚至出现负值，而反接法时的测量结果则会出现测量值比实际值大的情况。而这些情况的出现在试品电容较小时尤为明显。

在现场实际工作中，通过对不同相对湿度下电流互感器tgδ值的测量数据汇总分析，相对空气湿度较大时，tgδ测量有较大的误差。对多年来实测数据计算分析表明，在条件许可时，为反映被试品的内部绝缘状况，有必要在相对湿度小于65%的条件下进行测试，否则tgδ值必定存在误差。

2 测试中加装屏蔽环时的数据分析

为消除表面泄漏，除应将瓷裙表面擦拭干净外，在测试时加装了屏蔽环。正接法时屏蔽环装设在靠近法兰的裙边处，反接法时装设在靠近导电杆的裙边处，均与电桥屏蔽点相连。必须指出，屏蔽环加装后不应改变试品内部的电场分布，否则将无法测得准确的tgδ值。而对于小于1 000 pF的试品电容，由于试品电容小，在加装屏蔽环后，易于改变试品内部的电场分布。表1为将靠近导杆的作为第一裙，使用反接法测试的10#/11#主变110 kV套管屏蔽环在不同位置时tgδ的测试值。

表1 辽宁发电厂 10#/11#主变110kV套管tgδ的测量值 %

由表1可知，在加装屏蔽环后，与未装屏蔽环时相比，tgδ值有明显下降，而且沿着瓷群方向，tgδ值在逐渐变小。这是因为套管加装屏蔽环后，屏蔽环从导杆向法兰方向移动，改变了固有的内部电场分布，导致电桥相位角发生了规律性变化。

图1为QS1电桥反接法加装屏蔽环的测量等值电路；图2为加装屏蔽环的等值相量图。图中，R1、R2为瓷套表面的等值分布电阻。因为瓷套下部裙边直径较大，相当于并联支路较多，所以R1>R2。

由图1 可见，此时仅能屏蔽掉R1对电桥的影响，而R2和C11的影响依然存在，所以导致I11必然流过C11，结果使的流过电桥桥臂R3的电流不一定是流过试品的实际电流Ix。

图2为加装屏蔽环的等值向量图，由图2可以看出，加装屏蔽环的测量值比不加屏蔽环时的测量值要小。加装屏蔽环能起到减小表面影响的作用，但同时也引入了由于I11使得测量值比实际值小的影响。也就是说，消除了表面影响，又引入了改变试品内部电场分布使测量值减小的影响。因此测量值tgδ要比被试品的实际tgδ值小。所以上述原因综合起来，就会出现实际介损偏小的测量误差，甚至出现tgδ值为负数的结果。现场的测试结果也证明了这一点。

图1 加装屏蔽环的测量等值电路

图2 加装屏蔽环的等值向量

在现场测试时，有时会加装接地的屏蔽环以达到消除表面泄漏的影响，但在正接法测量时，试品法兰接地相当于接地的屏蔽环，已达到消除表面泄漏的作用。而且如果瓷裙上加装屏蔽环接地，表面泄漏电阻会减小使得实测的tgδ值减小的更多。这样，加装屏蔽环得出的测量结果将与实际tgδ值相差更远。所以在正接法测试时，加装屏蔽环以消除瓷裙表面泄漏的做法是不必要的并且是不正确的。

表2为110 kV电容式套管正接法测量时(t=29℃)加装屏蔽环于不同裙时的实测结果。测试时，靠近法兰为第一裙，相对湿度为58%，使用QS1电桥。

表3为辽宁发电厂水电系统JCC1M-66型电磁式串级电压互感器用“末端屏蔽法”测量一次(A、X)对二、三次(ax、adxd)绕组间绝缘tgδ时加装屏蔽环的测量结果(t=28℃)。

表2 辽宁发电厂10#/11# 110 kV油纸电容型套管测量值 %

表3 水电JCC1M-66互感器正接法测量值 %

测量时高压A端加压、末端X接地，二、三次绕组首端a、ad连在一起接电桥Cx线，末端x、xd悬空，法兰接地。由于“末端屏蔽法”测量绕组间tgδ时，其电容量很小(约为20～30 pF)，因此加装屏蔽环后，明显地改变了测量时试品内部的电场分布。所以对此类电容量甚小的试品正接法测量时，由于法兰已接地，没有必要加装接地的屏蔽环，而且必须严格规定不得加装接地的屏蔽环。反接线测量时亦应相应规定不得加装接高压的屏蔽环，一旦加装必将改变试品内部电场分布出现不正确的测量结果。

3 消除表面漏泄的措施

1)涂有机硅油或硅脂；

2)涂石蜡并用布擦匀；

3)用电热吹风机将瓷裙表面吹干。

上述3种措施都是为了隔断表面泄漏通道，同时又能消除图1中电流I11的影响。采用上述措施来消除表面泄漏的影响，基本上能测出正确的tgδ值。并与相对湿度低时的试验结果基本一致。

表4列出了涂有机硅油和石蜡的试验结果(QS1电桥正接法)。

对表4所列的110 kV套管用电吹风机吹干4裙进行试验。试验发现吹干后5 min内测量的结果基本上等同涂有硅油的情况，超过10 min则明显出现偏小的测量误差。

表4 辽宁发电厂110kV油纸电容套管涂擦的测量值 %

4 结 论

1)绝缘介质损失角测量时，应重视瓷裙外表面脏污、潮湿等表面泄漏对测试结果的影响。有条件时应在相对湿度小于65%，最大亦不得超过80%时进行tgδ测量。

2)对小电容试品，由于试品法兰已妥善接地，其表面泄漏已被屏蔽，此时没有必要加装消除表面泄漏的屏蔽环。反接线时，由于试品电容小，加装屏蔽环后往往改变了试品内部电场分布，无法测得准确的tgδ值，亦不宜用加装屏蔽环的方法消除表面泄漏的影响。

3)消除表面泄漏对测试tgδ的影响，可选用涂硅油、石蜡、硅脂和电热吹风等方法。

4)经过对表面采用几种方法的应用，在实际测量中收到了良好的效果。对所接触的小电容量设备绝缘状况判定的准确性有了较大的提高，从而保障了设备的安全稳定运行。

[1]黄 娟.浅谈变压器油色谱在线监测的若干问题[J].电力技术，2013(1)：22-27.

[2]刘 静，黄青丹.广东油色谱在线监测装置运行情况分析[J].广东电力，2013，26(8)：25-30.

[3]刘 静，黄青丹.变压油色谱在线监测装置应用现状[J].科技资讯，2014，14(32)：45-50.

[4]石 军.广东油色谱在线监测装置运行情况分析[J].广东电力，2014，14(4)：32-36.

(责任编辑 佟金锴 校对 张 凯)

Surface Leakage Effect Elimination in the tgδ measurement of small capacitance test

LI Ting

(Overseas Maintenance Branch, Liaoning Oriental Power Generation Co., LTD, Fushun 113007, Liaoning Province)

The electrical oil-filled equipment is widely used in the electric power system.The insulation dielectric loss value (tgδ) is an important parameter and index for monitoring and diagnosing equipment health of the oil-filled equipment especially the low oil content equipment. Analyses showed that except the interference of external electric field, the surface dirt formation leakage was an important impact factor on the measurement results of the dielectric loss value (tgδ) of the low oil content equipment. The methods used to eliminate the influence were compared by analyzing their principles and practical measurement results.The results showed that adding a shield ring cannot fulfill the real data measurement of most equipment.The feasible measure to eliminate the influence should be to try to remove the surface leakage channel, thereby got the real measurement value of tgδ in order to correctly understand the real status of equipment.

small capacitance test; dielectric loss value (tgδ); surface leakage

2015-06-09

李 霆(1964-)，男，辽宁铁岭人，工程师。

10.13888/j.cnki.jsie(ns).2015.03.012

TM930

A

1673-1603(2015)03-0246-04