关于110kV主变高压套管试验数据异常分析

李惠专

摘要: 文章针对一起 110 kV 变压器套管介质损耗超标的情况，进行了电气诊断性试验分析，探讨了用电气试验进行变压器故障诊断的方法和引起故障的原因，对变压器的故障诊断分析有一定的借鉴意义。

关键词:变压器；套管试验；数据异常；处理措施

引言

变压器是变电站最重要的电气设备之一，它提供了可靠且有效的电压变换方法。变压器的故障多为绝缘引起的。变压器的电气试验是诊断变压器绝缘状况的重要依据。压套管是变压器的重要组成部分，它的作用是对高压引线起固定作用，通常为油纸电容型绝缘。由于高压套管在运行中的工作条件多变，所以常常因绝缘劣化损坏导致电网事故。测量主变套管介质损耗因数tan 可以发现绝缘体受潮、老化、绝缘气隙放电等问题，是判断套管绝缘优劣的重要依据，设备预防性试验的重要组成部分。设备简介和异常情况

1试验概况

2019年对110kV某变电站1号主变进行例行试验，该主变型号SSZ9-40000/110, 2005年11月投人运行。高压侧套管型号COT550-800，中性线套管型号COT325-800。经现场检测发现各相套管主绝缘及末屏对地绝缘均正常，但中性线和C相套管介质损耗异常。介损测试采用某公司HD91型全自动抗干扰介质损耗测试仪，试验结果如表1所示。

由试验数据可知，中性线和C相套管介质损耗明显偏大，根据《南方电网公司变电检测管理规定》对变压器套管例行试验要求，电容量初值差应不超过5%，主绝缘的介质损耗因数不大于1%。C相和中性线介质损耗明显超标，修试人员对此进一步检查。

试验项目			A相		B相		C相		中性线
主屏	铭牌电容量/pF		315		321		310		308
	介质损耗与电容量	tan /%		0.24		0.2		2.15	2.49
		Cx/PF		315.4		321.1		302.4	293.6
		△ C/%		0.13		0.03		2.5	4.7
末屏绝缘电阻/MΩ			5000		5000		5000		5000

表:1高压侧套管介质损耗数据

2故障判断

由于C相、中性线电容量有所减少，考虑可能是套管少油引起，经查看四相油位指示均正常，排除套管内部缺油的可能性。介质损增大一般来说为试验回路中阻性电流增大引起。依据相关理论，当电气设备的绝缘普遍受潮、脏污或老化、安装不到位以及绝缘中有气隙发生局部放电时，流过绝缘的有功电流分量I_R将增大，介质损耗将增加。对于套管绝缘，因为套管整体体积及其电容量都较小，因此介质损耗不仅能反映整体缺陷，也能反映它的局部集中性缺陷、所以套管介质损耗超标，必须引起足够重视。

因此，针对此情况，修试人员从以下步骤寻找原因。

3现场检查

3.1电磁场干扰

变电站的电磁场会对介质损耗测试产生一定干扰。但本次测试所用仪器为全自动抗干扰测试仪，采用自动跟踪干扰抵偿电路，将矢量运算法与移相法结合，可以有效消除强电场干扰对测量的影响。

且测试A、 B相套管介质损耗正常，可排除电磁场干扰的影响。

3.2表面脏污或空气湿度大

当空气相对湿度较大或表面脏污时，瓷表面泄漏电流会增大，造成介质损耗增大。试验人员首先用酒精对中性线和C相进行清洁，接着在瓷套部分涂上石蜡，切断表面泄漏电流通道。此时再次测量中性线和C相介质损耗，数据如表2所示。

相别	C相	中性线
测量电容量/pF	302.5	294.2
介质损耗因数/%	2.14	2.47

表2清洁后C相、中性线介损数据

对比之前数据可知,清洁后数据未有明篇变化,可排除表面脏污或空气湿度大的影响。

3.3套管内部受潮或底座接地不牢靠

试验人员对套管末屏介损进行测量数据如表3所示

相别	A相	B相	C相	中性线
测量电容量/pF	790.08	751.5	788.0	388.6
介质损耗因数/%	0.19	0.17	0.13	0.09
末屏对地绝缘电阻/MΩ	＞10000

表3末屏绝缘电阻和介质损耗试验数据

由表3可知，末屏介质损耗因数均小于五通规定的1,5%，末屏绝缘状况良好，排除套管内部受潮影响。接着将套管末屏处接地直接引至变压器底部牢靠接地端，测量主绝缘介质损耗因数及电容量发现未有变化，排除套管底座接地不牢靠的影响。

3.4套管内部存在异常

经过以上排除，最大的可能就是套管内部存在接触异常，悬浮放电等问题。试验人员首先对套管导电头与将军帽是否导通进行了检测，经检测发现四相套管导电头与将军帽处于导通状态，内部悬浮放电可能性不大，但中性线和C相较其他两相阻值偏大。修试人员将套管导电头与将军帽采用短接线短接后，再进行介质损耗测量，测量结果合格，从数据上分析，两只套管可能存在接触不良现象。

试验人员对油枕组件短接，再次测量套管介质损耗因数与电容量，并且对套管油样进行取样分析，数据如表4所示。

相别	C相	中性线
测量电容量/pF	306.6	310.0
介质损耗因数/%	0.19	0.12

表4短接后C相与中性线两相测量数据

油色谱数据气体含量均正常，未发现乙炔产生，排除内部悬浮放电可能。短接后，中性线和c相介质损耗因数明显减小为正常值，所以可能是将军帽存在接触异常，试验人员对其进行拆解检查。

4拆解检查

检修人员对C相和中性线套管的接头处进行拆解。在打开顶盖过程中发现其顶端螺母没有旋紧，且导电杆处的定位销存在明显锈蚀。

试验人员对其定位销进行酒精擦拭和打磨。重新旋紧安装后再次测量C相和中性线两相套管的主绝缘介质损耗因数和电容量，试验数据如表5所示，此时数据正常。

相别	C相	中性线
测量电容量/pF	305.0	310.0
介质损耗因数/%	0.14	0.12

表5:处理后C相与中性两相测量数据

据此可以判断中性线和C相介损数据异常的原因为定位销锈蚀。

5分析论证

图1套管构造等效图

套管介损试验，在引线处加压，在末屏测量。从图1套管构造等效图可知，主变套管介损时导电回路:接线端子一引线接头一定位销一中心套管。将军帽密封不严，水汽进入造成定位销锈蚀，在定位销与中心套管间产生一个接触电阻，接触电阻会发热，造成密封圈老化，随着锈蚀的严重，接触电阻也越大。等效图如图2所示。

图2 导电回路等效图

由上述分析可知，串入接触电阻后，有功分量增大而对电容分量没有影响，有功分量产生介质损耗，在电压频率一定的情况下与tan 成正比，造成tan 增大。由介质损耗原理可知阻性电流在总电流中比重增加，造成tan 增大，介质损耗因数也增大。

6结束语

在电力系统运行的过程中，为了更好的保证电力变压器高压套管可以一直处在正常运行的状态下，人们就必须要在实际的工作中做好套管的保护工作，同时还要定期对其进行检查，还可以在有条件的情况下安装监测系统，从而使得工作效率和工作质量都得以提升。

参考文献

[1]王军德，董万光，侯宪法川。110kV主变套管介损超标的分析与处理[[J]变压器，2012, (03)

[2]叶会生，周文胜，刘兴文，等两起变压器套管介损数据异常分析及处理[[J]变压器，2012, (04)

[3]陈天翔.电气试验[M]中国电力出版社，2010

[4]张鹏杨寿，杜培基于气隙放电的套管介损异常仿真分析[J]科技创新导报，2018, (015) 31-34