变压器电容式套管电容量及介损的正确测量 pdf

变压器电容式套管电容量及介损的正确测量 pdf 变压器电容式套管电容量及介损的正确测量田成凤天津滨海供电公司天津300450摘要对安装在变压器上电容式套管电容量及介损测量接线方式和测量结果进行了修正。关键词变压器套管电容量介损测量中图分类号TM406文献码B文章编号10018425201009005104MeasurementofCpcitncendDielectricLossofCpcitorBushinginTr nsformerTIANheng-fengTianjinBinhaiPowerSupplyCompanyTianjin300450ChinaAbstra ctTheconnectionandresultsofcapacitanceanddielectriclossmeasurementofcapacitorbushing intransformeraremodified.KeywordsTransformerBushingCapacitanceDielectriclossMeas urement1前言2008年9月我公司一新站交接试验时装于两台变压器上的6只进口干式电容套管电容量均在-5至-8之间根据《电力设备预防性试验规程》中“电容式套管电容量与出厂值或上一次试验值的差别超过?5时应查明原因”的要求对6只套管进行了从10kV到最大运行电压245/3姨kV下的电容量复测电容量差别仍然超过-5同时介质损耗角正切tanδ也比出厂值有一定增大。其后套管厂家提供了出厂试验时的相关情况但找不出电容量偏小的原因。笔者通过分析和理论计算找出了电容量偏小和介质损耗角正切值偏大的原因并通过了试验论证。其中一只套管电容量历次数据如1所示。2电容式套管电容结构和测量接线方式2.1变压器电容式套管的结构变压器电容式套管由中心导管、电容芯子、外绝缘及安装法兰等组成其末屏测量端子将套管的总电容量划分为电容C1和C2两部分其中C1为套管中心导管与测量端子间的电容量是套管的主绝缘电容R1为主电容绝缘电阻导电杆与末屏之间的绝缘电阻C2为测量端子末屏与连接套筒法兰间的电容量R2为末屏与法兰间的绝缘电阻如图1所示。22变压器电容式套管运行中考核的绝缘变压器运行中末屏测量端子直接接地法兰与变压器油箱连接也直接接地运行电压全部加在C1上而C2则因为末屏测量端子和法兰均接地而被短接不承受任何电压因此变压器套管需要考核的绝TRANSFORMER第47卷第9期2010年9月Vol.47SeptemberNo.92010表1电容量试验数据Table1Dataofcapacitances接线方式试验电压/kV1073109149方式14月14日出厂值———250方式29月17日交接值237.0-5.2———方式210月22日复试值232.0-7.2229.2-8.3229.2-8.329.3-8.2方式110月30日复试值246.0-1.6———pF注括弧内数据为与出厂电容值相对差别。第47卷缘应是套管的主绝缘电容C1。2.3电容量和介质损耗角正切值测量接线方式2.3.1正确的测量接线方式测量变压器电容式套管电容量和介质损耗角正切值针对的是主电容C1一般采用西林电桥用正接线方式12。测量时套管法兰垂直放置于稳定的对地绝缘支架上注意必须对地绝缘后面会分析对地绝缘的原因在导电杆上施加试验电压法兰与末屏连接即将C2短接法兰对地绝缘电桥的信号线与末屏或法兰连接或直接将末屏测量端子与电桥的信号线连接而将法兰对地绝缘即将C2悬空如图2所示接线方式23.2套管安装在变压器上后的测量接线方式套管装在变压器上后测量时在导电杆上施加试验电压电桥的信号线与末屏连接由于法兰直接接地此时末屏不能再与法兰连接末屏与法兰之间的电容C就不能被短接而是与电桥可调电阻R3并联如图3所示接线方式3定性分析3.1正确测量接线方式1结果对接线方式电桥平衡时CCN?R4R311tanδ1其中tanδ1为电容C1的介质损耗角正切由于介质损耗角正切一般为千分之几其平方为百万分之几到百万分之十与1相比可忽略不计故C1?CNR4R3介质损耗角正切为tanδ11ωC1R1ωC4R4式中ω———所加电源的角频率ωπf为常数R4———电桥常数故电容值与R3成反比介质损耗角正切与C4成正比32接线方式2与接线方式结果定性比较对接线方式先定性分析电桥其他桥臂未变而R3桥臂并联了C与R很显然对同一被测套管两种测量方式电桥平衡时接线方 式中R3并联了一个阻抗后等于接线方式1中R31即R3/RCR3因此R3R3而电桥测得的电容量与R3成反比因此接线方式测得的电容量要小于接线方式测得的电容量同样对介质损耗角正切可定性分析在接线方式中R3桥臂并联了C与R当电桥平衡时四个桥臂的复阻抗两个对角阻抗乘积相等两个对角的阻抗角之和相等于是有准CR准C4R4准CN准CRR3很显然电桥的桥臂R3呈容性其阻抗角在0?90?之间即相对于接线方式桥臂R3阻抗角由0?变为0?90?之间的一个值故准CR偏小tan准CR偏小tanδCR增大通过定性分析可见接线方式比接线方式测量的电容量要偏小而介质损耗要偏大其中介损偏大现象在参考文献3文献5中提及4理论计算高压导管C高压导管与末屏端子的电容末屏端子C末屏端子与法兰的电容法兰RR图套管电容结构Fig.1BushingcapaitnestructureCCNC4RR4R3图2接线方式 i.2Connetionmode1CCC4CNRR3RR4图3接线方式2i.3Connetionmoe252田成凤变压器电容式套管电容量及介损的正确测量第9期4.1接线方式2中套管电容量偏小的理论计算接线方式1正确地测量了电容式套管运行中要考核的主绝缘的电容量和介质损 是存在误差的其中电容量计算如下当电桥平衡时耗而安装在变压器上后接线方式2 四个桥臂的复阻抗两个对角阻抗乘积相等可得 11R1jωC1?11R4jωC41jωCN?11R21R3jωC2令实部、虚部分别相等则有1R1?1R4-ω2C1C4ω2C2CNωC4R1ωC4R4ωCNR2ωCNR3两式联立消去R1即可得出C1CN?R4R3?11ω2C24R24CNR4R2?1ω2C4R4C2R21ω2C24R24由于介质损耗角正切一般为几千分之几ω2C24R24为百万分之几到百万分之几十与1相比可忽略不计故C1?CNR4R3CNR4R2CNC2C4?ω2C24R24?CNR4R3CNR4R2而电桥测得的结果显示的是C1测CNR4R3可见测得结果偏小CNR4R2其中CN及R4是电桥常数而R2为末屏对法兰即地的绝缘电阻因为在方式2中法兰直接接地这就是电容量偏小的原因相对误差C1测C1/C1CNR4R2/CNR4R3CNR4R2R3R3R2。将R3用C1代替得相对误差CNR4C1R2可见相对误差与电桥电容CN及R4成正比与套管主绝缘电容C1及末屏对法兰的绝缘电阻R2成反比一般套管主绝缘电容C1与电桥标准电容CN为同一数量级而末屏对法兰的绝缘电阻R2就是套管装在变压器上末屏对地的绝缘电阻因为运行中法兰直接接地远大于R4但当末屏对法兰的绝缘电阻R2显著下降时相对误差就会明显增大由此可见按接线方式2测得的电容量偏小应加上CNR4R2才是套管的实际电容量其相对误差取决于末屏对法兰的绝缘电阻大小42接线方式2中套管介质损耗偏大的理论计算介质损耗角正切值计算如下当电桥平衡时两个对角的阻抗角之和相等于是有准C1//R1准C4//R4准CN准C2//R2//R3解得tanδ1ωC4R4ωC2R3R2R3R2 由于末屏对地绝缘电阻R2一般远大于R3因此tan1?ωC4R4ωC2R3而电桥测得的显示结果是ωC4R4可见测得的结果偏大ωC2R3而ωC2R3?ωCNR4?C2C1即介损角正切偏大数与末屏与法兰的电容C2与主电容C1的比值成正比相对误差tan1测tan1/tan1C2R3C4R4C2R31C4R4C2R31?1C1C4CNC211C1tan1测ωR4CNC21相对误差与末屏与法兰的电容C2与主电容C1的比值和测得的介损有关C2/C1越大相对误差越大测得的介损角正切越小相对误差越大可见按接线方式2测得的介损角正切偏大应减去ωC2R3?ωCNR4?C2C1才是套管介质损耗角正切4.3对接线方式2的结果校正4.3.1对接线方式2的结果校正变压器套管安装在变压器上后只能采用接线方式2进行测量这也是普遍采用的接线方式通过以上理论计算测得的电容量和介损均不是需要考核的主绝缘的电容量和介损而是电容量偏小介损正切偏大因此有必要进行校正即 将接线方式2测得的电容量加上CNR4R2才是套管主绝缘的实际电容量而将接线方式2测得的介损角正切减去ωC2R3?ωCNR4?C2C1才是套管介质损耗角正切42不校正的后果由理论计算可知普遍采用的接线方式2是有偏差的其中电容量绝对偏差为CNR4R2相对误差为CNR4C1R2可见相对误差与电桥标准电容CN及R4成正比与套管主绝缘电容C1及末屏对法兰的绝缘电阻R2成反比一般套管主绝缘电容C1与电桥标准电容CN为同一数量级而末屏对法兰的绝缘电阻R2就是套管装在变压器上末屏对地的绝缘电阻因为运行中法兰直接接地远大于R4但当末屏对法53第47卷兰的绝缘电阻R2显著下降时相对误差就会明显增大出现本文中开头提到的电容量与出厂值按接线方式1测得偏差大于-5的现象而导致误判也有可能出现套管一个电容屏击穿或其他隐患导致电容量上升而采用接线方式2无法试验出来的严重问题。接线方式2测得的介损角正切减去ωC2R3?ωCNR4?C2C1才是套管介质损耗角正切若不校正就会导致介损角正切比实际值偏大出现参考文献3文献5中的介损超过警戒值的现象而导致误判。5结论1变压器运行中末屏测量端子直接接地运行电压全部加在C1上而C2则因为末屏测量端子和法兰均接地而被短接不承受电压。因此测量变压器套管电容量和介质损耗角正切值针对的是主绝缘电容C1。2采用接线方式2进行测量测得的数据不是真实的电容量和介质损耗角正切值其中电容量偏小应加上CNR4R2才是套管的实际电容量其相对误差取决于末屏对法兰的绝缘电阻大小介损角正切偏大应减去ωC2R3?ωCNR4?C2C1才是套管介质损耗角正切相对误差与末屏与法兰的电容C2与主电容C1的比值和测得的介损有关C2/C1越大相对误差越大测得的介损角正切越小相对误差越大。3对变压器套管电容量及介损测试时应尽量采用接线方式1即将C2短接同时法兰对地绝缘。若无条件时应按项2测其他数据进行偏差校正才能得出正确值否则可能发生电容量偏小超过5和介损正切值超过规程规定从而误判套管有问题。也有可能出现套管一个电容屏击穿或其他隐患导致电容量上升而采用接线方式2无法试验出来的严重问题。4建议在出厂试验和交接试验时必须按照接线方式1测量接线方式2是有偏差的各类规程应严格规定对接线方式2测得的结果进行校正。参考文献1唐兴祚.高电压技术M.重庆重庆大学出版社1991.2陈化钢.电力设备预防性试验技术问答M.北京中国水利水电出版社1998.3张会平涂明涛.500kV变压器套管介损偏大的原因分析J.高电压技术200026574-75.4陈利念.110kV变压器套管介损偏大的原因分析J.变压器200340241-42.5王昕.测试前苏联产的500kV变压器套管tanδ的误差分析J.黑龙江电力技术199416295-98.收稿日期2009-06-02作者简介田成凤1972-男湖北天门人天津滨海供电公司高级工程师从事变压器类设备的专业管理工作。收稿日期2010-03-17作者简介张伟1962-男山西平遥人北京国电智尧科技发展有限公司高级工程师研究方向为电力系统自动化、电力电子技术应用、节能技术。上接第36页多数干式变压器不具备有载调压功能的情况有载调压转换开关适时地解决了无励磁调压变压器的缺点并且具有结构简单切换速度快无拉弧打火现象切换波形完整有保护退出机制的优点具有很高的使用价值和广大的市场。该装置在保定天威顺达干式变压器有限公司试验站进行了送检测试其绝缘试验、耐压试验、空载切换试验和带负载切换试验等各种试验内容均取得了满意的结果其性能指标远远优于常规的机械式分接开关为稳定和提高电能质量提供了先进、实用和安全的执行装置具备良好的应用前景。参考文献1董小强.有载分接开关的发展J.机电产品市场20039:25-29.2王光亮.有载调压变压器对电压稳定性影响综述J.继电器2008361179-83.3王金丽李金元徐腊 元.大功率电力电子开关用于配电变压器无弧有载调压J.电力系统自动化 2006301597-10.54