Garton效應對套管介損測量的影響

2014-04-27 03:58:42何文志

電氣技術 2014年1期

何文志

（廣東電網公司東莞供電局，廣東東莞 523000）

套管是電力系統中廣泛使用的一種重要電器，由于工作條件嚴厲，常常因逐漸劣化或損壞導致電網事故。而在變壓器停電預試中，套管介損試驗是發現套管絕緣缺陷的有效手段。造成介損測量結果異常的因素很多，如儀器接地不良、高壓引線對地距離不夠、接線方法有誤、套管末屏絕緣不良、瓷瓶臟污等均會引起介損測量誤差，但往往容易忽略Garton效應對介損測量的影響。本文首先結合套管介損測量的原理介紹Garton效應及其產生機理，繼而以某變壓器套管介損試驗為實例進一步詳細分析并總結，為今后試驗分析提供有效的理論依據。

1 變壓器套管的介損測量

1.1 測量原理

油紙電容型套管主要由電容芯子、瓷套、油枕、聯接套管以及接線端子構成，其中電容芯子作為套管主絕緣由油浸電纜紙和鋁箔包繞在導電管外組成。測量端子內部引線接至末屏，套管整體絕緣結構可等效為電容電阻串并聯電路，利用西林電橋測量單獨套管的介損通常采用正接法[1]，如圖1所示。

圖1 套管介損測量原理電路

圖1中，G為檢流計；CN為標準電容；C4為可調電容；R3為可調電阻；R4為標準電阻；RX、CX為單獨套管的介質電阻、電容；RM、CM為末屏對地的介質電阻、電容。

不考慮末屏對地阻抗帶來的測量影響時，在測量電橋平衡狀態下，檢流計 G無電流流過，那么UAB=UAD，UBC=UDC，便可得到以下關系式：

1.2 影響介損測量的常見因素

實際測量中，造成介損結果異常的因素多樣，例如由于套管電容小，高壓電極和測量電極對周圍未完全接地的構架、物體和地面的雜散阻抗會對套管實測有很大影響，同樣套管瓷瓶表面臟污和潮氣所形成的泄漏及未短接繞組各部位所形成的雜散電容，甚至電橋接地不良均對介損測量帶來一定的影響。但這些因素所帶來的介損值偏差并不代表套管絕緣出現問題，可以通過相應的措施進行處理。

而導致介損異常的絕緣介質問題更多是絕緣介質受潮老化所致，電容芯子受潮時，所測套管的tanδ值會偏大，且隨測試電壓的升高而增大。而油溫也會對tanδ產生影響，取決于油與紙的綜合性能，良好絕緣套管在現場測量溫度范圍內，其tanδ基本不變或略有變化[2]。

圖2 不同缺陷下介損隨試驗電壓變化曲線

關于對介損測量結果的判斷往往可以根據圖 2進行，但也會有其他情況，正如在進行某變壓器套管預試時，發現疑似 Garton效應的存在，下面將圍繞Garton效應的特點以及預試情況進行詳細的分析。

1.3 Garton效應的產生機理及其特點

絕緣油中帶電粒子在交流電場下的運動受到了紙纖維的阻擋，而作用隨交流電場強度的增加而減小，這便是Garton效應[2-3]。主要體現在較低壓下，介質帶電粒子游離在介質空間內，計劃損耗比較大；而在高電壓下，帶電粒子在強電場作用下集中在電極兩端，而介質空間內的雜質相對減少，極化損耗也相應較小。當套管出現Garton效應，套管等效電路中CxRx并聯支路等效增加一個隨電壓變化而變化的并聯電阻Rg(U)，如圖3所示。那式（3）為Garton效應下套管的介損值 tanδ，隨電壓變化的曲線如圖4所示。

圖3 Garton效應下的套管等效電路

圖4 Garton效應下介損隨電壓變化曲線

在實際介損測量中，試驗電壓較多的采用10kV，往往比設備運行電壓要低，此時所測量出的介損值并不能完全反映套管正常運行時的絕緣狀況，隨著試驗電壓增加，Garton效應的影響將逐漸消失，那么所測出的介質值將更“真”。

還應該注意的是，Garton效應的存在并不能掩蓋掉絕緣介質的其他問題，Garton效應有可能與介質絕緣受潮、老化等問題同時存在。也就是說，不應該單憑Garton效應的存在而判斷套管介損是否有問題。

2 變壓器套管的介損測量實例

2.1 初次測量

某500kV變電站的變壓器每相獨立間隔，變低額定電壓為 66kV采用三角形接法。當對站里的500kV主變進行預試時，發現某臺主變中性點和變低套管介損均明顯增大，經過多次更換儀器、用酒精清潔套管表面，干燥等措施反復測試，試驗結果均偏大。該主變9只套管均比2010年交接增長超過30%，均超過0.4%，最大的為0.613%。詳細測量數據如表 1所示，而相對上次試驗的變化情況如圖 5所示。