500 kV主變中性點電抗器介損超標原因分析及處理

熊 舟，何 強，楊 烽，饒 蕾，吳禮貴

（中國長江電力股份有限公司三峽水力發(fā)電廠，湖北 宜昌 443133）

0 引言

某電站主變壓器型號為SSP-840MVA/500 kV，額定容量為840 MVA，接線組別為YNd11，高壓側中性點采用套管引出，主變壓器中性點通過電抗器或接地刀閘接地。主變壓器中性點電抗器型號為XKD-392/66，額定容量為392 kVA。

主變壓器中性點采用經(jīng)電抗器的接地方式，不僅可以有效防止接地系統(tǒng)發(fā)生“失地”現(xiàn)象，降低中性點過電壓對地絕緣的威脅，并且可以限制流經(jīng)主變壓器中性點的短路電流，提高主變壓器抗短路沖擊的能力[1]。

1 概述

在交流電壓作用下電介質中產生的一切損耗稱為介質損耗。如果電介質損耗很大，會使電介質溫度升高，促使材料發(fā)生老化（發(fā)脆、分解等），如果介質溫度不斷上升，甚至會把電介質熔化、燒焦，喪失絕緣能力，導致熱擊穿。因此，電介質損耗是衡量絕緣介質電性能的一項重要指標[2]。

通過測量介質損耗因數(shù)tgδ，可以反映出絕緣的一系列缺陷，如絕緣受潮，油或浸漬物臟污或劣化變質，絕緣中有氣隙放電等[3]。

2020年5月12日在進行某主變壓器中性點電抗器預防性試驗時，環(huán)境溫度22.7 ℃，濕度59%，電抗器本體介質損耗因數(shù)測量值超標，具體試驗數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

表1 電抗器絕緣電阻測量試驗數(shù)據(jù)

表2 電抗器介質損耗因數(shù)測量試驗數(shù)據(jù)

2 原因分析

2.1 試驗原理

介質在交流電壓作用下絕緣的等值電路和相量圖如圖1所示。

流過介質的電流由兩部分組成，一是通過Cx的電容電流分量ICx，二是通過Rx的有功電流分量IRx[3]，介質損耗因數(shù) tgδ=IRx/ICx=1/ωRxCx，通常ICx遠大于IRx，tgδ值很小。

根據(jù)被測試品是否接地分為兩種測量方式，即正接線測量方式和反接線測量方式，兩種測量方式接線原理如圖2所示。

圖1 絕緣等值電路和相量圖

圖2 測量接線原理圖

正接線法適用于被測試品兩端對地絕緣，高壓直接加在被測試品兩端。反接線法適用于被測試品一端牢固接地，由于被測試品一端接地，測出的介質損耗因數(shù)值受非接地端與大地間雜散電容影響，因而采用正接線法測量的介質損耗因數(shù)值小，反接線法測量的介質損耗因數(shù)值偏大[4]。

2.2 測量影響因素

2.2.1 溫度

一般而言，介質損耗因數(shù)值隨溫度的上升而增加，為了將測量值進行比較，需要將測量的介質損耗因數(shù)值換算至20 ℃的值。

2.2.2 試驗電壓

良好絕緣的介質損耗因數(shù)不隨電壓的升高而明顯增加，必要時，可以作出介質損耗因數(shù)與電壓的關系曲線，通過曲線來判斷絕緣狀態(tài)。

2.2.3 試品電容量

對于電容量較小的設備，比如套管、互感器、耦合電容器等，測量介質損耗因數(shù)能有效地發(fā)現(xiàn)局部集中性的和整體分布性的缺陷。對于電容量較大的設備，比如變壓器、發(fā)電機等，測量介質損耗因數(shù)只能發(fā)現(xiàn)絕緣的整體分布性缺陷，因為局部集中性缺陷所引起的損失增加只占損失的極小部分而被掩蓋。

2.2.4 試品表面泄漏電阻

試品表面泄漏電阻總是與試品等值回路電阻Rx并聯(lián)，會影響介質損耗因數(shù)測量值。

2.2.5 標準電容受潮

若標準電容器受潮，標準電容器的介質損耗因數(shù)增大，會導致試品的介質損耗因數(shù)偏小，對于介質損耗因數(shù)較小，電容量較小的試品更容易出現(xiàn)負值，需要定期校驗標準電容器的介質損耗因數(shù)，以免引起誤判斷[5]。

2.3 設備結構

電抗器主要由繞組，鐵心，高、低壓套管，油箱，油枕等部件組成，在進行電抗器預防性試驗時，需要對套管接線端及其末屏進行斷、復引。

套管主要由電容芯子、瓷套、接線端子、末屏等組成，套管通過末屏引出接地，通過末屏可以測量套管的電容值和介質損耗因數(shù)，從而判斷套管的絕緣狀況，掌握其絕緣性能。

末屏采用彈簧壓緊推拔式接地方式，是通過末屏引出桿上的推拔銅套和套管法蘭處螺栓連接接地。接地的良好程度主要由推拔銅套的彈簧壓力和推拔銅套與法蘭接觸面的緊密程度決定[6]。進行套管的預防性試驗時，需用工具將銅套推開，將導體插入末屏引線銷孔內，將末屏接地打開。末屏結構如圖3所示。

圖3 末屏結構圖

2.4 超標原因分析

測量高、低壓套管介質損耗因數(shù)時，可以通過末屏實現(xiàn)對地絕緣，采用正接法進行測量。測量電抗器本體介質損耗因數(shù)時，電抗器外殼是固定接地方式，無法實現(xiàn)對地絕緣，采用反接法進行測量。

采用反接法測量電抗器本體介質損耗因數(shù)時，介質損耗因數(shù)超標主要原因如下：

（1）電抗器高、低壓套管傘裙表面有臟污或受潮。套管傘裙表面有臟污后，表面泄漏電阻與電抗器等值電阻Rx并聯(lián)，介質損耗因數(shù)tgδ也會增大。

（2）電抗器本體對地回路存在問題。測量電抗器介質損耗因數(shù)時，對地回路包括高、低壓套管末屏接地和油介質通過外殼接地。

若電抗器套管表面有臟污或受潮，可對套管表面進行擦拭和烘干處理。若電抗器本體對地回路有問題，可著重檢查高、低壓套管末屏接地是否良好或對電抗器油進行油化試驗。當套管末屏接觸不良時，可以視為在理想等值電路上串聯(lián)一個純電阻，由于串聯(lián)電阻的存在，使得測量的tgδ比實際值大[7]。

3 處理方法

3.1 油化試驗

電抗器油可以等效成電容，對電抗器油進行油化試驗，油化試驗數(shù)據(jù)如表3所示，電抗器油化試驗數(shù)據(jù)滿足規(guī)程要求。

表3 電抗器油化試驗數(shù)據(jù)

3.2 套管擦拭

對電抗器高、低壓套管傘裙使用酒精進行擦拭，分別測量高、低壓套管末屏對地介質損耗因數(shù)，電抗器本體介質損耗因數(shù)值無明顯變化，測量數(shù)據(jù)如表4所示，分析本體對地介質損耗因數(shù)超標可能是由低壓套管末屏對地介質損耗因數(shù)超標引起的。

表4 電抗器介質損耗因數(shù)測量數(shù)據(jù)

3.3 末屏處理

將低壓套管末屏法蘭的螺栓拆除，打開末屏，檢查發(fā)現(xiàn)環(huán)氧墊圈有油漬，如圖4所示，擦除干凈后用熱吹風進行烘干，然后檢查推拔銅套的彈簧壓力和推拔銅套與法蘭接觸均正常后回裝，用萬用表檢查低壓套管末屏接地良好。

圖4 低壓套管末屏檢查

同樣對高壓套管的末屏拆開進行檢查，引線環(huán)氧處油漬更為明顯，如圖5所示，將油漬擦除干凈，檢查推拔銅套的彈簧壓力和推拔銅套與法蘭接觸面，發(fā)現(xiàn)推拔銅套恢復后行程未到位，用萬用表檢查末屏處于接地斷開狀態(tài)，拆開推拔銅套，清理銅套間隙后回裝，用萬用表檢查高壓套管末屏接地良好。

圖5 高壓套管末屏檢查

高、低壓套管末屏處理完后測量本體、高壓套管、低壓套管介質損耗因數(shù)，測量數(shù)據(jù)合格，測量數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 電抗器介損試驗數(shù)據(jù)

4 結語

測量設備的介質損耗因數(shù)是測試設備絕緣的一個有效手段，可以判斷設備是否存在絕緣受潮、老化等分布性缺陷。本文通過電抗器預防性試驗發(fā)現(xiàn)電抗器本體對地介質損耗因數(shù)超標，分析其原因，發(fā)現(xiàn)介質損耗因數(shù)偏高是電抗器高、低壓套管末屏接觸不良引起的，對高、低壓套管末屏進行處理后，電抗器預防性試驗數(shù)據(jù)合格。