变压器套管介质损耗因数tanδ试验误差分析与控制

变压器套管介质损耗因数tanδ试验误差分析与控制

胡元胜1李跃龙2

中核工程咨询有限公司北京市100000

摘要：本文介绍了某核电机组220kV高压备用变压器在进行套管介质损耗因数tanδ试验过程中，出现误差的事例，并分析产生的原因及相应的控制措施，为预防类似工程问题的出现提供借鉴经验。

关键词：电气试验介质损耗因数tanδ误差分析

1.对变压器套管进行介质损耗因数tanδ测量的意义

在电压的作用下，电介质会产生一定的能量损耗，我们把这部分损耗称为介质损耗或者介质损失，通过测量介质损耗因数可以发现设备一系列绝缘缺陷，如绝缘整体受潮、老化、绝缘气隙放电等。通常用tanδ来表示介质损耗的大小，当介质损耗tanδ值越大，则对应的有效功率因数降低，能够直观的反映出设备绝缘效果的优劣性，对于同一台设备，绝缘良好，则介质损耗就小，绝缘受潮或者老化，介质损耗就大，通过对介质损耗的测量，从而对设备的绝缘性能进行判断，对设备的安全运行具有重要的意义。

2.套管调试误差事例

完成了220kV高压备用变压器安装工作后，对变压器套管进行相应的电气试验，在进行HV-LV1、HV-LV2、LV1-LV2的介质损耗因数tanδ试验过程中，实测的tanδ值分别为0.00339、0.00348、0.00339(现场试验时油温1℃)，出厂试验值分别为0.00312、0.00318、0.00252(出厂试验时油温13.7℃)，统一换算到油温20℃时的tanδ值为：0.00576、0.00592、0.00576（现场值换算）；0.00368、0.00375、0.00297（出厂值换算），发现三组数值均超出出厂试验值的130%，不满足《电气设备交接试验标准》GB50150-2016中套管连同绕组的tanδ值不应大于出厂试验值的130%的要求。

3.原因分析及控制措施

通过事例可以看出，现场试验时的油温为1℃，与出厂试验时的13.7℃油温相差较大，为尽量保证试验的准确性，查找问题的所在，决定在环境温度较高的时候对套管进行重新清理及电加热后，由施工单位与设备厂家自带出厂试验时的仪器分别再进行一次试验发现，两家单位对HV-LV1、HV-LV2、LV1-LV2的测试数据偏差不大，但与出厂试验值存在较大变化，其中LV1-LV2的tanδ值呈偏大趋势；HV-LV1、HV-LV2的tanδ值呈偏小趋势，针对此种情况进行分析发现：现场对HV-LV1、HV-LV2、LV1-LV2的测试采用正接线法，而出厂试验采用是反接线法（出厂试验规程要求为正接线法），属于出厂试验方法错误的原因，设计通过采用正接法对其出厂值进行换算得到的数据换算及对比发现，此次试验数据满足《电气设备交接试验标准》GB50150-2006中套管连同绕组的tanδ值不应大于出厂试验值的130%的要求，经设计确认此套管性能满足投运要求，最终决定tanδ值以厂家现场实测的值为判断依据。

通过分析总结，对套管试验的tanδ值影响因素主要有以下几个方面：

（1）试验接线的影响

以某工程150MVA/220kV变压器为例，当采用全部绕组开路及短路的测量数值，通过数据中可以看出，当试验时以绕组开路的方式进行测量的tanδ值大于以绕组短路的，这是由于变压器的绕组电感和空载损耗作用，使测量产生误差，误差的大小与变压器结构及容量等因素有关，所以在进行相应套管的tanδ值测量时，其他绕组应全部短接接地，如测量高压套管时，将高压绕组连同高压绕组中性点短接后接高压，低压绕组及其中性点短接后接地，避免由于绕组的电感造成的各侧绕组端部和底部电位相差较大，从而产生试验误差。在试验接线时，应核实出厂试验接线方法，现场需保证与出厂试验接线一致，保证结果的正确性，因为采用正接线法时，测量套管的主电容层的tanδ和电容量，杂散电容影响小，但缺点是套管内壁受潮及下部油泥等反应不灵敏；采用反接线法时，不仅测量了主电容层的tanδ，同时也测量了套管内外壁及下部表面的绝缘状况，其缺点是杂散电容影响较大，电容量不易进行比较。对于正常良好绝缘的套管，采用正、反接线法对tanδ测量值相差不大，但若套管内部受潮则测量值会有明显的差别，通常情况下反接线法测得的tanδ值偏大。

（2）试验温度的影响

一般情况下除了温升试验外，对变压器的试验温度最好在10-30℃，tanδ与温度的变化关系与试品的绝缘状况有关，有些试品随温度的升高，受潮与干燥状态下的tanδ测量差值随之降低，相反有些则呈升高的趋势，以本次对LV1-LV2试验为例：第一次测试温度为1℃，第二次测试温度为10℃，根据温度换算公式：A=1.3K/10（其中A为温度换算系数，K为实测温度减去20℃的绝对值）可知，两次的系数A分别为1.65、1.3，因测量温度均在20℃以下，根据tanδ20=Atanδt可知，两次的换算结果分别为：0.00559、0.00477，可见在随着试验温度的升高，tanδ20换算值随之降低，呈减小的趋势，另外在试验温度在20℃以上的时候，介质损耗换算系数按照tanδ20=tanδt/A进行换算，tanδ20值随之降低，同样呈减小的趋势，综合两种换算形式，在试验温度越接近20℃时，误差越小，也就是说在进行温度换算时，也会对tanδ值产生误差。另外温度换算的另一个重要因素是实际试品的温度测量问题，一般时取变压器上层油温的温度，但这并不是套管及绕组的实际温度，在进行测量时就存在着误差，导致测量结果也必然存在误差，例如在第一次进行套管试验时，环境温度在1℃，在此温度下试验，本身就不满足试验的先决条件，必然会出现较大误差，所以在进行试验时要注意温度应尽量满足要求，根据温度情况对测量结果进行综合的分析判断。

（3）试品表面清洁度的影响

当试品存在表面油污等情况时，其产生误差的机理同湿度的影响相似，在进行测量时会在瓷套表面产生泄漏电流，从而影响测量结果，导致出现不必要的误差，为了避免产生泄漏电流，应在天气较好，湿度满足要求的情况下，对试品表面进行仔细的清理，去除表面污染物，同时使用电加热器等对其进行烘干处理。

（4）电磁场干扰的影响

除了试验接线、温湿度、试品清洁度等会对tanδ值产生影响外，电磁场的干扰也是产生试验误差的因素，当试验设备附近存在干扰源，其作用于检流计内部电流线圈回路，引起δ角度的变大或者变小而出现试验误差，这就要求在进行试验时，必须消除附近的电磁场干扰源，或者提高试验电压，增强试品电容的电流，提高信噪比等方法。

通过分析总结可知，对变压器套管的tanδ测量，产生的误差因素有多方面，而不是单一因素的作用结果，所以在现场试验时，要综合各方面因素，尽量采取对应的措施，消除外部环境对试验的影响，同时对试验结果认真分析，结合其他试验对测量结果进行再次的验证（如：结合泄漏试验综合判断），找出产生误差的原因并有针对性的进行预防措施，确保套管试验满足后期运行的要求。

参考文献：

1、《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB50150-2016