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摘要：套管是变压器的重要部件之一，套管的介损因数Tanδ是衡量其绝缘程度的重要指标。基于此，本文通过实例论述了主变套管介损超标的原因，并提出了相应的处理方法，以使套管介损值恢复到正常数值。
关键词：110kV；主变套管；介损超标；原因；措施
在110kV主变中，套管是其重要组成部分之一，介质损耗因数tanδ是判断套管绝缘程度的一个主要指标。介质损耗是一项高灵敏度的绝缘试验项目，其能发现电气设备的整体绝缘受潮、劣化变质和小型设备贯通与未贯通的局部缺陷。因此，准确测量变压器套管的介质损耗角Tanδ，是实现变压器套管绝缘监督的必要条件，直接关系到电网的安全运行。
一、套管概述
套管（bushing）是一种将带电导体引入电气设备或穿过墙壁的一种绝缘装置，它是变压器的重要组成部分之一。一般由导体（导杆）、绝缘体和金属法兰三部分组成。导体沿圆柱形绝缘体的轴线穿过，金属环形法兰则安装在绝缘体外并用以接地。套管属于具有强垂直电场分量的绝缘结构，在金属法兰处电场强度很大，容易产生电晕放电和沿介质表面的滑闪放电。在法兰和导杆间径向电场强度也很高，容易发生绝缘介质的击穿。另外，电容式套管用于100kV以上的高压变压器上。
变压器套管是将变压器绕组的高压线引至油箱外部的出线装置。110kV以上的变压器套管通常是油纸电容型，这种套管依据电容分压原理卷制而成，电容芯子以电缆纸和油作为主绝缘，其外部是瓷绝缘，电容芯子必须全部浸在优质的变压器油中。110kV以上的电容型套管，在其法兰上有一只接地小套管，接地小套管与电容芯子的最末屏相连，运行时接地，检修时供试验（测量介损等）用。当套管因密封不良等原因受潮时，水分往往通过外层绝缘逐渐进入电容芯子，因此测量主绝缘和测量外层绝缘即末屏对地的绝缘电阻及介损因数，能有效地发现绝缘是否受潮。
二、套管介质损耗测量的基本原理
110kV套管的绝缘结构一般采用电容型，即在导电杆上包上许多绝缘层，绝缘层之间包有铝箔，以组成一串同心圆柱形电容器，通过电容分压的原理均匀电场。最外层铝箔通过小套管引出，也就是套管的末屏。套管末屏的主要作用是用以测量套管介损和电容量接线，正常运行情况下末屏应可靠接地。套管在运行中除要长期承受工作电压、负荷电流外，也要求具备承受短时故障过电压、大电流的能力，因此要求套管绝缘性能要好，需有一定的绝缘裕度。
测量套管的介损和电容量是判断套管绝缘状况的一个重要手段。变压器套管相当于一个小电容，套管顶部引线为电容的首端，末屏为电容的尾端，测试时，为保证测试数据精确，结合变压器结构特点，介损测试应采用正接法接线，接线方法如图１所示。
图1 变压器套管介损测量基本电路
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通过调节R3和R4使电桥达到平衡，介质损耗因数及电容量计算公式为：
tanδ＝ωC4R4
CX＝（R3/R4）CN
式中：CN为高压标准电容器，R4为无感固定电阻，ω为角频率，以上三个量均为定量；R3为无感可调电阻，C4为可调电容器，以上两个量为变量。
三、原因的查找及分析
1、现场测试。在某110kV变电站1号主变预试验中，发现主变（SZ10-50000/110）高压套管（COT550-800）A相介质损耗严重超标，B相与C相存在一定误差。根据《电力设备预防性试验规程》，运行中油纸电容式110kV套管主绝缘的Tanδ在20℃时增量不应超过±0.3%，且Tanδ不大于0.7%。
一般来说，造成测量技术失准的主要因素有电桥精度不够、测量接线错误、引线电阻及其接线电阻过大、电桥电压不足与放电不充分等；在套管本身，存在着套管受潮、绝缘油和纸劣化、绝缘上附有油泥、局部缺陷的存在及电场磁场的干扰等诸多因素。采取仪器自检、更换仪器、变更接线（缩短导线、挂高压线、使用屏蔽线、接触良好、更换导线）、处理套管外表面、排放套管内气体等措施后，重复试验，消除电场和磁场干扰等的影响，试验数据的重复性好，排除了外界因素对测量结果的影响。试验数据为：高压A：末屏绝缘电阻100000MΩ，Tanδ1.510%，实测282C/pF，铭牌284C/pF，误差-0.704%；高压B：末屏绝缘电阻100000MΩ，Tanδ0.643%，实测282.8C/pF，铭牌286C/pF，误差-1.120%；高压C：末屏绝缘电阻100000MΩ，Tanδ0.288%，实测281.3C/pF，铭牌284C/pF，误差-0.951%。
根据上述测试结果，末屏绝缘电阻阻值合格实测设备的电容量与铭牌标注值基本相同，但与规程中相关规定相比，A相的Tanδ严重超标，而B相Tanδ接近规程上限。
2、原因。正常情况下，测量介质损耗的正接线等效电路如图2所示，Tanδ= 。当电桥高压引线与端子接触不良时，相当于在该回路中多串联了一个附加电阻Rf，其等效电路如图3所示。此时所测的Tanδ= + ，由于附加电阻的影响，使测量值增加了一个误差，套管（COT550-800）的电容量为284pF，当接触电阻达到1100Ω时，测量误差约为1%，Tanδ增加了1%。从以上分析可知，接触电阻对介电损耗的测量有很大的影响，应引起足够的重视。
图2 正接线测量等效电路 图3 等效电路
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经分析可知，套管介损超标是因套管连接部位接触不良导致的。将套管上部解体，发现A相套管顶部的将军盖、导电杆、螺母、销子等连接件已腐蚀（见图4），B相套管如图5所示。套管将军帽和导线间的连接是通过套管线耳进行的，因氧化、腐蚀、污染等原因，将军帽顶与套管线耳间有一层氧化膜，造成套管高压侧接线端子与导电杆接触不良，造成Tanδ偏大。
图4 A相套管顶部 图5 B相套管顶部
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处理主变套管，将导电杆、螺母、销子等连接部位清洁且连接牢固，高压引线夹直接夹在套管顶部的导电杆上，重新进行测量试验，试验数据符合规程规定，其测试结果为：高压A：末屏绝缘电阻100000MΩ，Tanδ0.252%，实测282C/pF，铭牌284C/pF，误差-0.704%；高压B：末屏绝缘电阻100000MΩ，Tanδ0.273%，实测282.4C/pF，铭牌286C/pF，误差-1.126%；高压C：末屏绝缘电阻100000MΩ，Tanδ0.265%，实测282C/pF，铭牌284C/pF，误差-0.704%。
在测量套管的介损时，应保证测量线与引线端子接触良好，套管的将军帽、导电杆、螺母、销子等部位电气连接良好，无腐蚀状况。
四、现场试验注意事项
1、测量套管介损时，应将末屏套管表面擦干净，以免引起测量误差。
2、套管tanδ现场测量必须注意套管表面泄漏的影响，宜选择在天气干燥的条件下进行。天气湿度较大时，采用屏蔽法消除现场干扰和表面泄漏的影响，以减少测量误差。
3、套管试验时，试验电压要符合设备的要求，试验电压对tanδ的准确性有一定的影响。试验时必须认真检查试验加压线与测量线的线夹是否夹紧被试设备，以免产生悬浮电位影响测量误差。
4、套管试验时相对湿度大于80%时，按规程规定一般无法测得准确的套管tanδ值，所以不应以这一条件下的tanδ值作为绝缘水平的判据，必须在相对湿度低于80%、最好低于65%的条件下重新测量。
五、结语
经上述分析可知，除测量技术外，还有客观因素影响套管介质损耗的测量，从而使测量的Tanδ超标。这不仅妨碍了对套管绝缘性能的正确评判，而且增加了故障分析的难度。因此，现场中应充分考虑并重视这些因素的影响。现场测量主变套管介损时，可采取以下措施。
1、测量套管Tanδ前，应先确定试验接线是否接触良好，高压线是否接触良好，设备元件是否腐蚀等，将直接影响测量结果。当测试结果超标时，应在排除接触不良的影响后，再作分析判断。
2、测量套管的介损是判断套管内部受潮等缺陷的重要手段之一，当测试数据超标时，要对试验进行分解，找出问题所在，并采取有针对性的、符合现场工作条件的处理方案。
3、对介损异常的套管，应注意其电容量的变化，若电容量比出厂值有所增加时，应注意加强在线监测，防止因套管电容层绝缘击穿可能造成的事故。
综上所述，油纸电容式套管是高压、大电容电力变压器的关键配套件，用作变压器导电部分支持物和对地绝缘。介损是衡量电容套管绝缘程度的一个重要指标，介损若越大，变压器运行时耗电量就越大，经济损失也越多，因此，用户对套管的介损水平要求越来越高。
参考文献：
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