电容型穿墙套管介质损耗因数负值问题研究

电容型穿墙套管介质损耗因数负值问题研究作者：程勇刘珍徐涵璐杨攀
来源：《机电信息》2020年第15期
摘要：介质损耗角正切值tan δ是用来表征套管绝缘性能好坏的一个重要参数，在实际试验过程中，偶尔会出现tan δ为负的状况，严重妨碍了试验人员对套管绝缘性能的判断。

基于此，介绍了电容型套管介损试验要求，分析了几个关键因素的影响，而后结合110 kV余姚变某进线穿墙套管介损试验值为负值的具体情况，依据试验等效电路和相量图，详细分析了湿度对套管介损测量值的影响，并提出了几点建议。

关键词：电容型穿墙套管;末屏;正接线;tan δ;套管架
0 引言
穿墙套管是安装在变电站或配电室中，用于连接户内、外设备的一种高压电气设备，起着绝缘与支撑作用[1-2]。

它的绝缘状况对于电网的安全可靠运行至关重要，而介质损耗因数角正切值tan δ和电容量的测量是判断套管绝缘性能的一个重要试验项目。

由于套管体积较小，电容量一般也就几百pF，因此测量套管tan δ值可以较为灵敏地反映出其绝缘劣化、受潮、电容层间短路、漏油以及其他局部缺陷[3-4]。

1 试验要求
高压电容型穿墙套管一般带有末屏，在进行介质损耗试验时，不仅需要测量导电杆对末屏的介损，必要时还需进行末屏对地的介损试验。

实践证明，套管在运行初期，潮气和水分总是先进入电容层最外层，测量末屏对地的介损对反映套管初期进水受潮是十分灵敏的。

因此，电
气试验相关规程规定，电容型高压套管介质损耗因数tan δ需满足表1所示要求;而当末屏对地绝缘电阻小于1 000 MΩ时，需测量末屏对地的tan δ，其值不应大于2%[5]。

2 干扰因素
2.1 接线方式的影响
穿墙套管介损试验接线主要有正接法和反接法两种，如图1所示。

對于绝缘良好的电容型套管，正接法测得的tan δ值会比反接法测得的tan δ值偏小或接近。

而对于绝缘性能较差的，两种接线方式所得结果差异较为明显，反接线较正接线测得的tan δ值会偏大一些。

一般对带有末屏的电气设备，都会采用正接线方式进行测量。

2.2 温度的影响
温度对介损影响较大，一般来说，穿墙套管的tan δ值会随温度升高而变大。

实际测试时，由于设备温度变化不一，为便于比较分析，试验结果一般需换算至20 ℃下的tan δ值，且应尽可能选择在10～30 ℃的范围内进行试验[5]。

2.3 湿度和脏污的影响
试品受潮脏污后，套管表面会产生泄漏电流，使得正接线测得的tan δ值偏小，反接线测得的tan δ值偏大。

因此在进行套管介损试验时，应尽可能选择在湿度不大于65%的环境下进行，湿度较大或脏污严重时，应采取表面清洁、干燥等措施消除缺陷后再进行试验。

但不可采用加装屏蔽环的方式，这样会改变套管表面的电场分布，导致试验数据失真[2]。

2.4 电场干扰
当被试套管周围有带电设备时，套管与带电部分之间会形成耦合电容，从而在试品上产生一干扰电流，此电流会改变桥臂间的平衡，造成tan δ值偏大或偏小。

一般来说，正接线的抗干扰能力比反接线强，在实际工作中多采用正接线方式。

2.5 磁场干扰
当测量仪靠近大电流母线、电抗器、阻波器等漏磁通较大的设备时，可能会受到磁场干扰，因此在实际测量过程中，应尽量远离带电设备。

2.6 “T型”网络干扰
前面已提到，套管电容一般就几百皮法，试验时套管附近的设备、基础构架、梯子、试验人员、导线、车辆等均会产生杂散电容，改变套管周围的电场分布，影响试验结果的准确性。

因此在试验过程中，应尽量使套管周围无杂物，试验人员应尽可能远离被试套管。

3 tan δ负值分析
2019年5月，在110 kV余姚变综合大修期间，需更换某110 kV进线穿墙套管。

在新套管安装前，试验人员对三相套管进行了介质损耗试验，试验结果如表2所示，发现A相套管tan δ测量值为负值。

在排除了设备、接线、环境等因素影响后，试验人员认为可能是套管受潮引起。

在对套管表面进行清洁、干燥处理数次后，tan δ值恢复正常。

下面从理论角度来简要分析湿度对套管介损的影响，图2给出了套管介损试验的简化等值电路和相量图。

图2中，R1和R2为套管表面的分布电阻，C1和C2为套管电容层间的分布电容，C12为电容层与套管表面的等效电容，Ce1和Ce2为杂散电容，R3为电桥可变电阻，IN为标准电容所在桥臂电流。

从图中可以看出，当套管表面脏污或湿度较大时，套管表面会产生较大的泄漏电流而出现分流现象。

在分流电流I12的作用下，tan δ测量值就会变小，严重时就会出现零值或负值现象。

在变电站中，一般都是利用绝缘绳索将套管悬吊起来进行介损试验。

但近期我单位在对3个新购入的穿墙套管进行交接试验时，发现三相套管tan δ测量值均为负值。

在排除了温湿度、脏污、电磁场等因素的影响后，我们认为绝缘绳索同样会改变套管周围的电场分布，形成“T型”干扰网络。

在更换了专用的套管支架后进行试验，试验结果合格。

4 结论
本文通过介绍穿墙套管介损试验，得出以下几点结论：
（1）测量带末屏穿墙套管，应采用正接线方式;
（2）湿度、脏污、电磁场、“T型”网络等均可能导致tan δ为负;
（3）在条件允许的情况下，介损试验应在专用的套管支架上进行，不同的试验位置均可能导致不同的测量结果。

[参考文献]
[1] 周榆晓，刘璐，刘旸，等.穿墙套管故障分析及解决措施[J].东北电力技术，2017，38（9）：43-46.
[2] 陈天翔，王寅仲.电气试验[M].北京：中国电力出版社，2005.
[3] 张晓蓉.高电压技术[M].2版.北京：中国电力出版社，2014.
[4] 国家电网公司人力资源部.国家电网公司生产技能人员职业能力培训专用教材：电气试验[M].北京：中国电力出版社，2010.
[5] 电力设备预防性试验规程：DL/T 596—1996[S].
收稿日期：2020-04-03
作者简介：程勇（1990—），男，安徽太湖人，工程师，从事变电检修与电气试验工作。