35kV油浸電抗器電容量測試方法探討

1、    35kv油浸電抗器電容量測試方法探討    周克祥摘要：探討35kv油浸電抗器電容量的測試方法，以便確定電抗器電容量與出廠值比較是否符合要求和進(jìn)一步確認(rèn)測試數(shù)值的準(zhǔn)確性。關(guān)鍵詞：油浸電抗器電容量介損交流耐壓中圖分類號：tm471文獻(xiàn)標(biāo)識碼： a引言根據(jù)電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)gb50150-2006及江蘇省電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程的要求，對35kv及以上油浸電抗器，必須測量其繞組連同套管的介損。以500kv某變電站最近安裝的#4油抗為例，我們對其進(jìn)行了介損測試，由于測試設(shè)備采用了m8000型電橋，在測試介損的同時，相應(yīng)地測試出其電容量。現(xiàn)對其電容

2、量的測試和計(jì)算做一些探討。#4油抗的銘牌及主要技術(shù)參數(shù)：安裝位置 35kv4#油抗出廠編號 75911 生產(chǎn)廠家 mssin electric co.ltd額定電壓(v) 34500 額定電流(a) 1004額定容量(kvar) 60000 額定阻抗() 19.3表 1#4油抗的繞組結(jié)線圖：一、試驗(yàn)結(jié)果我們對#4油抗進(jìn)行了介損試驗(yàn)后，便形成正式的交接試驗(yàn)報告?，F(xiàn)將有關(guān)其介損試驗(yàn)報告摘錄如下：測量儀器 m8000電橋 設(shè)備名稱 #4油抗天氣: 晴 溫度:28 oc濕度:60%項(xiàng) 目 ce (pf) v試 (kv) cx (pf) tg（%） cx誤差（%）unu對vw及地 4200 10 493

3、8 0.163 17.57vnv對uw及地 4100 10 5026 0.156 19.67wnw對uv及地 4100 10 4856 0.156 18.44表 2ce誤以為是鐵芯接地時繞組連同套管的額定電容量(事實(shí)上鐵芯未接地)；v試介損試驗(yàn)時所施加的工頻電壓（事實(shí)上鐵芯接地）；tg油抗介損現(xiàn)場試驗(yàn)值（事實(shí)上鐵芯接地）；cx油抗電容量現(xiàn)場試驗(yàn)值（事實(shí)上鐵芯接地）。表3-5均以此為參照。二、試驗(yàn)結(jié)果的比較及分析雖然規(guī)程對油抗的電容量無要求，但依據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)：對于絕緣合格的大容量電抗器，其電容量誤差應(yīng)不超過±5%。那么是何種原因造成油抗電容量誤差接近20%呢？首先，考慮到三期該50

4、0kv變電站#1主變擴(kuò)建工程共安裝4臺同型號、同容量且同廠家的35kv油抗，將其進(jìn)行橫向比較，相應(yīng)的有關(guān)介損及電容量的現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)的報告表格摘錄如下：測量儀器 m8000電橋 設(shè)備名稱 #1油抗天氣: 晴 溫度:30 oc濕度:57%項(xiàng) 目 ce (pf) v試 (kv) cx(pf) tg（%） cx誤差（%）unu對vw及地 4700 10 4840 0.167 2.98vnv對uw及地 4700 10 4895 0.185 4.15wnw對uv及地 4700 10 4758 0.186 1.23表 3測量儀器 m8000電橋 設(shè)備名稱 #2油抗天氣: 晴 溫度:31 oc濕度:54%項(xiàng)

5、目 ce (pf) v試 (kv) cx(pf) tg（%） cx誤差（%）unu對vw及地 4500 10 4667 0.153 3.71vnv對uw及地 4800 10 4709 0.164 -1.89wnw對uv及地 4500 10 4652 0.162 3.38表 4測量儀器 m8000電橋 設(shè)備名稱 #3油抗天氣: 晴 溫度:30 oc濕度:51%項(xiàng) 目 ce (pf) v試 (kv) cx (pf) tg（%） cx誤差（%）unu對vw及地 4700 10 4854 0.160 3.28vnv對uw及地 4800 10 4933 0.144 2.77wnw對uv及地 4700 1

6、0 4805 0.158 2.23表 5比較表1-5，可總結(jié)出以下四個特點(diǎn)：1)、#1-4油抗三相的介損現(xiàn)場試驗(yàn)值較平衡，且通過溫度換算公式進(jìn)行近似計(jì)算，其與出廠值均很接近；2)、#4油抗電容量誤差較大，而#1-3油抗誤差較小，均在經(jīng)驗(yàn)值±5%以內(nèi)；3)、#1-3油抗的u、v、w三相的電容量出廠值均在4650±150pf范圍內(nèi)，而#4油抗u、v、w三相的電容量出廠值卻在4150±50pf范圍內(nèi)；4)、#1-4油抗三相的電容量現(xiàn)場試驗(yàn)值較接近。綜合上述四個特點(diǎn)，易造成#4油抗本體存在某種缺陷的錯誤判斷。但由經(jīng)驗(yàn)可知，以往500kv變電所同型號、同容量、同廠家且同期安

7、裝的35kv油抗最少有3臺。調(diào)出已投運(yùn)的5座500kv變電所同型號、同容量、同廠家且同期安裝的油抗試驗(yàn)報告進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)同一變電所其幾臺油抗的電容量及介損數(shù)值均十分接近（盡管以前均未填寫電容量誤差值，原因是廠家未出具鐵芯接地時出廠試驗(yàn)的電容值且規(guī)程無此要求），第4條特點(diǎn)又事實(shí)上證明了這一經(jīng)驗(yàn)理論。同時又因?yàn)椋海?）4臺油抗的交流阻抗和直流電阻測試數(shù)值均十分接近且與出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)極為吻合；（2）介損值經(jīng)過溫度換算，其數(shù)值同樣與出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)較接近；（3）4臺油抗一分鐘工頻耐壓試驗(yàn)均全部通過；（4）4臺油抗絕緣電阻測試值均符合規(guī)程要求；（5）4臺油抗油試驗(yàn)全部合格且油抗油位及油溫相近，即35kv油抗的

8、交接試驗(yàn)全部合格，作為施工單位又完全可以下產(chǎn)品合格的結(jié)論。那又如何解釋500kv該變電站三期擴(kuò)建安裝的同型號、同容量、同廠家的4臺油抗電容量誤差相差如此之大呢？這很自然地使人聯(lián)想到有可能是廠家出廠試驗(yàn)報告填寫有誤，經(jīng)與日本日新電力有限公司（nissinelectricco.,ltd）聯(lián)系，廠家指出試驗(yàn)報告中的電容量實(shí)際上指的是油抗的靜電容量，油抗被測試相的靜電容量是指在鐵芯不接地和非被測試相繞組短路并與大地相連時被測試相與大地之間的電容量。因此可以看出廠家油抗靜電容量的測試條件與我們規(guī)程要求的油抗電容量的測試條件的唯一區(qū)別在于鐵芯是否接地。但從廠家出具的試驗(yàn)報告“measurement of

9、winding dielectric loss and capacitance”這一英文闡述中很容易使人誤解為出廠報告中所提供的電容量是在我們規(guī)程要求的試驗(yàn)方法（testmethod）下測試出來的，因?yàn)樵谠囼?yàn)方法的闡述中它并沒有提到鐵芯是否接地（coreconnectedtoearthornot），同時我們認(rèn)為日新公司對電抗器的出廠試驗(yàn)是嚴(yán)格按照中方合同要求執(zhí)行的，試驗(yàn)方法自然參照中國慣例，即油抗做介損試驗(yàn)時鐵芯一定會接地。因此用完全不同的試驗(yàn)方法測試出的電容量進(jìn)行比較自然會引起誤解。為了使試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有可比性和論證廠家出廠數(shù)據(jù)的真實(shí)性，我們按照廠家傳真過來的試驗(yàn)方法即在鐵芯不接地時測試油抗的靜

10、電容量，對油抗進(jìn)行了重新測試，以#4油抗為例，試驗(yàn)測量結(jié)果如下表：測量儀器 m8000電橋 設(shè)備名稱 #4油抗天氣: 晴 溫度:10 oc濕度:43%項(xiàng) 目 ce(pf) v試(kv) cx(pf) tg（%） cx誤差%unu對vw及地、core懸空 4200 10 4241 0.115 0.98vnv對uw及地、core懸空 4200 10 4284 0.115 2.00wnw對uv及地、core懸空 4100 10 4168 0.113 1.67表 6ce誤以為是鐵芯接地時繞組連同套管的額定電容量(事實(shí)上鐵芯未接地)；v試介損試驗(yàn)時所施加的工頻電壓（事實(shí)上鐵芯未接地）；tg油抗介損現(xiàn)場試

11、驗(yàn)值（事實(shí)上鐵芯未接地）；cx油抗電容量現(xiàn)場試驗(yàn)值（事實(shí)上鐵芯未接地）。由此可看出#4油抗的電容量誤差在經(jīng)驗(yàn)值±5%范圍內(nèi)，且其余3臺用同樣的方法測試，電容量也更接近油抗出廠試驗(yàn)的電容量值，誤差也更小了。同時進(jìn)一步推論：在鐵芯接地的情況下，我們按規(guī)程的試驗(yàn)方法測出的電容量是正確的和有效的。三、推論的證明對35kv油抗介損及電容量的測試，gb50150-2006及江蘇省電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程均要求鐵芯和非被試相繞組必須接地，且業(yè)主徐州電業(yè)局在預(yù)試和大修時，同樣要參照此要求對油抗進(jìn)行介損試驗(yàn)，如果只提供靜電容量就失去了參考價值，況且廠家已提供了此數(shù)據(jù)。因此證明推論的正確性即證明我們

12、按規(guī)程要求所測試的油抗電容量數(shù)據(jù)的是否準(zhǔn)確就很有必要。另外，從理論上講，對于大容量的油抗進(jìn)行介損試驗(yàn)，只能檢查出它們普遍的絕緣狀況，而不容易發(fā)現(xiàn)可能存在的局部缺陷，而交流耐壓試驗(yàn)是鑒定油抗絕緣強(qiáng)度最有效的方法，特別是考核油抗主絕緣的局部缺陷。實(shí)際上每一項(xiàng)交接試驗(yàn)項(xiàng)目對反映絕緣介質(zhì)的各種缺陷的特點(diǎn)及靈敏度盡管各不相同，但對各項(xiàng)交接試驗(yàn)結(jié)果決不能孤立地、單獨(dú)地對絕緣介質(zhì)作出試驗(yàn)結(jié)論，而應(yīng)將各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果全面地聯(lián)系起來，進(jìn)行全面的分析、比較，才能作出科學(xué)的結(jié)論。因此，為進(jìn)一步考核油抗的絕緣，日新公司對油抗做了加壓試驗(yàn)（separate-sourcevoltagewithstandtest）即我們通常所

13、指的交流耐壓試驗(yàn)，唯一的區(qū)別在于日新公司使用的電源頻率為60hz，而我們施加的是工頻電壓而已。日新公司加壓試驗(yàn)方法表述是：testvoltagewillbeappliedtobothendsandonewindingterminalstoearth（otheralllineterminals，tank，andcoreconnectedtoearth）。這與我們現(xiàn)場做油抗介損試驗(yàn)的試驗(yàn)方法完全一致，只不過試驗(yàn)電壓較高罷了。而我們所做的10kv介損試驗(yàn)完全可理解為是對油抗進(jìn)行的外施10kv工頻電壓試驗(yàn)，這在理論上是完全可行的，只要獲得試驗(yàn)電壓、一次充電電流和電源頻率這三個數(shù)據(jù)就能從理論上推導(dǎo)出油抗

14、的電容量，這也為證明推論的正確性提供了行之有效的途徑。僅以#4油抗為例，摘錄廠家試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：設(shè)備名稱 #4油抗環(huán)境溫度：14 oc油溫: 17 oc 濕度: 60%頻率：60hz試驗(yàn)電壓（kv） 試驗(yàn)時間 充電電流（ma）85 1min u 160v 162w 156表 7試驗(yàn)回路（testcircuit）：根據(jù)廠家提供的試驗(yàn)電壓（et）以及充電電流（io）的數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出鐵芯接地時的電容量，其計(jì)算公式和結(jié)果如下：計(jì)算公式：c= io/（*et）= io/（2*f*et）= io/（2*60hz*et）計(jì)算結(jié)果如下表：測量相別 試驗(yàn)電壓 充電電流 計(jì)算結(jié)果 現(xiàn)場測量值 電容誤差unu對vw、core及地 85kv 160ma 4993 pf 4938 pf +1.1%vnv對uw、core及地 85kv 162ma 5056 pf 5026 pf +0.6%wnw對uv、core及地 85kv 156ma 4868 pf 4856 pf +0.2%表 8因此可判定合同項(xiàng)下的#4油抗是正常的，同時論證了推論的正確性。其余3臺油抗的計(jì)算結(jié)果也同樣與我們現(xiàn)場測量值相一致。當(dāng)然，我們在現(xiàn)場對油抗進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)時，只要適時記錄下一次充電電流