原创 变压器套管和分接开关的预防性维护？

Dinesh Chhajer 和 Matz Ohlen

Megger变压器测试系统总监

根据电力行业的工程师所做的研究和调查，大部分变压器的故障与套管和分接开关等配件的故障有关。因此这些配件的常规测试非常必要。本文中Dinesh Chhajer 和 Matz Ohlen讲述了如何使用介电频率响应（DFR）测量和动态电阻（DRM）测量这两种新技术，从而大大地提高套管和有载分接开关状态诊断的准确性。

简介

虽然大部分的变压器故障是由于绝缘击穿，但是触发击穿的事件有许多。例如，击穿可与老化、潮湿、污染、操作失误、配件及外围设备故障有关。有载分接开关和套管是两个很重要的电力变压器的配件，并且发现这两个配件的故障佔变压器的所有故障50%以上。

套管连接了变压器的绕组，它們同时提供了变压器外壳和绕组中心导体之间所需的绝缘。套管的绝缘会因老化、热效应、潮湿、污染和电应力而变差。套管绝缘的故障最终会导致变压器绝缘被击穿。有各种现场测试方法可对套管状态进行诊断，包括电容和介损测试、在线检测、红外扫描、油色谱分析和介电频率响应（DFR）。

有载分接开关（LTC）可使电压在不同的负载下保持恒定，在不中断负载电流的情况下，通过改变抽头的位置而改变调节绕组匝数的数量可实现。作为一种带电操作的机械设备，LTC的正确操作取决于正常运作的抽头选择开关、分接选择器、转换选择器、暂态电阻/电感以及良好的接触。评估LTC的状态需要进行详细的测试和维护，包括定期监测接触电阻、先闭后断操作、不同抽头的磨损、绝缘油质量、变比以及切换时间。

套管的介电频率响应测试

介电频率响应（DFR），也称作频域谱（FDS），使用在不同频率下的介损测试的方式来判断套管和电力变压器纸绝缘中的水含量。

套管大致可分为电容型套管和非电容型套管。电容型套管主要用于中压和高压场合，其油纸绝缘系统通常由油浸纸和少量的绝缘油构成。结构包括C1绝缘，也就是中心导体和C1层极板之间的绝缘。C1绝缘本身是中心导体到C1层极板之间多层绝缘的半导体材料和油浸纸构成的串联电容。

C2绝缘是指由C1层极板和连接到接地法兰的C2层极板之间的绝缘。电容式套管有末屏，用于连接和测量测试点。由于绝缘主要位于中心导体和末屏之间，DFR测试在测试C1绝缘时效果最佳。

额定电压为115 kV及以上的套管的DFR响应采用1 kV或更高的测试信号时效果最好。与介损测试一样，温度对DFR的结果也非常重要。推荐采用外界温度和变压器绕组温度的平均值作为套管的温度。DFR测量的频率范围通常从1000 Hz至几毫赫兹。最低频率的选择取决于绝缘的温度，如摄氏15 - 25度时最低频率采用1 mHz。在低温时，需要在更低频率进行测试，以得到较佳的精度。

高压套管的现场DFR测试结果

为了说明DFR测量在实际中如何进行，这里以Delta Wye变压器高压侧的三个套管作为被测对象。它们是西屋电气（Westinghouse）于1966年制造的O型套管。

Megger的IDAX300和VAX020 2 kV放大器是测试仪器，连接如图1所示。绝缘温度（环境温度和绕组温度的平均值）是摄氏28度。

图1：介电频率响应的套管连接图

介损和电容结果记录在表格1中。结果与铭牌的差别非常小，预示着套管的状态良好。

 表1：高压套管介损和C1电容的现场测试结果

DFR响应如图2所示。套管H1和H3的响应非常相似，套管H2在低频呈现出不同的响应。

图2：高压套管的介电频率响应。H1-黑色，H2-红色，H3-蓝色

三个套管油浸纸的水含量估算值彼此接近，小于1%说明绝缘较干燥。

表2：套管绝缘纸的水含量

 

图3显示了三个套管在不同频率下的介损值，以及状态良好的套管的出厂介损值。实际温度相关性小于工厂的平均值，说明绝缘干燥/状态良好。

图3: 60 Hz介损的温度相关性曲线

 

总结和结论

实际测试的结果表明DFR是实用价值高、可靠的套管状态诊断技术。它不仅能计算水含量，也可以计算介损的温度相关性以及进行绝缘模型分析。通过IDAX300和VAX020对三个高压套管进行测试，所得的数据表明绝缘状态良好，见表3。

表3：高压套管的状态分析

 

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