电力系统主变压器电压抽头和试验抽头

电力系统主变压器电压抽头和试验抽头

1. 试验抽头与电压抽头定义

国标 GBT4109-2022《交流电压高于1000V 的绝缘套管》对于试验抽头及电压抽头有如下定义： 3.38

试验抽头 test tap 测量抽头 measuring tap tanò抽头 tanò tap

一个易于从套管外面接线、与法兰或其他紧固器件绝缘并与电容式套管的一个外层极板相连的引线连接，以便在套管法兰接地时可以测量介质损耗因数、电容量及局部放电量。 注1:此抽头不使用时直接接地。

注2:试验抽头用于运行中的状态监测时，注意避免开路。 3.39

电压抽头 voltage tap 电位抽头 potential tap 电容抽头 capacitance tap

一个易于从套管外面接线、与法兰或其他紧固器件绝缘并与电容式套管的一个外层极板相连的引线，以便在套管运行时提供一个电压源。

注1:此抽头不使用时直接接地。

注2:此抽头也可用来测量损耗因数、电容量以及局部放电。 3.40

电压抽头的额定电压 rated voltage of the voltage tap

套管施加额定频率的额定相对地电压时，电压抽头提供给带有额定负荷的关联设备的电压最高值。 4.10 变压器套管的试验抽头

符合3.15规定的全部电容式变压器套管应设有3.38 所规定的试验抽头。考虑到用于测量变压器的局部放电，试验抽头的有关数值应不超过：

-对地电容10000 pF(对地电容的其他数值可由供需双方协议); 工频下测得的介质损耗因数(tanà) 为0.05。

过大的对地电容会分流局部放电电流，带来不可靠或有误导性的变压器局部放电测量结果。

从以上定义可以看出，无论时试验抽头还是电压抽头，都可以用于对套管的在线监测。在抽头不使用时，都需要直接接地。

2. 试验抽头及电压抽头的设计

某些型号的胶浸纸电容式套管可以配置试验抽头或电压抽头(二者选其一),其结构分别为：试验抽头(或称为试验端子，测量端子)

当采用试验抽头结构时，抽头与套管电容芯体的最外层电容屏(末屏)直接相连并通过小套管引出。套管电容C1为中心导体与末屏之间的电容， C2 为抽头与接地法兰之间的电容。通过接口适配器并连接外部测量装置，可用于对套管的在线监测。

当采用电压抽头结构时，抽头与套管电容芯体次末屏直接相连，并通过小套管引出。电容芯体最外层电容屏 (末屏)在内部连接至安装法兰并接地。套管电容C1 为中心导体与次末屏之间的电容，C2 为抽头与接地法兰之间的电容。通过接口适配器并连接外部测量装置，可用于对套管的在线监测。

通常套管的 C1 及 C2 为同一数量级。对于一只500kV 套管，当运行在最高电压Um下，其相对地电压为550kV/1.732≈318kV。如果接地回路开路，抽头上出现的瞬时电压： U=318*C1/(C1+C2)kV

可以看出该电压会远超抽头绝缘等级。

假设按照国标要求，C2取最大允许值10000PF, 套管主电容C1 通常为几百PF，抽头上出现的电压也会达到数千伏甚至数十千伏。无法实现接地回路开路的情况下套管仍可安全运行。

假设C1=500pF(500kV套管通常值)， C2=10000pF (标准最大值)，Ucz=318x500/(500+10000)=15.14kV。

如要把开路电压降到200-300V，C2的电容量要放大到远超标准要求的近1000000pF，在局放、介损测试时，C2 与试验测量装置并

联，会分流测试电流，以及形成滤波作用，会对局放、介损测试产生极大影响。

3. 试验抽头及电压抽头同时配置

如果同时配置试验抽头及电压抽头，如下图所示。

1. 在运行中，试验抽头接地，但如果电压抽头开路，电压抽头上的电压也必然会导致电压抽头对地击穿，与只有一个试验抽头的结果一样。

2. 当按规定在变压器出厂试验、验收试验、预防性试验时，需要进行套管的10kV电容量及介损测试：

● 测量主电容C1 及介损时，需要从电压抽头处进行接线，试验抽头接地。

● 测量电容 C2 及介损时，电压抽头及试验抽头均需接线，高压需接地。

试验过程中，如配有在线监测装置，需要预先拆除。相比于只有一个抽头的情况下，试验接线会变得复杂。

3. 在变压器局放试验时，套管最高对地试验电压为Um, 正常测试电压为1.5xUm/√3 ( 约 476kV)。

如从试验抽头接测试，而电压抽头开路，电压抽头上的电压必然会导致电压抽头击穿；如电压抽头用限压装置或接地，必然会导致试验抽头的测试有效性。

如从电压抽头进行测试，试验抽头接地，这样和只有一个试验抽头的电气接线结构就一样了。

4. 在线监测装置的应用 ● 套管在线监测装置相关标准

DLT 1432.1-2015 变电设备在线监测装置检验规范第1部分通用检验规范

DLT 1432.3-2016变电设备在线监测装置检验规范第3部分：电容型设备及金属氧化物避雷器绝缘在线监测装置。

对电容型设备绝缘在线监测装置有如下要求： 5.1 电容型设备绝缘在线监测装置 5.1.1 性能要求

电容型设备绝缘在线监测装置性能要求应满足表2要求。 Q GDW 1535-2015 变电设备在线监测装置通用技术规范 Q GDW 11556-2016 电容式套管绝缘在线监测装置技术规范 3.2

试验抽头 test tap

是一个容易从套管外面接线、与法兰或其他紧固器件绝缘并与电容式套管的一个外导电层相连的引线，用以在套管法兰接地时可以测量介质损耗因数、电容量及局部放电量。

3.3

试验抽头适配器 test tap adapter

试验抽头引出并接地的装置，用于监测装置与试验抽头的连接。 3.4

全电流 total current

在正常运行电压下，流过套管主绝缘的电流。 ● 套管在线监测方法

可以看出，无论是试验抽头还是电压抽头，如果用于对电容式套管的在线监测，在使用上没有本质的区别。对于在线装置的应用，需要关注以下几个方面：

1. 抽头引出的接地： - 可靠接地 - 本地接地

2. 接口适配器的要求： - 密封结构，避免受潮、污染

- 适当材质及工艺处理，避免电化学腐蚀 3. 在线监测信号的有效性、真实性。

4. 电抗器应用-电压与电流之间相角相差90° GIS 设备场合应用-VFT 的产生可能带来的影响

套管试验抽头目前满足安装套管在线监测装置的相关要求。如增加额外的电压抽头用于安装在线监 测，将使套管结构和试验接线更复杂，并且增加了一个开路点的风险。如果电压抽头接地回路开路，由于电压抽头悬浮产生的电压将超过抽头的绝缘等级，与试验抽头接地回路开路一样，套管将无法安全运行。所以，对于要接在 线监测的高压电容式套管，建议只配置试验接头，并采用接地可靠的监测装置。 如要接套管在线电压监控装置，电压装置应合理设置电压水平，工作电压，以保障套管安全运行。