近期收到不少電力運(yùn)維企業(yè)、電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)的咨詢，核心聚焦兩個(gè)問(wèn)題：一是日常變壓器絕緣監(jiān)測(cè)工作中，怎么通過(guò)介質(zhì)損耗角正切值的變化規(guī)律開(kāi)展絕緣老化分析，提前識(shí)別絕緣故障風(fēng)險(xiǎn)，降低非計(jì)劃停機(jī)概率；二是現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展的介損測(cè)試需要滿足哪些規(guī)范要求，出具的測(cè)試報(bào)告才能符合監(jiān)管核查的標(biāo)準(zhǔn)。這兩個(gè)問(wèn)題剛好覆蓋了B端企業(yè)的運(yùn)維降本需求和G端機(jī)構(gòu)的合規(guī)監(jiān)管需求，接下來(lái)我們結(jié)合tgδ測(cè)試原理、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試應(yīng)用和合規(guī)要求做系統(tǒng)性梳理。

一、tgδ測(cè)試原理與介質(zhì)損耗角正切值的核心定義

tgδ測(cè)試原理的核心是基于交流電場(chǎng)下絕緣介質(zhì)的極化特性：當(dāng)交流電壓施加到絕緣介質(zhì)兩端時(shí)，通過(guò)介質(zhì)的電流可以分為無(wú)功的電容電流分量和有功的泄漏電流、極化損耗電流分量，兩個(gè)分量的夾角*是介質(zhì)損耗角，介質(zhì)損耗角正切值*是有功分量和無(wú)功分量的比值【1】。這個(gè)參數(shù)的核心優(yōu)勢(shì)是不受試品的幾何尺寸、容量大小影響，只和絕緣介質(zhì)本身的材料特性、老化程度、受潮情況相關(guān)，因此是絕緣狀態(tài)評(píng)估的核心指標(biāo)之一。

很多新手測(cè)試人員會(huì)混淆介質(zhì)損耗值和介質(zhì)損耗角正切值，實(shí)際上后者才是判斷絕緣狀態(tài)的通用參數(shù)，不同容量、電壓等級(jí)的變壓器可以直接用介質(zhì)損耗角正切值的閾值做橫向?qū)Ρ龋恍枰~外換算。無(wú)論是油紙絕緣還是SF6氣體絕緣的電力設(shè)備，介質(zhì)損耗角正切值的變化都能直觀反映內(nèi)部絕緣的劣化趨勢(shì)，這也是tgδ測(cè)試原理能廣泛應(yīng)用于各類高壓設(shè)備試驗(yàn)的核心原因。

二、介損測(cè)試在變壓器絕緣監(jiān)測(cè)中的典型應(yīng)用場(chǎng)景

變壓器的絕緣系統(tǒng)以油紙絕緣、SF6氣體絕緣為主，兩種絕緣介質(zhì)的老化特征都可以通過(guò)介損測(cè)試快速識(shí)別，因此介損測(cè)試是變壓器絕緣監(jiān)測(cè)的常規(guī)項(xiàng)目，覆蓋三大應(yīng)用場(chǎng)景：首先是新設(shè)備投運(yùn)前的交接試驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)備運(yùn)輸、安裝過(guò)程中是否出現(xiàn)絕緣受潮、損傷的問(wèn)題；其次是運(yùn)行中的年度預(yù)防性試驗(yàn)，跟蹤介質(zhì)損耗角正切值的年度變化趨勢(shì)，開(kāi)展常態(tài)化絕緣老化分析；第三是故障后的診斷試驗(yàn)，結(jié)合油色譜、局部放電等測(cè)試結(jié)果，定位故障點(diǎn)的位置和老化嚴(yán)重程度。

不少運(yùn)維班組反饋，傳統(tǒng)的介損測(cè)試設(shè)備重量大、附件多，外出作業(yè)需要攜帶3箱以上的設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間超過(guò)20分鐘，遇到惡劣天氣很容易出現(xiàn)測(cè)試誤差。針對(duì)油紙絕緣變壓器的絕緣油介損測(cè)試，太乙絕緣油介損測(cè)試儀支持0℃到120℃范圍內(nèi)的精準(zhǔn)測(cè)試，內(nèi)置自動(dòng)溫度校準(zhǔn)模塊，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)不需要額外配置恒溫箱，只需要取40ml油樣即可在5分鐘內(nèi)完成測(cè)試，測(cè)試精度符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，整機(jī)重量不到5kg，一體化設(shè)計(jì)不需要額外附件，開(kāi)機(jī)即可測(cè)試，大幅降低了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的難度，適合運(yùn)維班組外出作業(yè)使用。針對(duì)SF6絕緣變壓器、GIS組合電器的絕緣測(cè)試，司南SF6綜合測(cè)試儀可同步完成SF6氣體濕度、分解物、介損相關(guān)參數(shù)的測(cè)試，無(wú)需多臺(tái)設(shè)備切換作業(yè)，測(cè)試效率較傳統(tǒng)設(shè)備提升40%以上，適合大規(guī)模設(shè)備巡檢使用。

三、介質(zhì)損耗角正切值與絕緣老化分析的關(guān)聯(lián)邏輯

絕緣老化的本質(zhì)是絕緣材料在電場(chǎng)、熱、機(jī)械應(yīng)力、化學(xué)腐蝕的多重作用下，分子鏈斷裂、雜質(zhì)增多、受潮劣化的過(guò)程，這些變化都會(huì)直接反映在介質(zhì)損耗角正切值的變化上。根據(jù)行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，正常運(yùn)行的110kV及以上電壓等級(jí)油紙絕緣變壓器，20℃下的絕緣油介質(zhì)損耗角正切值通常不超過(guò)0.5%，絕緣紙的介質(zhì)損耗角正切值通常不超過(guò)0.8%【2】。

開(kāi)展絕緣老化分析時(shí)，不能只看單一溫度下的測(cè)試值，還要結(jié)合介質(zhì)損耗角正切值的溫度系數(shù)、年度變化率兩個(gè)核心指標(biāo)判斷：如果介質(zhì)損耗角正切值從20℃升高到70℃時(shí)的增長(zhǎng)幅度超過(guò)2倍，大概率是絕緣油劣化產(chǎn)生的酸性物質(zhì)、或者外界侵入的水分導(dǎo)致的絕緣老化；如果年度測(cè)試的介質(zhì)損耗角正切值同比增長(zhǎng)超過(guò)30%，排除測(cè)試誤差的影響后，可初步判斷絕緣老化速度加快，需要縮短試驗(yàn)周期，增加其他測(cè)試項(xiàng)目驗(yàn)證。

2023年某地市供電公司對(duì)下轄87臺(tái)35kV及以上主變開(kāi)展春季預(yù)防性試驗(yàn)，在變壓器絕緣監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)用太乙絕緣油介損測(cè)試儀開(kāi)展介損測(cè)試，發(fā)現(xiàn)2臺(tái)運(yùn)行12年的110kV主變的絕緣油介質(zhì)損耗角正切值達(dá)到1.2%，同比上年增長(zhǎng)47%，溫度系數(shù)達(dá)到3.2倍。后續(xù)開(kāi)展絕緣老化分析，結(jié)合油色譜測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)油中酸值達(dá)到0.2mgKOH/g，糠醛含量也超過(guò)閾值，確認(rèn)是絕緣油老化、絕緣紙初步降解導(dǎo)致的問(wèn)題，及時(shí)安排停電換油和干燥處理，避免了后續(xù)可能發(fā)生的絕緣擊穿事故，減少直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)600萬(wàn)元。

四、介損測(cè)試的合規(guī)要求與結(jié)果管理

對(duì)于政府監(jiān)管部門、第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，介損測(cè)試的流程、設(shè)備、人員都需要符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，測(cè)試結(jié)果才能作為監(jiān)管核查、資質(zhì)認(rèn)定的有效依據(jù)。目前國(guó)內(nèi)介損測(cè)試相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要包括GB 50150《電氣裝置安裝工程 電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》、DL/T 596《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》、DL/T 421《電力用油體積電阻率測(cè)定法》等【3】，明確要求測(cè)試設(shè)備需要經(jīng)過(guò)法定計(jì)量機(jī)構(gòu)的校準(zhǔn)，測(cè)試人員需要具備高壓試驗(yàn)特種作業(yè)資質(zhì)，測(cè)試過(guò)程需要記錄環(huán)境溫度、濕度、測(cè)試電壓、測(cè)試時(shí)間等關(guān)鍵參數(shù)，測(cè)試報(bào)告需要有測(cè)試人員、審核人員的簽字確認(rèn)。

太乙絕緣油介損測(cè)試儀、司南SF6綜合測(cè)試儀均已通過(guò)*法定計(jì)量機(jī)構(gòu)的校準(zhǔn)，測(cè)試數(shù)據(jù)可溯源，設(shè)備內(nèi)置的報(bào)告生成模塊可自動(dòng)記錄測(cè)試時(shí)間、環(huán)境參數(shù)、測(cè)試人員信息、測(cè)試原始數(shù)據(jù)，不可隨意篡改，符合監(jiān)管部門對(duì)檢測(cè)報(bào)告可追溯、可核查的要求，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各地電力監(jiān)管部門的抽檢、第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)的委托試驗(yàn)場(chǎng)景。針對(duì)需要出具CMA認(rèn)證報(bào)告的檢測(cè)場(chǎng)景，兩款設(shè)備的測(cè)試結(jié)果均可直接作為報(bào)告的有效支撐數(shù)據(jù)，不需要額外的校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換。

不管是B端電力運(yùn)維企業(yè)開(kāi)展變壓器絕緣監(jiān)測(cè)、絕緣老化分析，還是G端監(jiān)管機(jī)構(gòu)開(kāi)展合規(guī)核查、標(biāo)準(zhǔn)落地，介質(zhì)損耗角正切值都是核心的評(píng)估參數(shù)，掌握tgδ測(cè)試原理、規(guī)范開(kāi)展介損測(cè)試、合理應(yīng)用測(cè)試結(jié)果，能夠有效提升電力設(shè)備的運(yùn)維效率，降低設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

【1】 電力設(shè)備絕緣試驗(yàn)技術(shù)手冊(cè)

【2】 變壓器絕緣老化診斷與壽命評(píng)估導(dǎo)則

【3】 電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程