探究500kV斷路器均壓電容器介質損耗超標

摘要：介質損耗也稱為介質損失，主要是指在電場作用下，由于介質電導和介質極化的滯后效應，在其內部引起的能量消耗。在我國目前變電站中，介質損耗因數已經成為了反映高壓斷路器端口并聯均壓電容器絕緣性的一項重要指標。本文通過對500kV斷路器均壓電容器介質損耗超標的相關問題進行介紹，從而實現對絕緣整體受潮以及劣化變質等缺陷的有效避免，以此來確保變電站的安全運行。

關鍵詞：500kV斷路器 電容器 介質損耗

在對斷路器均壓電容器介質損耗超標情況進行測試的時候，測試現場通常都會受到高電壓以及強磁場的干擾，加之一些進口的均壓電容器其本身存在Garton效應。在這種情況下，如果將測試的對象選為較低電壓下的相關介質損耗，那么其結果勢必會受到這些因素的影響，從而不能真實的對設備的絕緣狀態進行真實反映。因此，為了能夠正確判斷電容器的絕緣狀況，開展高電壓介質損耗試驗是必不可少的一項工作。

1 介質損耗角測量的意義

所謂介質損耗角，指的就是在交變電場的作用下，電介質內流過的電流相量和電壓相量之間的夾角的余角，簡稱介損角。在對斷路器均壓電容器介質損耗超標情況進行研究的過程中，為了使公式與數據的分析更為方便，在對絕緣進行設計的時候，都要注意絕緣材料的tanδ值，因為tanδ值會對均壓電容器的絕緣狀況進行全面的反映，而且可以通過測量tanδ=f（ф）的關系曲線來判斷從良狀態向劣化狀態轉化的進程，因此可以說，對tanδ的測量是電氣設備絕緣試驗中的一個基本項目。除此之外，通過研究溫度對tanδ值所產生的影響，還可以有效實現避免tanδ值為最大值的現象發生。由此可見，對介質損耗角的測量對均壓電容器介質損耗研究方面具有很重要的意義。

2 斷路器均壓電容器介質損耗問題及解決措施

介質損耗角對相關工作人員了解均壓電容器的絕緣狀況方面具有重要的意義，因此，為了確保介質損耗角能夠滿足均壓電容器運行的要求，就要針對其常見的損耗角正切tanδ偏大的情況進行系統的分析，從而采取科學合理的措施將其有效解決。

2.1 斷路器電容器損耗的產生及tanδ值容易偏大的原因 一般情況下，導致均壓電容器損耗產生的原因是因為極化損耗和電導損耗引起的。而tanδ值容易偏大的原因則是因為電容器浸漬中還有一定量的雜質，其中對tanδ值影響最大的就是離子雜質。

在液體介質正常工作的狀態下，其構成電導的因素主要包括液體介質本身所含有的分子和雜質的離子所構成的電導以及液體介質中所含有的膠體質點在吸附電荷之后所形成的帶電質點構成的電導兩種類型。在這里，我們著重分析前一種電導結構對均壓電容器損耗的影響。產生損耗的具體原因主要是在電容器當中，所涉及的元件極板之間會出現被固體介質多分隔出來的多個區域，而相關的離子會充斥在各個區域當中。在不存在外電場的情況下，這些區域中的離子沒有規律的分布，并不會對能量進行消耗，但是，一旦對其進行施加電壓，沿著電場方向，油中離子就會隨著電場方向的交替在這些區域中進行不間斷的運動，從而造成對能量的損耗。

目前，隨著斷路器斷口開端能力的逐步提高，其額定的電壓也會隨著增高。然而，從目前對產品的額定工作電壓下測量損耗的現狀來看，其選擇的對象都是較低的電壓，在這種條件下，tanδ值并不能夠真實的反映產品額定電壓下運行時的tanδ值，必定大于額定電壓時tanδ值。斷路器電容器的電容值特別小，也是導致它的tanδ值容易偏大的一個主要原因。除此之外，由于極性雜質的存在，隨著時間的增加，tanδ值也會逐漸變大。由于斷路器電容器的一些部件上附著一些雜質，這些雜質往往會溶于或者懸浮于液體中。隨著時間的推移，雜質由元件外部浸漬元件的介質之間，從而導致區域空間中的雜質就會不斷增多，介質的損耗也就會隨著增加，導致tanδ值越來越大。

2.2 tanδ值容易偏大的解決措施 通過上述對tanδ值容易偏大的原因進行分析，我們能夠知道，如果想要將此問題進行有效解決，必須要增加產品的清潔程度，只有將產品中所含有的離子雜質最大限度的降低，才能夠改善tanδ值容易較大以及隨時間越變越大的問題。具體的解決措施主要包括，從對金屬波紋管等零部件的清洗，因為其本身還有的雜質很容易溶于有機溶劑；對密封墊圈采用前處理方法以及在裝配過程中盡可能減少雜質混入產品的可能，比如說在油裝配、無法戴手套的時候，操作者手中的汗水就有可能混入溶劑中，從而對介質損耗造成影響。因此，在對tanδ值容易偏大的解決措施進行實施的過程中，對以上3個方面工作的控制是不容忽視的。

3 500kV斷路器均壓電容器現場高壓介質損耗試驗分析

3.1 500kV斷路器均壓電容器常規介質損耗試驗 在對500kV斷路器均壓電容器常規介質損耗試驗的過程中，主要是針對某公司500kV變電站1號主變壓器以及三側開關進行了檢修試驗工作，此均壓電容器主要為油紙絕緣，試驗中利用正接線的方法對其中的兩個斷路器的均壓電容器進行了常規10kV的介質損耗進行試驗的過程中，發現在對其試驗的結果中，兩個斷路器的某些位置所呈現出的介質損耗值均高于歷年的試驗數據，嚴重超出了該公司《電力設備交接和預防性試驗規程》中對斷路器斷口并聯電容器10KV電壓下tanδ值不超過0.5%的要求。

3.2 500kV斷路器均壓電容器高壓介質損耗試驗及分析 近幾年來，在某供電公司500KV斷路器均壓電容器高壓介質損耗試驗的預試工作中，電容器介質損耗超標的案例有好幾起。造成這種現象的主要原因是因為在試驗的現場存在高電壓以及強磁場的干擾，這些干擾都會影響到試驗人員對介質損耗超標電容器絕緣情況的判斷。因此，在對500kV斷路器均壓電容器高壓介質損耗試驗的過程中，為了有效防止這些因素所造成的干擾，采用高壓介質損耗電橋對現場的電容器進行正接線方式的抗干擾試驗，試驗接線如上圖所示：

在試驗中，對于電容器的選擇主要采用的是電壓等級為160kV的標準電容器，勵磁變壓器的高壓側電壓為100kV。同時，分別選擇介質損耗值超標和沒有超標的均壓電容器來對電容器的升高電壓和降低電壓條件下，各個電壓等級的介質損耗值進行測試。主要的測試數據如表所示：

根據上述試驗得出的數據結果可以看出，在電壓逐漸升高的時候，其介質損耗值tanδ呈現逐漸降低的趨勢，高試驗電壓下所測得的介質損耗值都沒有超0.5%。產生這種現象的主要原因是因為油紙如何絕緣性電容器本身發生了Garton效應，從而改變了電容器絕緣介質中所分布的帶電雜質的數量，在電容器正常運行的時候，這些雜質在各自區域當中運行受到紙纖維的阻攔，從而無法對能量進行消耗，從而使介質損耗不會出現特別明顯的變化。

根據以上所進行的試驗分析，不難看出，在進行常規10kV試驗電壓下均壓電容器的介質損耗試驗的時候，如果介質損耗的數值存在嚴重的超標現象，那么試驗人員可以考慮將試驗的電壓進行一定程度的提高。如果在電壓提高之后，介質損耗值仍然還是偏高，那么就可以認為是電容器本身發生了Garton效應，以此來判定設備的絕緣狀態良好。此外，為了確保設備的安全運行，增長其使用壽命，對其例檢的周期應該適當縮短。

4 結語

綜上所述，隨著我國電網發展腳步的不斷加快，電網電壓的等級以及短路電流水平也會越來越高，高壓設備的安全性和可靠性直接關系到電力系統的安全運行。因此，其在電力系統中的地位也越來越重要。為了確保能夠正確判斷電容器的絕緣狀況，電力部門就應該采取科學合理的測量預試方法，對高電壓介質損耗情況進行測量，做到對具體情況的全面掌握，以此來確保電力系統的安全穩定運行。

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