變電站500kV均壓電容器介質損耗超標的原因分析

陳積會

（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東 江門 529000）

變電站500kV均壓電容器介質損耗超標的原因分析

陳積會

（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東 江門 529000）

變電站500kV均壓電容器存在一定程度的介損超標問題，對此有必要以試驗的方式對均壓電容器的介質損耗進行測量，深入分析介質損耗問題，通過多重數據的分析來總結介損超標的原因。

變電站；500kV均壓電容器；介質損耗；超標；原因分析

0 前言

500kV電力系統屬于高壓系統，通過介損試驗，測試tanδ-U曲線，可以更為精準、客觀地反饋出電氣設備的現實特征、絕緣程度等，我國相關法律法規已經對均壓電容器損耗角做出了明確規定，并明確指出了變電站現場有必要進行介損試驗，同時通過測試tanδ-U曲線，從而得出電容器的絕緣水平，進而判斷整個電力系統的運行狀態。

1 電容器介質損耗的測量原理

介質損耗因數是對高壓線路中電容器絕緣度檢測、測量的關鍵指標，在測算出介損值的同時來得出絕緣體有無進水、受潮、受腐蝕等問題。長期的實踐證明，如果實驗現場出現了高強電壓、磁場等的擾動，則個別均壓電容器則可能產生Carton效應，介質損耗試驗通常只適合于高壓電力系統。

介質損耗測量中一般是將絕緣介質視作一個并聯電路，由等值電阻R、電容C并聯而成，這樣通過絕緣介質的電流I也主要由兩大部分構成，它們分別是流經電阻與電容的IR、IC，他們分別為有功電流與無功電流。其中介損P同損耗角δ之間存在一定關系：

P=UIR=UICtanδ=U2?Ctanδ

Tanδ-----介質損耗因數

P------介質損耗

U-----被測電容器交流電壓大小

?--------電源角頻率

具有合格絕緣度的tanδ具有相對的穩定性，不會由于外部電壓的上升而對應增加，如果絕緣體中存在某種問題，例如：出現了氣體孔隙、間隙等，就意味著tanδ會受到電壓變化的影響。

2 500kV均壓電容器介質損耗實驗

2.1 介質損耗常規性實驗

主要圍繞500kV變電站的均壓電容器開展介質損耗試驗，具體選擇正接線實驗法，具體按照以圖1所示來接線。

經試驗得出：其中5012號與5013號斷路器的均壓電容器介損值有所變化，超出了正常的實驗數據，其中Α相兩端、B、C相TΑ側的介損值遠遠超出以往每年的實驗數據，此電容器采用油紙絕緣材料，所得出的tanδ值已經超出了0.5%，超出了規定數值。

2.2 高壓介質損耗試驗

實際的電容器介損實驗開展過程中，測量出的介質損耗量超出常規標準的情況屢次發生，經過綜合分析得出，出現這種現象主要是由于實驗現場周圍存在多種干擾性因素，例如：強電場、強電壓等，它們將釋放出大量的干擾性因子，會對電容器絕緣度的準確判斷帶來不利影響。

對此，相關實驗人員于試驗現場重新鏈接處一個介損試驗電路，配置了調壓器，并進入單頻調壓模式，將頻率設置為50Hz，經過檢測得出，介損數值小于0，從而可以得出被試驗現場有大量的干擾性因素，例如：強磁場、強電場等，而且實驗電壓不能有效抵抗這種不良干擾，才導致了介損數值較低，趨向于負值的情況。如果將頻率調高10Hz，并對應提高試驗電壓，所測出的介損數值則顯著下降。總的來看，均壓電容器是因為受到絕緣介質Garton效應的影響，才出現了高壓介損抄表現象。

對于此問題，決定開展抗干擾高壓介損實驗，根據實驗現場的具體條件，決定采用標準電容器，電壓等級：160kV，具體采用以下接線模式（見圖2）。

圍繞電容器進行介損測試，具體的測算方法為：分別對其進行升壓、降壓，然后分別對應測出不同電壓等級下的介損值，根據試驗得出的數據，對應繪制出均壓電容器的tanδ-U曲線，通過分析曲線圖總結出：試驗電壓上升時，介損tanδ下降；相反，如果試驗電壓處于平衡狀態，介損值也逐漸趨向穩定。

2.3 實驗數據與結論分析

參考上面的實驗過程、得出的數據以及所繪制出的tanδ-U曲線，綜合分析能夠得出：選擇抗干擾技術，頻率設定：50+1/-1Hz，電容器電壓調高，介損值tanδ慢慢下降，電壓值為50kV時，介損值則逐漸趨向于平穩，電壓值較高時所測出的介損值控制在0.5%以下，試驗發現即便試驗電壓的升與降，都不會對被檢測電容器的電容量帶來較大影響，這意味著被測試的電容器絕緣性能佳，這是因為油紙絕緣電容器出現了Garton效應，使得絕緣介質內的帶電雜質布局結構發生變化。

當電力系統處于常規狀態時，高壓斷路器的兩極則在相同電位，長期的運轉，由于電容器內部有大量的帶電粒子，在紙纖維的阻礙、控制下，這些帶電粒子將游動在介質內，通常來說低試驗電壓狀態下，介損值會明顯上升。相反，實驗電壓逐漸上升時，紙纖維則不會產生過大的阻礙功效，帶電粒子此時則能朝著電容器的兩極慢慢聚集，帶電粒子不會產生過大的做功作用，對應的介損值也隨之下降。當試驗性電壓持續上升時，帶電粒子則能夠聚集在電容器的兩端，對應的介損也將處于平穩狀態。

通過上述實驗能夠看出，一般狀態下的均壓電容器介損實驗，如果有介損值超標問題，就應該試著通過提升實驗電壓來開展介損測試。如果試驗電壓較高，對應的介損值較低，且達到規程值以下，此時試著提升電壓，如果介損值依然處于平衡狀態，就認定出現了Garton效應，對此能夠得出各項電氣設備絕緣性能處于正常狀態。

3 均壓電容器介質損耗超標原因分析

500kV均壓電容器，介損主要包括：內部連線損耗、介質損耗兩大部分。電容器額定電流相對較小，其中連線的電阻也相對較小，對應的線損也較小，使得介損為主體損耗，介損同時又具體包括以下幾大類：電容器紙損耗、局部放電損耗等。其中Garton效應也是影響電容器介損的一大因素，該效應的具體原理為：內含紙的絕緣介質內，介損值會受到電壓高低的影響，通常來說電壓值越低，對應的介損值變化幅度越大，出現這種現象主要是紙纖維的阻礙性作用。低電壓狀態下，介質內部存在細小的雜物、雜質，這些雜塵逐漸游動在介質空間內，導致極化損耗對應上升，相反，電壓升高時，微小雜質聚集在電極兩側，對應的介質損耗值則將下降，電容器正是因為受到Garton效應的影響，才導致其測出的介損值無法客觀地折射出設備的運行狀態，從而需進行高壓介損測試，同時，測繪出tanδ-U曲線，通過觀察曲線的變化對應得出精準結論。

4 總結

介損因數是用來評判均壓電容器絕緣度的關鍵指標，介損值的高低能夠反映出絕緣體的絕緣質量，經過多重試驗以及tanδ-U曲線的繪制，最終得出結論：被檢測的均壓電容器由于受到各種內外因素的干擾，產生的Garton效應等的影響，從而導致了介質損耗超標問題。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.126