500KV斷路器均壓電容器介質損耗超標分析

嚴智

【摘 要】在高壓斷路器并聯電容介質損現場測量當中，有著許多的問題存在，從而出現了很多500kV高壓斷路器電容器按試驗規程進行的介質損耗測量超標，但返廠試驗卻合格的事件。為了更好地解決上述問題，我們對現場試驗當中介質損耗結果和電壓變化關系、感應電場干擾、進行了一定探索，且使用了變頻、改變試驗電壓等措施進行現場的實驗，對南昌500kV變電站的斷路器斷口電容實施了介質損耗實驗。我們從現場得出的思路分析可以知道，具體改進的測試方式，從而對絕緣狀況判斷的設置有著一定的意義。

【關鍵詞】斷路器電容;介質損耗;現場試驗;測量

引言

超高壓SF6斷路器因為開斷的過程當中斷口恢復電壓的限制性，必須安裝斷口并聯電容器，進而提高故障開斷能力，改善斷路器滅弧性能。規程中要求對斷口電容進行例行試驗，其中的介質損耗對輸變電設備絕緣狀態以及能否長期穩定運行的一個重要參數反映。進行介質損耗的現場試驗測量，我們能夠發現電容器的絕緣受介質老化、受潮以及生產缺陷等因素影響。在運行工頻電壓的作用之下，斷路器電容介質的電流，大多為內部介質損耗電流和表面泄露電流，它們總的被叫做介質損耗。對于常規介質損耗測量的試驗，電源一般都是采用的工頻試驗變壓器調壓，此試驗電源對于變壓器容量有較高要求，才可以保證試驗電壓波形能夠更加理想，并且不能對試品使用反接線進行實驗。

一、常規介損試驗中常見問題分析

筆者依據一定的現場試驗，總結了斷路器電容器介損測量中常見的問題，比如：在進行現場介質損耗測量的高壓試驗過程當中，因為試品電容和周圍的帶電部分形成雜散電容間有一定耦合回路，工頻干擾源利用耦合回路在試驗電路中發生作用，讓平衡電橋電流有了變化，從而出現了測量值和實際值有一定誤差，測試不到真實的電容和介損值;測量電壓低于比斷路器的運行電壓，讓斷口并聯電容器有Garton的效應，不能反映運行時的絕緣的狀態;不一樣的環境溫度對電容器油和紙的綜合性能影響等各個方面。本文主要從上面幾個方面來分析問題原理并從中去研究和改善斷路器并聯電容和介損的具體試驗法。

1.1電場干擾消除和變頻的測量

在現場對斷路器并聯電容高壓介質損耗進行測量時，通常會有干擾源通過被試品和周圍的輸變電設備帶電部位的雜散的電容成回路對試驗結果造成影響，它的具體影響和兩者的運行狀況和間距以及截面存在關系。因為干擾源受到設備情況和環境等影響，有著一定的波動，運用傳統的“遠離干擾源” 等方法的方法有非常大的難度?，F場介質損耗測量有雜散信號的干擾性，最基本緣由是試驗電源頻率和系統一樣。所以在斷路器并聯電容介損測量當中，利用非工頻電源即異頻電源），通過試驗來采集數據經傅里葉變換后的濾波，對測量當中的工頻寄生回路信號徹底消除，徹底消除工頻干擾的信號源。

1.2斷路器電容器介損伴隨電壓變化分析

在變電站現場介質損耗的試驗當中，斷路器電容器試驗的具體數據普通常如下情況：按規定采取施加10kV試驗的電壓，tanδ測量值通常過高甚至是不達標;但伴隨試驗電源的加壓，介質損耗測量值慢慢下降并且符合規程條件。經相關文獻分析，在絕緣油當中浸漬膜紙復的合絕緣材料的斷口并聯電容器介損值和試驗電壓有以下關系：

極化現象（時間）：極化過程當中電導質一直的水平移動所成的能量損耗，讓極化過程中十分緩慢。Garton效應：因為斷路器并聯電容器體積很小，并且油中有一些導電雜質要充斥分隔的極板內。在一些低的場強下，電介質中的離子不能在半個周期內極板進行運動，離子能量也不能穿越電容器紙。所以在較高的試驗電壓之下，雜質離子在強電場作用集中吸附在電容器正負的極板，所以分散的導電雜質從電容紙單元空間當中來往的區間很大程度上減少極化損耗隨之有著很大的下降。由此可知，伴隨試驗電壓的增高介損測量值有明顯降低的情況發生。

二、現場介質損耗試驗原理及方法

2.1對于高壓介損試驗裝置原理分析

通過上述理論的判斷，本文主要采用變頻試驗電源來提升電源電壓以及選取適當的現場試驗接線方式，環境測試等方式來進行斷路器介損測量。高壓試驗的電源，可以用控制芯片調節內置在電橋的頻率，經過諧振有一定高電壓，再被試斷口的電容，再把試驗數據用光纖變化到高壓介損測試儀控制的裝置當中。

采用西林的電橋知識，高壓試驗測量的儀器運用傅里葉算法以及數字芯片快速處理的速度，利用傳感器采集試驗數據，從這些試驗數據我們可以得出，斷路器電容器介損值跟隨試驗電壓的提升而逐漸地遞減。而從試驗的數據擬合曲線我們可以分析，試驗電壓60kV讓介損值有轉折的變化。這正如前面所提到的，電容器油雜質的離子摩擦損耗，伴隨試驗電壓增長在全部有功損耗所占比例慢慢降低。從理論上來分析，以及現場試驗數據我們可以知道，提升現場測量介損值的試驗電壓值，可以更加保證運行電壓下試品介損測量智能化、精確性。

2.2試驗接線測量的方式分析

2.2.1正接線測量分析

現場測量中最為準確接線方法之一。要求是被測電容兩極都是對地絕緣，現場測量儀器要對接地進行保護，測量橋臂電容在低的電位。因為被試電容與地面不會接觸，不會受到被試電容對地寄生回路雜散電容的影響應。

2.2.2反接線測量分析

反接線適合被試電容，此時的電橋高壓和低壓的端接線方式恰恰和正接線不相同。采用反接線的時候，電橋體內各個橋臂和部件都承受試驗電壓。在試驗加壓的時候，被試品高壓電極和引線對地間有的雜散電容和被試品電容并聯形成一個干擾回路。

三、現場試驗結果和具體分析

綜合以上試驗接線的具體方法，在南昌500kV變電站斷路器電容器進行了一定的現場測試，本文主要介紹現場試驗主要過程和最終結果。試驗結果和理論分析，測量的效果較好。

3.1測量結果和電壓關系分析

試驗采用采用的是上海思創公司的異頻高壓介質損耗測量的一個裝置，試驗電源電壓是用規程要求10kV來開始加壓，再每隔1 0kV升壓測量到80kV。來實體現電容器進行運行的絕緣狀態。

3.2測量結果和頻率的關系分析

為更好測出頻率變化與試驗差異之間關系，使用異頻電源與工頻電源來試驗，再對比測量結果。因為雜散回路有電磁耦合，試驗測量數據伴隨試驗頻率的更改有一定的改善。因此，使用異頻電源可以很好屏蔽現場的電場帶來的干擾。

結束語

本文主要針對斷路器電容器介損試驗過程中的問題進行了分析。針對現場試驗當中雜散電容所帶來的干擾，提出了采取異頻電源以及提高試驗電壓來測量介質損耗的具體試驗方法。通過對具體的現場試驗結果探究，知道了改進的測量方式以及理解外界干擾原因對試驗結果所造成的后果的原因，從而可以更好對電容器的絕緣數據來做出處理。

參考文獻：

[1]郭良福，何孟兵，周圣等.強激光能源系統用氣體開關的研究[U].高電壓技術，2007，33（2）66-70.

[2]徐國政，張節容.高壓斷路器原理和應用[M].北京：清華大學出版社，2000.

[3]林福昌.高電壓技術[M].北京：中國電力出版社，2005.

[4]陳化鋼.電力設備預防性試驗方法及診斷技術[M].北京：中國水利電力出版社，1999.

（作者單位：國網山西省電力公司檢修分公司）