500KV断路器均压电容器介质损耗超标分析

严智

【摘 要】在高压断路器并联电容介质损现场测量当中，有着许多的问题存在，从而出现了很多500kV高压断路器电容器按试验规程进行的介质损耗测量超标，但返厂试验却合格的事件。为了更好地解决上述问题，我们对现场试验当中介质损耗结果和电压变化关系、感应电场干扰、进行了一定探索，且使用了变频、改变试验电压等措施进行现场的实验，对南昌500kV变电站的断路器断口电容实施了介质损耗实验。我们从现场得出的思路分析可以知道，具体改进的测试方式，从而对绝缘状况判断的设置有着一定的意义。

【关键词】断路器电容;介质损耗;现场试验;测量

引言

超高压SF6断路器因为开断的过程当中断口恢复电压的限制性，必须安装断口并联电容器，进而提高故障开断能力，改善断路器灭弧性能。规程中要求对断口电容进行例行试验，其中的介质损耗对输变电设备绝缘状态以及能否长期稳定运行的一个重要参数反映。进行介质损耗的现场试验测量，我们能够发现电容器的绝缘受介质老化、受潮以及生产缺陷等因素影响。在运行工频电压的作用之下，断路器电容介质的电流，大多为内部介质损耗电流和表面泄露电流，它们总的被叫做介质损耗。对于常规介质损耗测量的试验，电源一般都是采用的工频试验变压器调压，此试验电源对于变压器容量有较高要求，才可以保证试验电压波形能够更加理想，并且不能对试品使用反接线进行实验。

一、常规介损试验中常见问题分析

笔者依据一定的现场试验，总结了断路器电容器介损测量中常见的问题，比如：在进行现场介质损耗测量的高压试验过程当中，因为试品电容和周围的带电部分形成杂散电容间有一定耦合回路，工频干扰源利用耦合回路在试验电路中发生作用，让平衡电桥电流有了变化，从而出现了测量值和实际值有一定误差，测试不到真实的电容和介损值;测量电压低于比断路器的运行电压，让断口并联电容器有Garton的效应，不能反映运行时的绝缘的状态;不一样的环境温度对电容器油和纸的综合性能影响等各个方面。本文主要从上面几个方面来分析问题原理并从中去研究和改善断路器并联电容和介损的具体试验法。

1.1电场干扰消除和变频的测量

在现场对断路器并联电容高压介质损耗进行测量时，通常会有干扰源通过被试品和周围的输变电设备带电部位的杂散的电容成回路对试验结果造成影响，它的具体影响和两者的运行状况和间距以及截面存在关系。因为干扰源受到设备情况和环境等影响，有着一定的波动，运用传统的“远离干扰源” 等方法的方法有非常大的难度。现场介质损耗测量有杂散信号的干扰性，最基本缘由是试验电源频率和系统一样。所以在断路器并联电容介损测量当中，利用非工频电源即异频电源），通过试验来采集数据经傅里叶变换后的滤波，对测量当中的工频寄生回路信号彻底消除，彻底消除工频干扰的信号源。

1.2断路器电容器介损伴随电压变化分析

在变电站现场介质损耗的试验当中，断路器电容器试验的具体数据普通常如下情况：按规定采取施加10kV试验的电压，tanδ测量值通常过高甚至是不达标;但伴随试验电源的加压，介质损耗测量值慢慢下降并且符合规程条件。经相关文献分析，在绝缘油当中浸渍膜纸复的合绝缘材料的断口并联电容器介损值和试验电压有以下关系：

极化现象（时间）：极化过程当中电导质一直的水平移动所成的能量损耗，让极化过程中十分缓慢。Garton效应：因为断路器并联电容器体积很小，并且油中有一些导电杂质要充斥分隔的极板内。在一些低的场强下，电介质中的离子不能在半个周期内极板进行运动，离子能量也不能穿越电容器纸。所以在较高的试验电压之下，杂质离子在强电场作用集中吸附在电容器正负的极板，所以分散的导电杂质从电容纸单元空间当中来往的区间很大程度上减少极化损耗随之有着很大的下降。由此可知，伴随试验电压的增高介损测量值有明显降低的情况发生。

二、现场介质损耗试验原理及方法

2.1对于高压介损试验装置原理分析

通过上述理论的判断，本文主要采用变频试验电源来提升电源电压以及选取适当的现场试验接线方式，环境测试等方式来进行断路器介损测量。高压试验的电源，可以用控制芯片调节内置在电桥的频率，经过谐振有一定高电压，再被试断口的电容，再把试验数据用光纤变化到高压介损测试仪控制的装置当中。

采用西林的电桥知识，高压试验测量的仪器运用傅里叶算法以及数字芯片快速处理的速度，利用传感器采集试验数据，从这些试验数据我们可以得出，断路器电容器介损值跟随试验电压的提升而逐渐地递减。而从试验的数据拟合曲线我们可以分析，试验电压60kV让介损值有转折的变化。这正如前面所提到的，电容器油杂质的离子摩擦损耗，伴随试验电压增长在全部有功损耗所占比例慢慢降低。从理论上来分析，以及现场试验数据我们可以知道，提升现场测量介损值的试验电压值，可以更加保证运行电压下试品介损测量智能化、精确性。

2.2试验接线测量的方式分析

2.2.1正接线测量分析

现场测量中最为准确接线方法之一。要求是被测电容两极都是对地绝缘，现场测量仪器要对接地进行保护，测量桥臂电容在低的电位。因为被试电容与地面不会接触，不会受到被试电容对地寄生回路杂散电容的影响应。

2.2.2反接线测量分析

反接线适合被试电容，此时的电桥高压和低压的端接线方式恰恰和正接线不相同。采用反接线的时候，电桥体内各个桥臂和部件都承受试验电压。在试验加压的时候，被试品高压电极和引线对地间有的杂散电容和被试品电容并联形成一个干扰回路。

三、现场试验结果和具体分析

综合以上试验接线的具体方法，在南昌500kV变电站断路器电容器进行了一定的现场测试，本文主要介绍现场试验主要过程和最终结果。试验结果和理论分析，测量的效果较好。

3.1测量结果和电压关系分析

试验采用采用的是上海思创公司的异频高压介质损耗测量的一个装置，试验电源电压是用规程要求10kV来开始加压，再每隔1 0kV升压测量到80kV。来实体现电容器进行运行的绝缘状态。

3.2测量结果和频率的关系分析

为更好测出频率变化与试验差异之间关系，使用异频电源与工频电源来试验，再对比测量结果。因为杂散回路有电磁耦合，试验测量数据伴随试验频率的更改有一定的改善。因此，使用异频电源可以很好屏蔽现场的电场带来的干扰。

结束语

本文主要针对断路器电容器介损试验过程中的问题进行了分析。针对现场试验当中杂散电容所带来的干扰，提出了采取异频电源以及提高试验电压来测量介质损耗的具体试验方法。通过对具体的现场试验结果探究，知道了改进的测量方式以及理解外界干扰原因对试验结果所造成的后果的原因，从而可以更好对电容器的绝缘数据来做出处理。

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（作者单位：国网山西省电力公司检修分公司）