一起交流濾波器斷路器均壓電容介損值異常變化問題的探討

高子杰 石明壘 趙軼帆

摘 要：特高壓直流輸電系統(tǒng)對交流濾波器的運行組數(shù)要求極高，而交流濾波器斷路器斷口均壓電容對交流濾波器的可靠運行至關(guān)重要。本文針對交流濾波器斷路器用均壓電容在常規(guī)介損試驗按照10kV電壓進行測量，介損數(shù)據(jù)異常的現(xiàn)象，分析了異常原因為受Garton效應(yīng)的影響，探討出不同于常規(guī)試驗電壓選擇升高試驗電壓或額定電壓下介損試驗可以消除Garton效應(yīng)的影響的現(xiàn)場試驗方法，真實有效的判斷出了電容的介損值。

關(guān)鍵詞：均壓電容;介損;Garton效應(yīng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.165

1 概述

550kV交流濾波器斷路器一般由2個斷口構(gòu)成，斷口間加裝并聯(lián)電容器，從而使各斷口間的電壓均勻分布，改善斷路器的開斷能力[1]。紹興換流站采用北京ABB公司生產(chǎn)的HPL550B2型雙斷口斷路器，該斷路器配置的斷口電容為瑞士Maxwell公司生產(chǎn)的膜-紙復(fù)合絕緣電容器，額定電壓為170kV，額定電容1600pF，型號：CDOR0032N23。2017年紹興站年檢期間發(fā)現(xiàn)交流濾波器550kV斷路器并聯(lián)電容器介質(zhì)損耗在現(xiàn)場10kV電壓下測試中，18支低于0.25%，其余78支均超過0.25%（Q/GDW1168-2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修規(guī)程》規(guī)定：膜紙絕緣型介損值≤0.25%）。抽取其中26支介損超標(biāo)均壓電容運往臺州三變科技進行高壓介損試驗，額定電壓下試驗結(jié)果正常。

2 介損試驗

2.1 現(xiàn)場常規(guī)介損試驗

在紹興站年檢過程中發(fā)現(xiàn)78支均壓電容中10kV電壓下介損超過0.25%，其中有代表性的試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

2.2 高壓介損試驗

對現(xiàn)場抽取26支均壓電容進行高壓介損試驗，發(fā)現(xiàn)各均壓電容在升降壓過程中變化曲線基本相同，選取其中兩支均壓電容升壓介損值如表2所示。

3 高壓介損試驗結(jié)果分析

26支電容在10kV電壓下介損值超標(biāo)，隨著試驗電壓的不斷提升，斷口間并聯(lián)電容器介損數(shù)值逐漸下降，在額定電壓下的介損數(shù)值要比狀態(tài)檢修要求的注意數(shù)值小。電容器在10kV電壓條件下得出的數(shù)值是額定電壓條件下介損檢測所得數(shù)值的3倍以上，開關(guān)斷口間并聯(lián)電容器使用的是膜紙復(fù)合絕緣，電容器油介質(zhì)是有機合成的絕緣油，相對油紙絕緣的電容器選用的礦物油介質(zhì)更容易溶解一些雜質(zhì)[2]，分析認為開關(guān)斷口間并聯(lián)電容器的膜紙復(fù)合絕緣出現(xiàn)了Garton效應(yīng)。

Garton效應(yīng)（電壓）是1940年，M.Garton先生發(fā)現(xiàn)一種現(xiàn)象：在含有紙的絕緣介質(zhì)（或塑料及油的混合介質(zhì)）中，在較低電壓下，介質(zhì)損耗角的正切值變化比在較高電壓下的值高1 ～10倍。Garton效應(yīng)的形成原因是由于油中膠體型帶電粒子在交流工作電場作用下的運動受到紙纖維阻攔，而這種阻攔有隨電場強度增加而減小的規(guī)律。介質(zhì)損耗因數(shù)是反映高壓斷路器端口并聯(lián)均壓電容器絕緣性能的—項重要指標(biāo)，在絕緣監(jiān)督工作中，往往依靠它來判斷電容器的絕緣狀況[3]。

因此分析認為10kV電壓下測量交流濾波器斷路器并聯(lián)電容器介損值是傳統(tǒng)的方法。以前550kV高壓斷路器有多個斷口，每個電容器的額定電壓為50kV-70kV，10kV 的測量電壓為額定電壓的15-20%;而當(dāng)今550kV斷路器為雙斷口，每個電容器的額定電壓為170kV，10kV的測量電壓僅為額定電壓的5-6%，在這個電壓下Garton 效應(yīng)對介損有很大影響。

為消除試驗電壓對介損的影響，現(xiàn)場采用提高試驗電壓的方法對介損數(shù)據(jù)進行判斷。現(xiàn)場選擇兩個新的交流濾波器斷路器2支均壓電容在工頻電壓下從10kV～170kV～10kV，每隔20kV測量一次介損和電容量。試驗數(shù)據(jù)如表3所示。

從表3看出，在試驗電壓最低時均壓電容介損值最大，隨著電壓的升高均壓電容介損值在逐步減小，均壓電容電容量與額定值1600pF相差在5%的范圍內(nèi)。根據(jù)Q/GDW1168-2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》和GB/T4787-2010《高壓交流斷路器用均壓電容器》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，兩支均壓電容介損值和電容量均在正常范圍內(nèi)。

4 結(jié)語

交流濾波器斷路器斷路器斷口電容器額定電壓為170kV，10kV的測量電壓僅為額定電壓的5-6%，在這個電壓下Garton 效應(yīng)對介損有很大影響。現(xiàn)場常規(guī)試驗大多只能在10kV電壓下進行，試驗介損值對現(xiàn)場試驗人員判斷電容器的絕緣狀態(tài)產(chǎn)生嚴重干擾，導(dǎo)致原本合格的電容器可能被當(dāng)作不合格品更換掉，耽誤送電時間。因此現(xiàn)場可采用提升試驗電壓或直接采用額定電壓做試驗電壓對介損進行判斷，以排除Garton效應(yīng)的影響，確保交流濾波器的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1]錢國超，王景林.550kV瓷柱式斷路器斷口均壓電容測試分析[J].云南電力技術(shù)，2012（40）：51-53.

[2]左文啟，汪倩，謝勵耘，葉洪波.Garton效應(yīng)對膜紙復(fù)合電容器介損測量值的影響及對策[J].絕緣材料，2010（43）：71-74.

[3]呂永紅，何杰，王四保.高壓斷路器均壓電容高壓介質(zhì)損耗分析研究[J].山西電力，2011（06）：31-33.