500 kV开关断口间并联电容器高压介损问题分析

罗 浪 赵海涛

(湖北省电力公司检修公司变电检修中心试验班，湖北 武汉 430050)

500 kV开关断口间并联电容器高压介损问题分析

罗 浪 赵海涛

(湖北省电力公司检修公司变电检修中心试验班，湖北 武汉 430050)

通过分析某500 kV开关断口间并联电容器的高压介损试验结果，说明了其在例行试验过程中，在10 kV检测电压条件下得出的数值超标主要是因为受到Garton效应的干扰，以至于检测数值比实际工作电压条件下的介损数值高，只有有效避免Garton效应的干扰，才能得到准确反映真实工作状态的结果，为状态诊断提供可靠评判根据。

开关断口间并联电容器；高压介损；Garton效应

0 引言

近年来，我国各地电网在交接及预防性试验过程中出现了多起在10 kV测试电压条件下500 kV敞开式双断口断路器断口间膜纸和绝缘并联电容器复合，从而导致介损超标的现象。尽管花费了大量人力、物力更换了电容器，但将其返厂后在额定电压下进行检测，发现介损数值再次恢复至合格范围内，这主要是因为Garton效应干扰介损测试所致。下面简要分析500 kV开关断口间并联电容器的高压介损问题。

1 高压介损试验

为了将Garton效应的影响降至最低限度，确认断口并联电容器的真实绝缘情况，将该电容器拆下来置于试验大厅中开展高压介损诊断性试验。首先针对B相东断口并联电容器实施高压介损试验，在整个试验大厅内无强烈电磁干扰，用单频50 Hz正接线方式开始试验。试验所得数据如表1所示。

表1 B相东断口高压介损试验所得数据

在试验过程中，断口并联电容器的介损数值会随着试验电压的升高而显著下降。如果应用膜纸复合绝缘，再填充有机合成绝缘油，则断口并联电容器介损数值和时间、电压发生以下联系：(1) 极化现象(时间)。针对复合介质，外加电场情况下，各种电介质在电场作用下会出现夹层极化，且在整个极化过程中发生了能量损耗，以至于夹层极板中产生电荷堆积，整个极化过程非常缓慢[1]。(2) Garton效应(电压)。一般在较低的场强下，电介质中的离子不能在半个周期时间段内从一个极板跳至另一极板进行运动。随着场强的不断变大，离子通常会在半个周期内完成所有运动。在这种情况下介损数值为峰值，但随着场强的连续增加，离子不能穿越固体介质，以至于有功功率不会改变，无功功率不断增大，减小介损数值。若电压升高至电介质击穿放电产生的有功功率，无功功率增加并达到平衡状态，则介损数值表现为谷值。通过分析可知，断口并联电容器在试验过程中之所以发生介损值超标，很大程度上是受到Garton效应的影响[2]。

2 高压介损试验结果分析

随着试验电压的不断提升，开关三相断口间并联电容器介损检测所得到的数值有明显下降趋势。分析检验结果可知，三相断口间并联电容器在接近于实际工作电压的条件下其介损数值要比状态检修要求的注意数值小[3]。三相在10 kV电压条件下得出的数值是较高试验电压条件下介损检测所得数值的数10倍以上，进一步表明开关三相断口间并联电容器的膜纸复合绝缘出现了Garton效应，以至于检测得到的介损数值高于实际工作条件下的数值。高压介损试验原理如图1所示。

图1 高压介损试验原理图

开关断口间并联电容器使用的是膜纸复合绝缘，电容器油介质是有机合成的绝缘油，从理论角度看膜纸复合绝缘的电容器介质耗损比油纸绝缘电容器要低，并且矿物油介质极易溶解出少量杂质，具备发生Garton效应的条件。比较分析Garton效应试验前后效果可知，绝缘介质里面的微小杂质在不同电压条件下的分布结构有所不同。在低测试电压条件下，杂质会在介质空间游离，极化损耗大，以至于介损检测所得的数值很大，但是在高试验电压条件下，杂质在强烈的电场作用下集中分布在电极两端，以至于绝缘介质空间中分散的杂质减少，极化耗损明显降低[4]，促使介损检测得到的数值随着试验电压的不断提高呈现出下降的趋势。

根据以上分析可知，如果在常规10 kV电压条件下开展介损试验，一旦发生介损值超标情况，则需考虑是否应提升试验电压重新检测。如果在较高的试验电压条件下介损数值显著降低，且明显低于规定数值，则需要合理调高电压，在介损数值大体保持不变的条件下可认为出现了Garton效应，进一步判断设备的绝缘情况是否处于最佳状态。

如果在10 kV电压条件下进行介损试验，被测试对象在连续几个月内没有施加任何电压，同时介损数值超标，则对被测试对象需要连续几小时施加高压，再进行常规10 kV条件下的介损试验，在这种情况下介损数值如果低于规定数值，说明出现了Garton效应。为了保证设备的安全正常运行，需要合理缩短检查周期。

3 状态诊断结论

本次研究中开关断口间并联电容器在状态检修的试验过程中介损检测结果超标，主要是由于Garton效应的干扰，以至于在10 kV试验电压条件下介损检测得到的数值比正常运行条件下高。通过深入分析可知，断口并联电容器膜纸复合绝缘介质里有很少一部分杂质分布出现改变，但也不能借此判定电容器绝缘油劣化发展趋势，开关断口间并联电容器在和实际工作电压条件趋近的情况下检测得到的介损数值基本合格。

如果开关断口间并联电容器有Garton效应出现，且在10 kV试验电压条件下检测得到的介损数值较高，则不能精确地提供状态诊断的依据，会对现场试验人员判断电容器绝缘状态产生严重干扰，导致原本合适的电容器可能被当作不合格品更换掉，耽误送电时间，从而浪费设备投资，进一步降低电网运行的经济性、稳定性，故采取有效措施降低Garton效应的干扰非常重要。应准确、快速地识别处理现场试验中发生的Garton效应，如在现场试验中发现10 kV电压条件下介损数值很高，则可实施高压介损试验判断有无Garton效应干扰。

4 结语

现阶段在电力系统中广泛应用膜纸复合绝缘断路器并联电容器，而在10 kV电压条件下介损测量会受到Garton效应的干扰，且不同电压条件下介损数值变化幅度较大，很难真实地反映出设备绝缘情况。针对例行试验时介损数值大于规定数值的并联电容器，需要开展接近额定电压的高压介损检测，最大限度地减少Garton效应的干扰，然后绘制出相对完整的tanδ—U曲线拟合分析图表，判断出并联电容器的实际绝缘情况，以免造成经济、时间损失。

[1] 侯杰，谢远伟.电力电容器损坏原因与抑制措施研究[J].电力电容器与无功补偿，2010(5)

[2] 杨洋，许强.对某500 kV开关断口间并联电容器的高压介损诊断及分析[J].电力电容器与无功补偿，2011(10)

[3] 陈温良.电力电容器试验用脉冲电流传感器的研制与应用[J].电力电容器与无功补偿，2010(1)

[4] 孙鹏举.高压断路器断口均压电容器介质损失角增大原因分析及解决措施[J].高压电器，2009(2)

2014-07-21

罗浪(1975—)，男，湖北武汉人，工程师，研究方向：电气试验。