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(duì)交流濾波器的運(yùn)行組數(shù)要求極高，而交流濾波器斷路器斷口均壓電容對(duì)交流濾波器的可靠運(yùn)行至關(guān)重要。本文針對(duì)交流濾波器斷路器用均壓電容在常規(guī)介損試驗(yàn)按照10kV電壓進(jìn)行測(cè)量，介損數(shù)據(jù)異常的現(xiàn)象，分析了異常原因?yàn)槭蹽arton效應(yīng)的影響，探討出不同于常規(guī)試驗(yàn)電壓選擇升高試驗(yàn)電壓或額定電壓下介損試驗(yàn)可以消除Garton效應(yīng)的影響的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法，真實(shí)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(gè)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(hào)：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(chǎng)10kV電壓下測(cè)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(yùn)往臺(tái)州三變科技進(jìn)行高壓介損試驗(yàn)，額定電壓下試驗(yàn)結(jié)果正常。

2 介損試驗(yàn)

2.1 現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)介損試驗(yàn)

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(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

2.2 高壓介損試驗(yàn)

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)抽取26支均壓電容進(jìn)行高壓介損試驗(yàn)，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(yàn)結(jié)果分析

26支電容在10kV電壓下介損值超標(biāo)，隨著試驗(yàn)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(cè)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(jī)合成的絕緣油，相對(duì)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(rèn)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(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)受到紙纖維阻攔，而這種阻攔有隨電場(chǎng)強(qiáng)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(xiàng)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(rèn)為10kV電壓下測(cè)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(gè)斷口，每個(gè)電容器的額定電壓為50kV-70kV，10kV 的測(cè)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(gè)電容器的額定電壓為170kV，10kV的測(cè)量電壓僅為額定電壓的5-6%，在這個(gè)電壓下Garton 效應(yīng)對(duì)介損有很大影響。

為消除試驗(yàn)電壓對(duì)介損的影響，現(xiàn)場(chǎng)采用提高試驗(yàn)電壓的方法對(duì)介損數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷?，F(xiàn)場(chǎng)選擇兩個(gè)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(cè)量一次介損和電容量。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

從表3看出，在試驗(yàn)電壓最低時(shí)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(yàn)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(yǔ)

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(cè)量電壓僅為額定電壓的5-6%，在這個(gè)電壓下Garton 效應(yīng)對(duì)介損有很大影響。現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)試驗(yàn)大多只能在10kV電壓下進(jìn)行，試驗(yàn)介損值對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員判斷電容器的絕緣狀態(tài)產(chǎn)生嚴(yán)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(shí)間。因此現(xiàn)場(chǎng)可采用提升試驗(yàn)電壓或直接采用額定電壓做試驗(yàn)電壓對(duì)介損進(jìn)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(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]左文啟，汪倩，謝勵(lì)耘，葉洪波.Garton效應(yīng)對(duì)膜紙復(fù)合電容器介損測(cè)量值的影響及對(duì)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.