變電站500kV均壓電容器介質(zhì)損耗超標(biāo)的原因分析

陳積會(huì)

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門(mén)供電局，廣東 江門(mén) 529000）

變電站500kV均壓電容器介質(zhì)損耗超標(biāo)的原因分析

陳積會(huì)

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門(mén)供電局，廣東 江門(mén) 529000）

變電站500kV均壓電容器存在一定程度的介損超標(biāo)問(wèn)題，對(duì)此有必要以試驗(yàn)的方式對(duì)均壓電容器的介質(zhì)損耗進(jìn)行測(cè)量，深入分析介質(zhì)損耗問(wèn)題，通過(guò)多重?cái)?shù)據(jù)的分析來(lái)總結(jié)介損超標(biāo)的原因。

變電站；500kV均壓電容器；介質(zhì)損耗；超標(biāo)；原因分析

0 前言

500kV電力系統(tǒng)屬于高壓系統(tǒng)，通過(guò)介損試驗(yàn)，測(cè)試tanδ-U曲線(xiàn)，可以更為精準(zhǔn)、客觀地反饋出電氣設(shè)備的現(xiàn)實(shí)特征、絕緣程度等，我國(guó)相關(guān)法律法規(guī)已經(jīng)對(duì)均壓電容器損耗角做出了明確規(guī)定，并明確指出了變電站現(xiàn)場(chǎng)有必要進(jìn)行介損試驗(yàn)，同時(shí)通過(guò)測(cè)試tanδ-U曲線(xiàn)，從而得出電容器的絕緣水平，進(jìn)而判斷整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

1 電容器介質(zhì)損耗的測(cè)量原理

介質(zhì)損耗因數(shù)是對(duì)高壓線(xiàn)路中電容器絕緣度檢測(cè)、測(cè)量的關(guān)鍵指標(biāo)，在測(cè)算出介損值的同時(shí)來(lái)得出絕緣體有無(wú)進(jìn)水、受潮、受腐蝕等問(wèn)題。長(zhǎng)期的實(shí)踐證明，如果實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)了高強(qiáng)電壓、磁場(chǎng)等的擾動(dòng)，則個(gè)別均壓電容器則可能產(chǎn)生Carton效應(yīng)，介質(zhì)損耗試驗(yàn)通常只適合于高壓電力系統(tǒng)。

介質(zhì)損耗測(cè)量中一般是將絕緣介質(zhì)視作一個(gè)并聯(lián)電路，由等值電阻R、電容C并聯(lián)而成，這樣通過(guò)絕緣介質(zhì)的電流I也主要由兩大部分構(gòu)成，它們分別是流經(jīng)電阻與電容的IR、IC，他們分別為有功電流與無(wú)功電流。其中介損P同損耗角δ之間存在一定關(guān)系：

P=UIR=UICtanδ=U2?Ctanδ

Tanδ-----介質(zhì)損耗因數(shù)

P------介質(zhì)損耗

U-----被測(cè)電容器交流電壓大小

?--------電源角頻率

具有合格絕緣度的tanδ具有相對(duì)的穩(wěn)定性，不會(huì)由于外部電壓的上升而對(duì)應(yīng)增加，如果絕緣體中存在某種問(wèn)題，例如：出現(xiàn)了氣體孔隙、間隙等，就意味著tanδ會(huì)受到電壓變化的影響。

2 500kV均壓電容器介質(zhì)損耗實(shí)驗(yàn)

2.1 介質(zhì)損耗常規(guī)性實(shí)驗(yàn)

主要圍繞500kV變電站的均壓電容器開(kāi)展介質(zhì)損耗試驗(yàn)，具體選擇正接線(xiàn)實(shí)驗(yàn)法，具體按照以圖1所示來(lái)接線(xiàn)。

經(jīng)試驗(yàn)得出：其中5012號(hào)與5013號(hào)斷路器的均壓電容器介損值有所變化，超出了正常的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中Α相兩端、B、C相TΑ側(cè)的介損值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出以往每年的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，此電容器采用油紙絕緣材料，所得出的tanδ值已經(jīng)超出了0.5%，超出了規(guī)定數(shù)值。

2.2 高壓介質(zhì)損耗試驗(yàn)

實(shí)際的電容器介損實(shí)驗(yàn)開(kāi)展過(guò)程中，測(cè)量出的介質(zhì)損耗量超出常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的情況屢次發(fā)生，經(jīng)過(guò)綜合分析得出，出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要是由于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)周?chē)嬖诙喾N干擾性因素，例如：強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)電壓等，它們將釋放出大量的干擾性因子，會(huì)對(duì)電容器絕緣度的準(zhǔn)確判斷帶來(lái)不利影響。

對(duì)此，相關(guān)實(shí)驗(yàn)人員于試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)重新鏈接處一個(gè)介損試驗(yàn)電路，配置了調(diào)壓器，并進(jìn)入單頻調(diào)壓模式，將頻率設(shè)置為50Hz，經(jīng)過(guò)檢測(cè)得出，介損數(shù)值小于0，從而可以得出被試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)有大量的干擾性因素，例如：強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)電場(chǎng)等，而且實(shí)驗(yàn)電壓不能有效抵抗這種不良干擾，才導(dǎo)致了介損數(shù)值較低，趨向于負(fù)值的情況。如果將頻率調(diào)高10Hz，并對(duì)應(yīng)提高試驗(yàn)電壓，所測(cè)出的介損數(shù)值則顯著下降?？偟膩?lái)看，均壓電容器是因?yàn)槭艿浇^緣介質(zhì)Garton效應(yīng)的影響，才出現(xiàn)了高壓介損抄表現(xiàn)象。

對(duì)于此問(wèn)題，決定開(kāi)展抗干擾高壓介損實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的具體條件，決定采用標(biāo)準(zhǔn)電容器，電壓等級(jí)：160kV，具體采用以下接線(xiàn)模式（見(jiàn)圖2）。

圍繞電容器進(jìn)行介損測(cè)試，具體的測(cè)算方法為：分別對(duì)其進(jìn)行升壓、降壓，然后分別對(duì)應(yīng)測(cè)出不同電壓等級(jí)下的介損值，根據(jù)試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)繪制出均壓電容器的tanδ-U曲線(xiàn)，通過(guò)分析曲線(xiàn)圖總結(jié)出：試驗(yàn)電壓上升時(shí)，介損tanδ下降；相反，如果試驗(yàn)電壓處于平衡狀態(tài)，介損值也逐漸趨向穩(wěn)定。

2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)論分析

參考上面的實(shí)驗(yàn)過(guò)程、得出的數(shù)據(jù)以及所繪制出的tanδ-U曲線(xiàn)，綜合分析能夠得出：選擇抗干擾技術(shù)，頻率設(shè)定：50+1/-1Hz，電容器電壓調(diào)高，介損值tanδ慢慢下降，電壓值為50kV時(shí)，介損值則逐漸趨向于平穩(wěn)，電壓值較高時(shí)所測(cè)出的介損值控制在0.5%以下，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)即便試驗(yàn)電壓的升與降，都不會(huì)對(duì)被檢測(cè)電容器的電容量帶來(lái)較大影響，這意味著被測(cè)試的電容器絕緣性能佳，這是因?yàn)橛图埥^緣電容器出現(xiàn)了Garton效應(yīng)，使得絕緣介質(zhì)內(nèi)的帶電雜質(zhì)布局結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。

當(dāng)電力系統(tǒng)處于常規(guī)狀態(tài)時(shí)，高壓斷路器的兩極則在相同電位，長(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn)，由于電容器內(nèi)部有大量的帶電粒子，在紙纖維的阻礙、控制下，這些帶電粒子將游動(dòng)在介質(zhì)內(nèi)，通常來(lái)說(shuō)低試驗(yàn)電壓狀態(tài)下，介損值會(huì)明顯上升。相反，實(shí)驗(yàn)電壓逐漸上升時(shí)，紙纖維則不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的阻礙功效，帶電粒子此時(shí)則能朝著電容器的兩極慢慢聚集，帶電粒子不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的做功作用，對(duì)應(yīng)的介損值也隨之下降。當(dāng)試驗(yàn)性電壓持續(xù)上升時(shí)，帶電粒子則能夠聚集在電容器的兩端，對(duì)應(yīng)的介損也將處于平穩(wěn)狀態(tài)。

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚩闯?，一般狀態(tài)下的均壓電容器介損實(shí)驗(yàn)，如果有介損值超標(biāo)問(wèn)題，就應(yīng)該試著通過(guò)提升實(shí)驗(yàn)電壓來(lái)開(kāi)展介損測(cè)試。如果試驗(yàn)電壓較高，對(duì)應(yīng)的介損值較低，且達(dá)到規(guī)程值以下，此時(shí)試著提升電壓，如果介損值依然處于平衡狀態(tài)，就認(rèn)定出現(xiàn)了Garton效應(yīng)，對(duì)此能夠得出各項(xiàng)電氣設(shè)備絕緣性能處于正常狀態(tài)。

3 均壓電容器介質(zhì)損耗超標(biāo)原因分析

500kV均壓電容器，介損主要包括：內(nèi)部連線(xiàn)損耗、介質(zhì)損耗兩大部分。電容器額定電流相對(duì)較小，其中連線(xiàn)的電阻也相對(duì)較小，對(duì)應(yīng)的線(xiàn)損也較小，使得介損為主體損耗，介損同時(shí)又具體包括以下幾大類(lèi)：電容器紙損耗、局部放電損耗等。其中Garton效應(yīng)也是影響電容器介損的一大因素，該效應(yīng)的具體原理為：內(nèi)含紙的絕緣介質(zhì)內(nèi)，介損值會(huì)受到電壓高低的影響，通常來(lái)說(shuō)電壓值越低，對(duì)應(yīng)的介損值變化幅度越大，出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要是紙纖維的阻礙性作用。低電壓狀態(tài)下，介質(zhì)內(nèi)部存在細(xì)小的雜物、雜質(zhì)，這些雜塵逐漸游動(dòng)在介質(zhì)空間內(nèi)，導(dǎo)致極化損耗對(duì)應(yīng)上升，相反，電壓升高時(shí)，微小雜質(zhì)聚集在電極兩側(cè)，對(duì)應(yīng)的介質(zhì)損耗值則將下降，電容器正是因?yàn)槭艿紾arton效應(yīng)的影響，才導(dǎo)致其測(cè)出的介損值無(wú)法客觀地折射出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，從而需進(jìn)行高壓介損測(cè)試，同時(shí)，測(cè)繪出tanδ-U曲線(xiàn)，通過(guò)觀察曲線(xiàn)的變化對(duì)應(yīng)得出精準(zhǔn)結(jié)論。

4 總結(jié)

介損因數(shù)是用來(lái)評(píng)判均壓電容器絕緣度的關(guān)鍵指標(biāo)，介損值的高低能夠反映出絕緣體的絕緣質(zhì)量，經(jīng)過(guò)多重試驗(yàn)以及tanδ-U曲線(xiàn)的繪制，最終得出結(jié)論：被檢測(cè)的均壓電容器由于受到各種內(nèi)外因素的干擾，產(chǎn)生的Garton效應(yīng)等的影響，從而導(dǎo)致了介質(zhì)損耗超標(biāo)問(wèn)題。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.126