变电站500kV均压电容器介质损耗超标的原因分析

2016-10-19陈积会

山东工业技术 2016年19期

关键词：电容器损耗介质

陈积会

（广东电网有限责任公司江门供电局，广东江门 529000）

变电站500kV均压电容器介质损耗超标的原因分析

陈积会

（广东电网有限责任公司江门供电局，广东江门 529000）

变电站500kV均压电容器存在一定程度的介损超标问题，对此有必要以试验的方式对均压电容器的介质损耗进行测量，深入分析介质损耗问题，通过多重数据的分析来总结介损超标的原因。

变电站；500kV均压电容器；介质损耗；超标；原因分析

0 前言

500kV电力系统属于高压系统，通过介损试验，测试tanδ-U曲线，可以更为精准、客观地反馈出电气设备的现实特征、绝缘程度等，我国相关法律法规已经对均压电容器损耗角做出了明确规定，并明确指出了变电站现场有必要进行介损试验，同时通过测试tanδ-U曲线，从而得出电容器的绝缘水平，进而判断整个电力系统的运行状态。

1 电容器介质损耗的测量原理

介质损耗因数是对高压线路中电容器绝缘度检测、测量的关键指标，在测算出介损值的同时来得出绝缘体有无进水、受潮、受腐蚀等问题。长期的实践证明，如果实验现场出现了高强电压、磁场等的扰动，则个别均压电容器则可能产生Carton效应，介质损耗试验通常只适合于高压电力系统。

介质损耗测量中一般是将绝缘介质视作一个并联电路，由等值电阻R、电容C并联而成，这样通过绝缘介质的电流I也主要由两大部分构成，它们分别是流经电阻与电容的IR、IC，他们分别为有功电流与无功电流。其中介损P同损耗角δ之间存在一定关系：

P=UIR=UICtanδ=U2ɯCtanδ

Tanδ-----介质损耗因数

P------介质损耗

U-----被测电容器交流电压大小

ɯ--------电源角频率

具有合格绝缘度的tanδ具有相对的稳定性，不会由于外部电压的上升而对应增加，如果绝缘体中存在某种问题，例如：出现了气体孔隙、间隙等，就意味着tanδ会受到电压变化的影响。

2 500kV均压电容器介质损耗实验

2.1 介质损耗常规性实验

主要围绕500kV变电站的均压电容器开展介质损耗试验，具体选择正接线实验法，具体按照以图1所示来接线。

经试验得出：其中5012号与5013号断路器的均压电容器介损值有所变化，超出了正常的实验数据，其中Α相两端、B、C相TΑ侧的介损值远远超出以往每年的实验数据，此电容器采用油纸绝缘材料，所得出的tanδ值已经超出了0.5%，超出了规定数值。

2.2 高压介质损耗试验

实际的电容器介损实验开展过程中，测量出的介质损耗量超出常规标准的情况屡次发生，经过综合分析得出，出现这种现象主要是由于实验现场周围存在多种干扰性因素，例如：强电场、强电压等，它们将释放出大量的干扰性因子，会对电容器绝缘度的准确判断带来不利影响。

对此，相关实验人员于试验现场重新链接处一个介损试验电路，配置了调压器，并进入单频调压模式，将频率设置为50Hz，经过检测得出，介损数值小于0，从而可以得出被试验现场有大量的干扰性因素，例如：强磁场、强电场等，而且实验电压不能有效抵抗这种不良干扰，才导致了介损数值较低，趋向于负值的情况。如果将频率调高10Hz，并对应提高试验电压，所测出的介损数值则显著下降。总的来看，均压电容器是因为受到绝缘介质Garton效应的影响，才出现了高压介损抄表现象。

对于此问题，决定开展抗干扰高压介损实验，根据实验现场的具体条件，决定采用标准电容器，电压等级：160kV，具体采用以下接线模式（见图2）。

围绕电容器进行介损测试，具体的测算方法为：分别对其进行升压、降压，然后分别对应测出不同电压等级下的介损值，根据试验得出的数据，对应绘制出均压电容器的tanδ-U曲线，通过分析曲线图总结出：试验电压上升时，介损tanδ下降；相反，如果试验电压处于平衡状态，介损值也逐渐趋向稳定。

2.3 实验数据与结论分析

参考上面的实验过程、得出的数据以及所绘制出的tanδ-U曲线，综合分析能够得出：选择抗干扰技术，频率设定：50+1/-1Hz，电容器电压调高，介损值tanδ慢慢下降，电压值为50kV时，介损值则逐渐趋向于平稳，电压值较高时所测出的介损值控制在0.5%以下，试验发现即便试验电压的升与降，都不会对被检测电容器的电容量带来较大影响，这意味着被测试的电容器绝缘性能佳，这是因为油纸绝缘电容器出现了Garton效应，使得绝缘介质内的带电杂质布局结构发生变化。

当电力系统处于常规状态时，高压断路器的两极则在相同电位，长期的运转，由于电容器内部有大量的带电粒子，在纸纤维的阻碍、控制下，这些带电粒子将游动在介质内，通常来说低试验电压状态下，介损值会明显上升。相反，实验电压逐渐上升时，纸纤维则不会产生过大的阻碍功效，带电粒子此时则能朝着电容器的两极慢慢聚集，带电粒子不会产生过大的做功作用，对应的介损值也随之下降。当试验性电压持续上升时，带电粒子则能够聚集在电容器的两端，对应的介损也将处于平稳状态。

通过上述实验能够看出，一般状态下的均压电容器介损实验，如果有介损值超标问题，就应该试着通过提升实验电压来开展介损测试。如果试验电压较高，对应的介损值较低，且达到规程值以下，此时试着提升电压，如果介损值依然处于平衡状态，就认定出现了Garton效应，对此能够得出各项电气设备绝缘性能处于正常状态。

3 均压电容器介质损耗超标原因分析

500kV均压电容器，介损主要包括：内部连线损耗、介质损耗两大部分。电容器额定电流相对较小，其中连线的电阻也相对较小，对应的线损也较小，使得介损为主体损耗，介损同时又具体包括以下几大类：电容器纸损耗、局部放电损耗等。其中Garton效应也是影响电容器介损的一大因素，该效应的具体原理为：内含纸的绝缘介质内，介损值会受到电压高低的影响，通常来说电压值越低，对应的介损值变化幅度越大，出现这种现象主要是纸纤维的阻碍性作用。低电压状态下，介质内部存在细小的杂物、杂质，这些杂尘逐渐游动在介质空间内，导致极化损耗对应上升，相反，电压升高时，微小杂质聚集在电极两侧，对应的介质损耗值则将下降，电容器正是因为受到Garton效应的影响，才导致其测出的介损值无法客观地折射出设备的运行状态，从而需进行高压介损测试，同时，测绘出tanδ-U曲线，通过观察曲线的变化对应得出精准结论。