一起交流滤波器断路器均压电容介损值异常变化问题的探讨

高子杰 石明垒 赵轶帆

摘 要：特高压直流输电系统对交流滤波器的运行组数要求极高，而交流滤波器断路器断口均压电容对交流滤波器的可靠运行至关重要。本文针对交流滤波器断路器用均压电容在常规介损试验按照10kV电压进行测量，介损数据异常的现象，分析了异常原因为受Garton效应的影响，探讨出不同于常规试验电压选择升高试验电压或额定电压下介损试验可以消除Garton效应的影响的现场试验方法，真实有效的判断出了电容的介损值。

关键词：均压电容;介损;Garton效应

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

1 概述

550kV交流滤波器断路器一般由2个断口构成，断口间加装并联电容器，从而使各断口间的电压均匀分布，改善断路器的开断能力[1]。绍兴换流站采用北京ABB公司生产的HPL550B2型双断口断路器，该断路器配置的断口电容为瑞士Maxwell公司生产的膜-纸复合绝缘电容器，额定电压为170kV，额定电容1600pF，型号：CDOR0032N23。2017年绍兴站年检期间发现交流滤波器550kV断路器并联电容器介质损耗在现场10kV电压下测试中，18支低于0.25%，其余78支均超过0.25%（Q/GDW1168-2013《输变电设备状态检修规程》规定：膜纸绝缘型介损值≤0.25%）。抽取其中26支介损超标均压电容运往台州三变科技进行高压介损试验，额定电压下试验结果正常。

2 介损试验

2.1 现场常规介损试验

在绍兴站年检过程中发现78支均压电容中10kV电压下介损超过0.25%，其中有代表性的试验数据如表1所示。

2.2 高压介损试验

对现场抽取26支均压电容进行高压介损试验，发现各均压电容在升降压过程中变化曲线基本相同，选取其中两支均压电容升压介损值如表2所示。

3 高压介损试验结果分析

26支电容在10kV电压下介损值超标，随着试验电压的不断提升，断口间并联电容器介损数值逐渐下降，在额定电压下的介损数值要比状态检修要求的注意数值小。电容器在10kV电压条件下得出的数值是额定电压条件下介损检测所得数值的3倍以上，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，相对油纸绝缘的电容器选用的矿物油介质更容易溶解一些杂质[2]，分析认为开关断口间并联电容器的膜纸复合绝缘出现了Garton效应。

Garton效应（电压）是1940年，M.Garton先生发现一种现象：在含有纸的绝缘介质（或塑料及油的混合介质）中，在较低电压下，介质损耗角的正切值变化比在较高电压下的值高1 ～10倍。Garton效应的形成原因是由于油中胶体型带电粒子在交流工作电场作用下的运动受到纸纤维阻拦，而这种阻拦有随电场强度增加而减小的规律。介质损耗因数是反映高压断路器端口并联均压电容器绝缘性能的—项重要指标，在绝缘监督工作中，往往依靠它来判断电容器的绝缘状况[3]。

因此分析认为10kV电压下测量交流滤波器断路器并联电容器介损值是传统的方法。以前550kV高压断路器有多个断口，每个电容器的额定电压为50kV-70kV，10kV 的测量电压为额定电压的15-20%;而当今550kV断路器为双断口，每个电容器的额定电压为170kV，10kV的测量电压仅为额定电压的5-6%，在这个电压下Garton 效应对介损有很大影响。

为消除试验电压对介损的影响，现场采用提高试验电压的方法对介损数据进行判断。现场选择两个新的交流滤波器断路器2支均压电容在工频电压下从10kV～170kV～10kV，每隔20kV测量一次介损和电容量。试验数据如表3所示。

从表3看出，在试验电压最低时均压电容介损值最大，随着电压的升高均压电容介损值在逐步减小，均压电容电容量与额定值1600pF相差在5%的范围内。根据Q/GDW1168-2013《输变电设备状态检修试验规程》和GB/T4787-2010《高压交流断路器用均压电容器》相关标准要求，两支均压电容介损值和电容量均在正常范围内。

4 结语

交流滤波器断路器断路器断口电容器额定电压为170kV，10kV的测量电压仅为额定电压的5-6%，在这个电压下Garton 效应对介损有很大影响。现场常规试验大多只能在10kV电压下进行，试验介损值对现场试验人员判断电容器的绝缘状态产生严重干扰，导致原本合格的电容器可能被当作不合格品更换掉，耽误送电时间。因此现场可采用提升试验电压或直接采用额定电压做试验电压对介损进行判断，以排除Garton效应的影响，确保交流滤波器的安全稳定运行。

参考文献：

[1]钱国超，王景林.550kV瓷柱式斷路器断口均压电容测试分析[J].云南电力技术，2012（40）：51-53.

[2]左文启，汪倩，谢励耘，叶洪波.Garton效应对膜纸复合电容器介损测量值的影响及对策[J].绝缘材料，2010（43）：71-74.

[3]吕永红，何杰，王四保.高压断路器均压电容高压介质损耗分析研究[J].山西电力，2011（06）：31-33.