饒 蕾，韓尊占

（中國長江電力股份有限公司三峽水力發(fā)電廠，湖北 宜昌 443133）

0 引言

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，電力系統(tǒng)等級和容量不斷擴大，系統(tǒng)的短路故障也急劇增加。斷路器作為電網(wǎng)中重要的一次設(shè)備，其開斷能力直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

500 kV 斷路器一般采用罐式斷路器，在斷路器主端口并聯(lián)電容器。斷路器的端口并聯(lián)電容可以有效的改善斷路器端口電壓分布，降低斷路器端口恢復電壓上升率。在DL/T 596-2021《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)》中的斷路器電容器試驗項目規(guī)定了對介質(zhì)損耗因數(shù)的要求：10 kV 下的介質(zhì)損耗因數(shù)值：膜紙復合絕緣：tanδ≤0.25%。

GIS 設(shè)備為SF6氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備，GIS 斷路器端口并聯(lián)電容安裝在斷路器隔室內(nèi)部，在正常檢修工作中，GIS 斷路器端口并聯(lián)電容的電容值和介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ是無法單獨測量的。在使用正接線測量兩端口并聯(lián)電容串聯(lián)的電容值和介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ時，試驗的實際測量為斷路器端口并聯(lián)電容、斷路器端口、兩側(cè)對地及其他兩相和地之間的電容和介損的測量值。當發(fā)現(xiàn)測量的介損或電容量存在異常時，再對斷路器解體進行每端口并聯(lián)電容的檢測。

本文通過對某電站斷路器的端口并聯(lián)電容測量時電容及介損量測量結(jié)果異常進行分析，找到導致該測量結(jié)果異常的因素，并提出解決方案。

1 概述

某電站GIS 設(shè)備是由西安開關(guān)電氣設(shè)備有限公司生產(chǎn)。有3 條進線，3 條出線，1 條聯(lián)絡(luò)線，共17個斷路器。斷路器采用臥式雙端口,垂直壓氣式滅弧結(jié)構(gòu)，以SF6作為滅弧介質(zhì)，并在每個端口處安裝并聯(lián)電容。該電容為膜紙復合絕緣材料。圖1 為斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖，該電站GIS 設(shè)備通過盆式絕緣子分成容量不同的密閉空腔，稱為隔室。隔室內(nèi)充有SF6氣體。斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器、避雷器、空氣/SF6套管采用單獨隔室。圖1 中已標注并聯(lián)電容，該電容并聯(lián)安裝在斷路器端口，每個端口安裝兩個電容。由于斷路器是雙端口結(jié)構(gòu)，每個斷路器隔室內(nèi)安裝有4 個電容。并聯(lián)電容的電容及介質(zhì)損耗的測量可反映出該電容是否有臟污、受潮或電容元件是否擊穿等絕緣缺陷。

圖1 斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖

2 試驗原理

介質(zhì)損耗角tanδ是交流電壓下電介質(zhì)中的有功分量和無功分量的比值，是一個無量綱的數(shù)，在均勻介質(zhì)中，它反應(yīng)的是單位體積介質(zhì)內(nèi)的介質(zhì)損耗。通過測量tanδ，可以反映出絕緣的一些列缺陷（絕緣受潮、臟污、油介質(zhì)劣化變質(zhì)等），介質(zhì)在交流電壓作用下絕緣的等值電路和相量圖如圖2 所示。

圖2 電容介損測量等值電路圖和相量圖

斷路器端口并聯(lián)電容介損及電容測量采用正接法，正接線法適用于被測試品兩端對地絕緣，高壓直接加在被測試品兩端。其電容和介損測量原理圖[4]如圖3 所示。

圖3 正接法原理圖

斷路器并聯(lián)電容安裝在斷路器氣室內(nèi)部，與斷路器并聯(lián)，斷路器整體包裹在氣室內(nèi)部，只有與斷路器相連的地刀連片裸露可見，在試驗時，接線端接在與斷路器相連的地刀連片，信號端接斷路器相連的另一地刀連片，構(gòu)成測量回路。地刀連片斷開位置如圖4 所示。

圖4 地刀連片斷開圖

3 試驗及其結(jié)果分析

3.1 試驗過程

某電廠進行時斷路器5532 的端口并聯(lián)電容測量時電容及介損量（考慮到從地刀連片加電壓，地刀連片的耐受電壓為2 kV），環(huán)境溫度12℃，濕度50%，出現(xiàn)介損超標和電容測量不合格的現(xiàn)象。

表1 5532 的端口并聯(lián)電容測量時電容及介損量首次測量

5532 斷路器并聯(lián)電容安裝在斷路器氣室內(nèi)部，與斷路器并聯(lián)，該試驗的實際測量值為斷路器并聯(lián)電容、斷路器端口、兩側(cè)對地及其他兩相和地之間的電容和介損的測量值。實際測量的等值電路圖如5所示，圖5 中Cx和Rx支路表示4 個并聯(lián)電容的混連等效電路，C斷和R斷支路為斷路器端口間的等效電路，C環(huán)和R環(huán)支路表示地刀連片（加壓端）與地之間的等效電路，Cb和Rb支路為被測相與其他兩相間的等值電路圖。由圖中可知，影響電容測量的因素較多，儀器所測得的電路可等效為圖6 所示。

圖5 各支路等效電路圖

圖6 總電路等效電路圖

圖5 回路中任何一條支路中R的減小都會引起總支路中R減小?；芈分衖R增大，介質(zhì)損耗增大。

為了排除各條支路的影響，將與斷路器相連的地刀連片與地之間的絕緣墊塊加屏蔽線，測量結(jié)果與之前無異。排除地刀連片（加壓端）與地之間的支路對測量結(jié)果的影響。

現(xiàn)場檢查，與5532 斷路器相連的地刀553217及553227 均加裝有微動開關(guān)，微動開關(guān)為地刀的位置節(jié)點。下圖7 為微動開關(guān)。將現(xiàn)場檢查，地刀的每相均安裝有微動開關(guān)，其中B、C 相微動開關(guān)的二次線通過軟管連接到A 相。軟管中帶鎧，且搭在隔室的外殼（外殼接地）上。

圖7 微動開關(guān)

將軟管與微動開關(guān)旋開，且用絕緣紙將其與外殼搭接部位進行電氣隔離。重新進行斷路器的端口并聯(lián)電容的電容及介損測量，測量結(jié)果如表2：

表2 斷路器的端口并聯(lián)電容的電容及介損第2 次測量

由測量結(jié)果可已看出，斷路器的端口并聯(lián)電容的介損值較初次測量值有所下降，但變化不大。

將B 相換向器（內(nèi)裝設(shè)微動開關(guān)）外殼拆開，發(fā)現(xiàn)微動開關(guān)的二次線與換向器外殼搭接，如圖8 所示,在介損測量時，地刀553217、553227 換向器外殼及內(nèi)部導體等電位。

圖8 B、C 微動開關(guān)的二次線與換向器外殼搭接圖

測量微動開關(guān)二次線和換向器外殼間絕緣為0.29 MΩ，為排除微動開關(guān)對測量回路的影響，對5532 斷路器三相短接加壓，分別從A、B、C 兩一側(cè)取信號，試驗結(jié)果如表3 所示。

表3 斷路器的端口并聯(lián)電容的電容及介損第3 次測量

由測量結(jié)果可以看出，可以排除地刀553227 及553217 微動開關(guān)影響，但無法排除測量相與其他相之間的電氣回路。地刀553217 相間通過連桿實現(xiàn)機械傳動，通過上述測量結(jié)果，對地刀553217 相間進行電氣導通性測試，發(fā)現(xiàn)B、C 相之間通過連桿有電氣連接，將三相短接加壓，另一側(cè)三相短接取信號，側(cè)得的電容值為三相電容的并聯(lián)電容值，介損值合格。測量結(jié)果如表4 所示。

表4 斷路器的端口并聯(lián)電容的電容及介損第4 次測量

3.2 原因分析

圖9 向量圖

圖10 等效電路圖

由于斷路器端口并聯(lián)電容安裝在斷路器隔室內(nèi)，隔室內(nèi)充有SF6氣體，斷路器端口并聯(lián)電容受潮的幾率很小，一般按周期測量斷路器隔室的SF6水分及純度。斷路器隔室的SF6水分及純度滿足規(guī)程要求時，可認為斷路器端口并聯(lián)電容不存在受潮或臟污等的情況。

若斷路器隔室的SF6水分及純度異常時，可考慮對三相整體進行斷路器端口并聯(lián)電容的電容及介質(zhì)損耗測量，電容量滿足三相并聯(lián)值，且介損測量值（3 倍）滿足要求時小于或接近0.2%時，認為斷路器端口并聯(lián)電容未受潮。

若此時的測量值不滿足要求要求，考慮將微動開關(guān)及連桿拆除后，再分相實施試驗。

4 結(jié)語

本文通過對一起斷路器端口并聯(lián)電容的電容及介質(zhì)損耗測量數(shù)據(jù)不合格進行原因分析，查找引起測量數(shù)據(jù)不合格的外圍因素。最終鎖定與斷路器連接的地刀（從該處施加電壓）加裝的微動開關(guān)的二次線與換向器外殼（與加壓端電氣連接）間的絕緣較低引起該處泄漏較大，且B、C 相間通過連桿電氣連接在一起，導致介損值偏大和電容值的測量不準確。現(xiàn)場工作中，由于設(shè)備的多樣性及復雜性，會給高壓試驗的測量結(jié)果的準確性造成較大影響。在開展電氣高壓試驗工作時，要根據(jù)現(xiàn)場的實際回路對數(shù)據(jù)進行分析，盡量排除外界因素對高壓試驗的進行造成干擾。