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摘要：断路器断口电容、对地电容造成某油纸均压电容介损和电容双超标，分析了Carton效应，并建立了断路器等效分布电容的模型。在某500kV线路间隔例行检修中，经过吊装解体后试验验证，并针对常规的正接线、反接线、反接M法给出了相关误差分析。
关键词：均压电容；Carton效应；分布电容；模型；解体验证
0引言
国内有大量分析报道，造成断路器均压电容tan6超标的原因是Garton效应对电容的影响[1]。Garton效应指若绝缘介质中含有纸（或塑料和油的混合介质)，其tan6在低电压下可能是高电压下的1～10倍[2]，不同电压下Carton效应的情况，如图1所示。
断路器断口并联电容器是为了改善断口间电压分布的不均衡，以提高断路器的整体耐压水平，如果没有均压电容器，由于断口间视作的电容和三角箱（或T接点处）对的杂散电容较少，经计算第一个断口间分压约为第二断口间电压的两倍，其断路器本体分布电容等效模型如图2所示。
膜纸复合绝缘电容中的纸纤维对油中胶体带电粒子的运动有阻碍作用，而在低电压下，杂质均匀分布在绝缘介质中极化损耗可能非常大，造成介损超标；在高电压下，绝缘介质中的杂质在强电场的作用下集中在两极，对带电粒子的阻碍较小，因此，油纸绝缘的电容器的tan6值随电场强度增加会减小得多。而对于非油纸绝缘的电容器，Garton效应影响不明显，因此tan6值随电场强度变化较小[2]。本文涉及到的均压电容为油纸绝缘类型，从Garton分析，其影响不大。
1理论等效分布模型
灭弧系统断口等效电容和对地等效电容使得多断口SF6断路器在串联运行过程中不可避免地产生多间隙均压与绝缘配合以及不同断口问电压分配不均匀现象等问题，且电压分配随着开断距离的改变而改变。
每相多断口串联的灭弧室运行时，由于其灭弧系统断口等效电容和对地等效电容的影响，断口间承受的电压不均匀。为改善断口间电压分布，在各断口均装设并联电容器组。
图1不同电压下Garton效应对介损的影响
图2断路器本体分布电容等效模型
图2中，Cd为断路器断口等效电容；Cp为断路器断口并联均压电容；C0为断路器对地等效电容；U为断路器工作电压；U1、U2分别为两断口各自承受电压，其电压分布情况不再阐述，现场中应断路器连接其他电力设备，譬如隔离刀闸、电流互感器、导线等，其等效模型见下文。
2现场常规的测试方法
敞开式变电站500kV线路年检工作时，其接线为3/2方式，本例边开关和中开关同时转检修状态，断路器型号为3AP2-FI，其均压电容型号为JAF250-2000，其等效的示意图如图3所示。
图3某变500kV紫莆Ⅰ路及5033开关间隔检修现场示意图
试验接线为反接M法，测试接线采用断开安措地刀503317，保持安措地刀503327合闸状态。测试数据表明，A、B、C三相靠近500kVⅡ母线侧断口均压电容电容和介损均超标。如表1所示，
表1现场常规测试方法测试数据
3解体及模型验证
断路器双端口间的电容用Cd表示，每个断口电容分别用Cd11和Cd12表示，分别表示靠近500kVⅠ段母线侧断口间电容，靠近500kVⅡ段母线侧断口间电容，理论上Cd11与Cd12相当。其中C0表示断路器灭弧单元三角箱对地电容。
图4某变500kV紫莆Ⅰ路5033开关间隔分布电容等效模型
现场分别对A、B相均压电容吊至地面进行单独试验，测试方法为正接线法，A相Cp12额定为2039（2045)pF，0.064（0.027)%，；Cp11额定为2044（2051)pF，0.080（0.050)%，。B相Cp11额定为2050（2056)pF，0.082（0.045)%、Cp12额定为2041（2044)pF，0.067（0.015)%。现场测试值其电容值约比额定值高5～10pF，其介损值均〈0.1%。备注（）内为现场测试数据。
表2现场特殊状态下测试方法测试数据
从表3可知，测出断路器断口电容，其数据对应模型中的Cd11和Cd12，其电容值约为22pF左右。第3次测试出5033开关靠近500kVⅡ母侧均压环与503327接地刀闸间导线对地电容值和介损值。第4次为5033开关两断口间电容Cd11和Cd12的串联值。第5测试出5033开关靠近500kVⅡ母侧均压环与503327接地刀闸间导线对地电容值和介损值。第6次测试断路器灭弧单元三角箱对地电容C0值，其值为90pF左右。
4结论
将均压电容解体后吊至地面进行相关试验，其电容值和介损值最接近额定值，较传统的测试方法，其电容数据变小约40～50pF，介损值变小一个数量级，其受到的周边的杂散电容和导线接线接触电阻的影响变得最小。
从等效情况分析，因为断路器断口电容Cd11、Cd12和对地电容C0的存在，故在常规反接线或反接M法测试中，电容值和介损值出现偏大的情况。
常规测试方法时，采用反接M法测试时，Cx包含Cd12与C0的并联值约为112pF，其值与Cp12之间为并联，所以导致A、B、C三相靠近500kVⅡ母线侧断口均压电容电容比额度值要大120pF左右。
利用常规正接线测试Cp12或者Cp11时，因为并接了断路器断口Cd12或者Cd11，所以导致其断口值与Cp12或者Cp11并联，导致其未拆解均压电容至地面时的测量值较额度值大40pF左右。
导线及隔离刀闸瓷瓶等对地杂散电容值与导线的长度是正相关的，现场测试尽量使用正接法，减少误差。
参考文献
[1].何杰，吕永红等.500kV断路器均压电容器介质损耗超标分析[J].中国电力，2011，44（5)：34-37.
[2].肖英伟，任庆帅，王世兴.Garton效应对高压介质损耗现场试验的影响及对策[J].山东电力技术，2014，（2)：30-32.
作者简介
徐育福（1981-），男，湖北黄冈人，高级工程师，国网公司级专家人才，主要从事高电压与绝缘技术工作、电能质量、电气试验等。
论文作者:徐育福1,耿宁2,蔡智勇3
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/26
标签：断口论文; 电容论文; 断路器论文; 电压论文; 测试论文; 接线论文; 模型论文; 《电力设备》2017年第28期论文;