带电检测耦合电容器的绝缘缺陷
时间：04-03 链接： 输配电设备网
目前耦合电容器在35～220 kV系统中被大量使用，一旦在运行中发生损坏事故，必将引起整条线路大面积停电。因此，加强对耦合电容器的绝缘监督，采取行之有效的试验措施，确保耦合电容器的安全运行具有特别重要的现实意义。
一些省区的运行情况表明，耦合电容器的爆炸事故已成为当前比较突出的问题。分析其爆炸的特点可知，爆炸事故大都发生在常规预防性试验合格的耦合电容器中，这说明目前所采用的常规试验方法存在一定的局限性，还不能完全有效地检测出危及耦合电容器安全运行的绝缘隐患。而采用“带电测量耦合电容器的电容量和介质损失角正切值”的方法，对及时检出耦合电容器的绝缘缺陷，防止运行中的爆炸事故十分有效。
1 耦合电容器的爆炸原因及绝缘缺陷的变化特征
在一般情况下，经过严格密封的耦合电容器，其外部潮气是很难侵入的。但有时由于制造质量不良或在运行中受气候变化的影响仍可能使密封遭到破坏。密封破坏后，一方面可导致外部水分及潮气侵入内部，引起部分元件或绝缘油受潮；另一方面则可使绝缘油向外渗漏而缺油进气。这些均将造成耦合电容器的局部绝缘强度下降。除此之外，制造质量和工艺水平的分散性对耦合电容器的绝缘强度也有很大影响。制造厂在卷制电容元件的过程中有时可能发生纸或铝箔的皱折破损，有时则由于工艺处理不良而在内部残留离子性杂质，这些缺陷均可导致严重的局部放电。在运行中，上述缺陷在长期高电压作用下，将会逐渐扩大，以至发展成部分元件的击穿短路，Z后导致整台耦合电容器的爆炸事故。
分析耦合电容器绝缘缺陷的性质可以看出，各种缺陷均可引起电容量和介质损失角正切值tg的变化。例如，由于水的介电系数(水＝81)远大于电容器和绝缘油，而油的介电系数(油＝2.2)又大于空气，所以进水受潮必然引起电容量增大，而缺油进气又必然使电容量减小，而且进水受潮还将加剧介质的极化，缺油进气及局部损伤又将加剧局部放电，从而引起tg的增大。另外，部分元件的击穿短路也将造成电容量和tg的增大。
根据上述变化规律，我们只需随时测量耦合电容器的电容量和tg的变化情况，就可在酿成事故之前及时发现局部缺陷，提前退出运行，从而避免爆炸事故的发生。
2 常规预防性试验的局限性和带电试验的必要性
众所周知，常规预防性试验是在耦合电容器临时退出运行的条件下，用QS1电桥在运行现场测量其电容量和tg。实践证明，这一方法对发现耦合电容器的绝缘缺陷存在较大的局限性。现以OY-110/3 -0.0066型耦合电容器为例加以说明。该型耦合电容器由102～105个电容元件串联组成。在运行电压下，每个元件将承受600多伏电压，但在常规试验时，施加于耦合电容器上的Z高试验电压只有10 kV，每个元件承受的电压只有90多伏。显然，在如此低的电压下，一些缺陷很难完全暴露出来，局部放电也不会发生，因而反映到整体电容量和tg的变化就不明显，使一些隐患无法测出。而且由于试验电压低，标准电容臂的电流只有157 础左右，而R4臂的电压也只有0.5 V，所以其抗干扰能力较差，某些外界因素的影响往往不能被忽略，有可能给试验结果的正确判断造成一定困难。不仅如此，由于耦合电容器一般接在传输功率较大的输电线路上，所以安排停电试验十分困难，为了保证售电量、供电可靠性等指标的完成，耦合电容器往往超试验周期运行，致使一些缺陷不能被及时发现，而酿成爆炸事故。
综上所述，定期的常规试验已不能完全有效地保证耦合电容器的安全运行，因而开展运行电压下的带电测试已非常必要。
3 带电测量耦合电容器的现场接线、操作步骤及注意事项
3.1 现场试验接线
在运行电压下带电测量耦合电容器和介质损失角的现场试验接线如图1所示。
3.2 试验及操作步骤
(1) 将与被试耦合电容器相关连的高频保护及载波装置退出运行；
(2) 合上接地刀闸K1，拆下高频保护与耦合电容器的连线，按图接好试验线路的低压部分，外接刀闸K2也应在合闸位置；
(3) R4臂并联ZX17-1型电阻箱 ，并以被测电容铭牌标称值为准计算出来的参考值分别调好分流器位置、R3和RB；
(4) 按带电作业的要求用相应电压等级的绝缘拉杆将标准电容CN的高压端引线与被测耦合电容器的高压端线路搭接良好；
(5) 拉开刀闸K1和K2，观察试验回路情况，如一切正常，即可仔细调节R3和R4使电桥平衡，并记录U4、R3、RB的数值和环境温度；
(6) 测量完毕后，应先合上K1和K2，用绝缘拉杆将CN高压引线从运行线路上取下，然后再拆下试验接线，恢复原高频保护和载波装置的连线，拉开接地刀闸K1，使耦合电容器恢复正常运行。
RB-ZX17-1电阻箱； K1-耦合电容器的接地刀闸； CN-JY或SOW型电容器；K2-外接刀闸；
BX1、BX2-击穿保险(P350放电管或500 V避雷器)
图1 带电测量耦合电容器的现场接线图
3.3 试验注意事项
(1) 试验所用的标准电容器应事先经过耐压试验并合格；
(2) 试验之前应在1.15倍额定相电压下测量标准电容器的CN和tgN。又因被测电容量和Cx和tgX是通过参数计算得出的，故应事先对R4臂外并电阻值进行校准；
(3) 为防止电晕所引起tg偏小的测量误差，应在CN高压端装设均压罩；
(4) 所有试验接线均应有足够的机械强度，并接触良好可靠，在试验前还应用万用表检查电桥各引线及R3、R4桥臂是否已可靠接通。由桥体至被测电容和标准电容低压极的引线不宜过长，且尽量使其长度相近；
(5) 带电测试应在晴朗、干燥和无风的天气中进行，在接线和测试过程中应禁止在被测系统进行倒闸操作，以避免操作过电压对试验回路产生危害。
3.4 对耦合电容器带电测试的初步评价
对耦合电容器带电测试除具有方法简单，操作方便等特点外，还有以下好处：
(1) 带电试验提高了发现局部缺陷的能力；
(2) 带电试验提高了电桥灵敏度及抗干扰能力；
(3) 带电试验的可比性强，灵活性大，便于随时加强监督；
(4) 耦合电容器的带电试验可大大减少因例行常规试验造成的停电损失，对供电企业提高供电可靠性和经济效益以及改善企业社会形象具有重要意义。
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FairyBlink 
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