浅析交流滤波器双断口断路器均压电容故障

浅析交流滤波器双断口断路器均压电容故障

申国标 1 ，陈浩 1 ，窦体权 1 ，汪昊铭 1 ，晋金帅 1 ，韦学亮 1 ，杨明昆 2

1 云南电网有限责任公司文山供电局 ,云南文山 663000

²云南电网有限责任公司电力科学研究院，云南昆明650000

摘要：交流滤波器在换流站内起到抑制直交流转化过程中产生的谐波的作用，交流滤波器断路器的正常运行对交流滤波器小组能否正常投切，保证功率输送有着重要影响。文章对交流滤波器双断口断路器均压电容故障的具体原因进行分析论述，也针对防范交流滤波器断路器此类故障现场运维提出改进措施，为后续及时判断设备故障、提升设备运维质量奠定了基础。

关键词：均压电容；击穿；电容单元；解体

0. 引言

交流滤波器在换流站内起到抑制直交流转化过程中产生的谐波的作用，交流滤波器断路器的正常运行对交流滤波器小组能否正常投切，保证功率输送有着重要影响。结合历年交流滤波器断路器预试定检过程中发现均压电容介损、电容量测试值异常发现设备故障，以及其他站交流滤波器断路器均压电容在运行过程中击穿、爆炸等问题进行分析与总结，文章通过一起交流滤波器双断口断路器均压电容故障和解体后情况进行分析论述，进一步针对防范交流滤波器断路器此类故障现场运维提出改进措施。

0. 断路器均压电容概述

目前500kV断路器均压电容主要有：瓷外套油浸膜纸介质均压电容、复合外套油浸全膜介质均压电容、瓷外套充SF6均压电容。对于500kV多断口的断路器，断路器在断开电路时，由于电网高电压、大电流，触头之间会产生电弧，以及多断口的断路器电压在各断口上分布不均匀，将会影响到断路器的灭弧能力。为了确保多断口断路器能够快速灭弧、切断电路，通常在断路器断口间并联一个电容，使得两个断口的电压接近相等，从而充分发挥断路器的灭弧性能。

0. 断路器均压电容故障试验分析

2.1故障概况

2020年03月开展第一大组交流滤波器第4小组交流滤波器断路器预试工作，过程中发现第4小组交流滤波器断路器B相双侧断口均压电容介损值和电容量值实测值数据存在异常。对第4小组交流滤波器断路器开展多次复测后，电容介损值和电容量值实测值均超出规程要求值及历次测试值，初步判断该均压电容存在内部故障。

2.2试验结果

2.2.1 现场预试测试和检查结果

表1 2020年03月电容量及介损试验数据

根据南网Q/CSG1206007-2017《电力设备检修试验规程》 13.5 断路器电容器中要求：（1）电容值偏差在额定值的±5%范围内；（2）10kV试验电压下的tanδ值不大于下列数值：油纸绝缘 0.5%；膜纸复合绝缘 0.2%（注：针对全膜介质电容器无单独要求，全膜介质电容器参考膜纸绝缘）。结合规程对比实测介损值均不满足规程要求，试验数据不合格。现场对断路器均压电容复合绝缘表面擦拭清洁和检查，未发现均压电容表面污秽和存在渗漏油的情况。

2.2.2 进一步试验复测情况

（1）2020年4月对第4小组交流滤波器断路器B相断口1和断口2均压电容进行复测。

表2 2020年4月电容量及介损试验数据

表3 高压介损试验数据

图1 第4小组交流滤波器断路器介损值、电容值与试验电压关系图

表4 局部放电量测量数据

表5 均压电容油色谱试验数据

表6 均压电容油样微水试验数据

2.2.3 返厂开展的试验结果

该电容器为瓷外套油浸膜介质均压电容器。该型并联电容为圆柱体，外壳为瓷套。上下端由金属件紧固密封，瓷套内部有电容器件（210个电容单元串联）组成的芯子。该产品装有补偿浸渍剂体积变化的膨胀器。每个电容单元的元件介质由聚丙烯薄膜固体介质和铝箔极板卷制而成。

（1）第4小组交流滤波器断路器B相断口2电容器（编号：15122521），发现油样存在肉眼可见的杂质，解体发现电容单元存在击穿情况。电容单元击穿的部位主要位于铝箔纸绕制换向部位边缘处。

图2 第4小组交流滤波器断路器B相断口2电容器中电容单元放电痕迹

（2）第4小组交流滤波器断路器B相断口1电容器（编号：15122631），发现在第7单元，第32-36单元处，铝箔绕制换向部位边缘处存在细微放电痕迹。

图3 断口1电容器中电容单元放电痕迹

2.3故障分析

通过对异常的均压电容进行解体分析，发现两个断口的均压电容均存在内部电容单元存在击穿、放电的痕迹。而通过整体数据来看，大部分为介质损耗超标问题，现场要通过进一步试验进行验证确认，防止误判使设备带病运行。均压电容击穿故障的原因可能有：一是大组交流滤波器断路器在合上或断开过程中发生了重击穿产生了过电压导致小组滤波器断路器均压电容内部电容单元击穿；二是该批次均压电容本身存在绝缘缺陷，均压电容在承受工频额定电压时，使得绝缘最薄弱的地方发生放电击穿，严重时可能发生爆炸，危及现场设备和人员人身的安全。

鉴于交流滤波器场断路器需要频繁操作投切，断路器均压电容承受电压冲击的频次比较高，断路器分合过程中存在断路器均压电容有击穿爆炸的风险，一要充分考虑断路器快速灭弧、切断电路的能力，采购绝缘耐受电压参数更高的产品，提高断路器开合、承载、开断电流的能力。二要针对同类型同批次产品加强巡维和检测工作，缩短维护周期，结合停电排查其他设备是否存在此问题，有问题的设备及时更换处理，确保设备安全运行。三是要有防范人身伤害措施，在停送电操作时，优先采用遥控方式进行操作和远方检查设备状态，防止操作断路器和隔离开关时因设备故障导致人身伤害。四是建议对断路器和均压电容外表面喷涂RTV防污闪涂料，提高防污闪能力；或是对断路器和均压电容增加爬裙，增大爬距。

0. 结语

文中结合一起断路器断口均压电容试验异常后解体案例，也分析了其他类型断路器均压电容故障击穿爆炸的情况，总结分析了导致均压电容故障的主要原因。也结合断路器均压电容容易发生的故障提出了进一步针对防范交流滤波器断路器均压电容发生此类故障的改进措施。

参考文献:

[1] 马骁,张良,任华.针对多断口真空断路器分压均匀性优化设计研究[J].粘接,2021,45(01):136-140.
[2] 王娜,张浩,戴通令,吴文海.影响高压断路器用均压油纸电容器绝缘性能的因素[J].高压电器,2020,56(04):229-234.
[3] 李纪伟.浅析500kV户外断路器均压电容渗油缺陷分析与处置[J].江西电力职业技术学院学报,2019,32(11):7-8+11.
[4] 蒙基验,杨雪飞,李洪坤.500kV瓷柱式断路器均压电容器渗漏油缺陷原因分析[J].广西电力,2019,42(03):24-29.
[5] 武志恒. 换流站交流滤波器多断口断路器均压研究[D].大连理工大学,2019.
[6] 高子杰,石明垒,赵轶帆.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[J].山东工业技术,2019(02):195-196.
[7] 柯锦新.高压断路器均压电容高压介质损耗分析研究[J].科技展望,2016,26(34):68.

6 / 6