（中国南方电网超高压输电公司柳州局广西柳州545006）
摘要：某500kV变电站500kV断路器断口均压电容在现场10kV电压下介损超标，通过分析断口均压电容的特性，并在现场排除各种干扰，将其进行高电压介损试验。试验结果表明由于卡登效应的影响，在10kV电压下测得的介损值远高于实际电压下的介损值。高电压介损试验可以消除卡登效应的影响，能更真实的反映断口均压电容在运行状况下的介损情况。
关键词：均压电容，介损超标，断路器电气试验
引言
500kV断路器一般由两个以上的断口构成，为了使各断口间的电压均匀分布，改善断路器的开断能力，断口间通常加装并联均压电容器。在开断近区故障时，电容可以降低断口高频恢复电压上升限度，避免在断口开断后因电压分布不均匀而造成损坏。断路器断口均压电容器通常采用瓷套外壳，元件全部串联，内部带补偿浸渍剂以及随运行温度变化而体积变化的金属波纹管。其材料、工艺及质量与其它电容器基本相同。介质损耗因数tanδ是反映高压断路器断口间并联均压电容（以下简称均压电容）绝缘性能的一项重要指标，在现场预试工作中，通过测量介损值的大小来判断均压电容的整体受潮、劣化变质等缺陷。由于试验现场存在强磁场、感应电等条件干扰，使断路器均压电容可能出现在10kV试验电压下介损值tanδ偏大，不能真实反映设备的绝缘状态。
1现场例行试验数据分析
2017年11月4日，某局变电所一次检修班对所辖桂林站500kV桂山甲线间隔5043断路器均压电容进行试验时，发现5043断路器B相均压电容10kV下介损值均超过《电力设备检修试验规程》（Q/CSG1206007-2017）所规定：断路器断口间并联电容如采用油纸绝缘，10kV试验电压下tanδ不大于0.5%的注意值。现场采用高空车进行接线，对断口均压电容金属连接部分、瓷瓶进行清洁、擦拭，确保试验接线夹接触良好，排除过渡电阻、污秽、温度、湿度等因素对试验数据的影响，试验过程中尽可能排除感应电干扰，多次进行试验，得出数据进行对比分析。试验数据见表1：
表1：5043断路器均压电容试验数据
在系统内其他站近几年的预试中，曾发现一些断路器电容器在10kV试验电压下tanδ超标，而在额定电压下试验tanδ又合格的现象，而现场大多只配备AI-6000E型介损测试仪，仅能采用常规10kV正接法进行试验，若以此作为判断断口电容的绝缘状况不良而对其进行更换，不仅容易造成对运行设备的误判断，还需要投入额外的人力、物力，延长停电时间，造成经济损失。为了保障断口电容在安全的前提下经济可靠的运行，我们对断路器断口电容的原理结合试验数据进行分析，发现一些断路器电容存在卡登效应，即在含纸的绝缘介质（或塑料和油的混合介质）中，较低电压下的介质损耗因数tanδ可能是其在较高电压下的1～10倍。为消除卡登效应的影响，进一步确认断口均压电容的真实绝缘状，经讨论决定尝试采用提高试验电压的方法对介损超标的断口电容进行复测。
2高电压介损试验
本次试验现场采用AI-6000M高电压介损测量仪，该仪器采用变频抗干扰和傅立叶变换数字滤波技术，全自动智能化测量，确保现场强干扰下测量数据准确稳定。试验电压从10kV-120kV，每升压10kV记录一次，得出下表2数据：
表2：5043开关不同试验电压下均压电容试验数据
由表2可以看出，试验电压从10kV升加到80kV阶段，断路器均压电容介损值随电压的升高逐渐降低，试验电压为80kV到120kV阶段，介损值基本平缓不变；而均压电容值基本稳定，不随电压的变化而变化。
3试验结果分析
在1940年MGarton发现一种现象：在含纸的绝缘介质（或塑料和油的混合介质）中，较低电压下的介质损耗因数tanδ可能是其在较高电压下的1～10倍，这种现象称为卡登效应。
对于油纸绝缘电容器来说，其损耗可分为内部连接线损耗和介质损耗两部分。断路器电容器额定电流很小，而且内部连接线电阻很小，所以内部连接线损耗很小，介质损耗为主要损耗。其中比较容易受影响的是电容器纸和浸渍剂的损耗，而它们的损耗均与杂质离子有关。
电容器纸将油纸型断路器均压电容元件极板分隔成了若干区域，浸渍剂中的离子充斥在各个区域内，当没有试验电压时，正负离子杂乱无章地分布，并不消耗能量。当施加电压时，油中的离子沿着电场方向，随电场方向的改变狭窄的空间内作往复的有限位移和重新排列，而离子来回移动需要克服质点间相互作用力，造成很大的能量损耗。当试验电压由10kV逐渐上升时，离子运动速度较快，随场强的升高，一方面到达固体介质的离子趋于饱和，集中于电极两端使得介质空间的杂质相对减少，另一方面随离子浓度增加，离子相遇机会增多，复合概率增大。浓度也趋于饱和，导致离子振荡运动损耗增加趋缓。由于无功容量随电压增加而增加，损耗角正切值等于有功功率除以无功功率，因此使断路器均压电容tanδ将随测试电压升高而下降，这也进一步验证了卡登效应理论。
4结束语
常规10kV电压下的均压电容的tanδ值并不能真实地表明试品在工作电压下时的tanδ。因为其内部结构和其绝缘材料的原因使其在低电压下tanδ值大于额定电压时的tanδ，而在工作额定电压（或设备的正常运行电压）时其tanδ是能够满足国标要求的，对设备的安全可靠运行不会构成成胁。因此，只要在实际试验和运行中多加注意、综合分析，正常情况下均压电容器的安全可靠运行是没有问题的，可减少不必要的经济损失。实际检修中如对tanδ值有疑问，在有条件的情况下可在额定电压下进行复测，如果复测值符合国标要求，则可投入运行。
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