断路器均压电容器测试方法
第39卷2010年10月云 南 电 力 技 术YUNNAN ELECTR I C POWER Vo l 139N o 15
Oct 12010
断路器均压电容器测试方法
王会涛
(云南电网公司曲靖供电局, 云南 曲靖 655000)
摘要:介绍断路器均压电容器的作用和原理、分析不同的接线方式导致的测结果的不同。关键词:断路器 均压电容器 介损 电容量
中图分类号:TM93 文献标识码:B 文章编号:1006-7345(2010) 05-0067-04
1 前言
随着我国电网规模的日益增大以及电压等级的不断提高, 断路器的额定电压等级不断提高, 断路器断口数相应增加, 断路器均压电容器作为改善断路器断口间电压分布的元件被广泛应用于提高断路器整体耐压水平, 它的工作可靠性对整个电力系统的安全运行具有非常重要的意义。为了保证断路器的安全运行, 需要对断路器均压电容器进行预防性试验, 其中介损及电容量的测试是断路器均压电容器预防性试验中的一个重要部分。
对某500k V 变对断路器均压电容器测试时发现正、反两种接线方法导致所测量的电容量差别很大, 针对这种试验现象, 对断路器均压电容器测试方法及造成试验结果不同的原因进行了分析研究。
断提高, 对断路器开断能力提出了越来越高的要求。采用多个低电压等级单断口断路器, 串联组成一个高电压等级多断口断器, 作为一种技术方案在断路器发展过程中一直被广泛采用, 因此造成电网中大量多断口(一般为双断口) 断路器运行。多断口断路器断口间并联均压电容器, 以改善断口间不均衡的电压分布, 提高断器的整体耐压水平。图1是双断口断路器开断接地故障后的电路图, 图中电源电压为U, 电弧熄灭后每个断口间可以看成是一个电容C c , 中间机构箱与底座和大地之间也可以看成是一个对地杂散电容C e 。如果无断口间并联均压电容器C , 两断口间的电压分布可按图2实线部分进行计算:
U 1=U U 2=U
C c +C e
2C c +C e C c
2C c +C e
(1) (2)
2 基本原理
211 断路器均压电容器的作用
断路器均压电容器主要分为油浸式电容器和陶瓷电容器两种, 油浸式电容器由油浸电容元串联组成, 封装在绝缘外套内, 绝缘水平高、电容量较大, 主要用于支柱式断路器; 陶瓷式电容器由陶瓷电容元件串并联组成, 绝缘水平很高, 但通常电容量较小, 工作在密封的SF6气体中。
随着我国电网规模的日益增大, 电压等级不收稿日期:2010-06-18
在断路器中, C c 与C e 通常很小, 若C c =C e , 则; U 1=
U, U 2=U 由此可见, 两个端口上33
的电压差别很大, 第一个断口的工作条件要比第二个严重的多。
为了充分发挥每个断口的作用, 可以在每个断口的外面并联一个比C c 或C e 大得多的均压电容器C, 如图2虚线所示, 并联上均压电容器C 后:
2010年第5期
U 1=U U 2=U
(C +C c ) +C e U
2(C+C c ) +C e 2(C +C c ) U
2(C+C c ) +C e 2
云南电力技术(3) (4
)
第39卷
数字电桥的测量回路等效电路如图3所示,
R 3、R 4两端的电压进过A /D 采样送到计算机, 求得U x 、U n , I cn =
U n U x
, I x =R 4R
3
图1 断路器中电
容分布图3 数字电桥等效电路
U =I cn @标准电容阻抗=
I cn
通过I x 与U j X C n
相位比较, 可求得试品介损和电容量。
3 均压电容器测量实例及分析
图2 端口电压分布计算图
影响设备介损的因素主要有温度、频率和电压, 就实际工作情况来看, 电容器的介损值是在较短的时间内由工频电压测试的, 因此, 温度和频率的变化可以不予考虑。从理论上来讲, 绝大多数电容器的介质损耗因素随试验电压值的变化很小, 在工作电压内其变化量不超过? 5%, 所以在10kV 电压下测量的介损值就可认为是额定电压下的测量值。311 接线方式的介绍31111 正接线
断路器处于断开位置, 两端接地刀闸打开, 保证均压电容器两端悬空, 如下图4所示
:
由此可见, 双端口断路器并联上均压电容器C 后, 电压基本上能够平均分配在两个断口上, 改善断路器断口间的电压分布, 提高断路器整体耐压水平, 同时均压电容器能降低开断过程中恢复电压的上升速度, 提高断路器开断能力, 特别是近区故障开断能力。
断路器通常处于合闸状态, 此时均压电容器的两端电压为零, 断路器开断过程中断口两端会出现高幅值恢复电压, 此时断路器分闸状态断口要承受系统施加的运行电压及各种暂态过电压。均压电容器运行时所承受的电压与断口相同, 从保证断路器可靠性出发, 其额定电压和绝缘水平通常高于断口10%以上。212 均压电容器t a n D 测量原理
预防性试验是电力设备运行和维护工作中的一个重要环节, 是保证电力系统安全运行的有效手段之一, 其中容性设备tan D 测量作为一项简便易行、灵敏度高的试验手段被广泛采用。长期以来, 电力设备绝缘介质损耗角正切的测量都是采用西林电桥。近年来, 由于电子技术的飞速发展, 数字式介损测量技术也逐步走向成熟, 其中A I-6000E 型高压介损测试仪就是采用数字电桥的原理。图4 正接线原理图
31112 反接线
断路器处于断开位置, 靠近母线I (带电) 侧接地刀闸合上, 另一端接地刀闸打开, 均压电容器一端接地, 另一端悬空, 如下图5所示:
第39卷断路器均压电容器测试方法2010年第5期
断口2并联均压电容进行高压屏蔽; 断口2采用正接法测试。由于母线Ò带电, 靠近母线Ò一侧的地刀合上, 5643断口2并联均压电容及tan D 测试采用反接法, 并对断口1电容及断口1并联均压电容进行高压屏蔽; 断口1采用正接法测试。
在现场试验时, 由于现场条件的限制, 不能
图5 反接线原理图
将断路器均压电容器单独解下来进行测试, 以免浪费人力、物力及解体过程中发生电容器的损坏, 经考虑选择对500k V 德宏变5642断口1、5643断口2并联均压电容采用正接法及反接法进行测试, 并根据测试数据综合分析判断测试数据见表1。
312 试验数据分析
500kV 德宏变5642和5643断路器断口(靠近母线I 的为断口1, 靠近母线Ò的为断口2) 并联均压电容及介损测试过程中, 由于母线I 带电, 靠近母线I 一侧的地刀合上, 因此5642断口1并联均压电容及tan D 测试采用反接法, 并对断口2电容及
表1 德宏变5642断路器(试验时间:2009112110-11)
相别
断口1
C 出厂(pF ) C 交接(pF ) C X 反(pF ) C X 正(pF ) v C 反-出厂(%) v C 正-出厂(%) v C 反-交接(%) v C 正-交接(%) tan D 反(%) tan D 正(%)
[***********][***********]12501123
A
断口[1**********]) ) ) 1676) ) ) 2162) ) ) 0172) ) ) 01142
断口[***********][***********]113901138
B
断口[1**********]) ) ) 1672) ) ) 2163) ) ) 0166) ) ) 01127
断口[***********][***********]112801140
C
断口[1**********]) ) ) 1672) ) ) 2146) ) ) 0145) ) ) 01120
因出厂值对断路器均压电容器的测量是对电容器单体进行正接法测试, 其值真实反映断路器断口并联电容值, 即:
C 出厂=C
(5)
而交接测试是对断路器断口并联均压电容连同断口电容采用正接法进行的整体电容测试, 其值实为断口并联电容和断口电容之和, 即:
C 交接=C x 正=C +C c
(6)
假设断口电容不变化, 其交接测量值较出厂值的增量即为断路器断口电容C c 。本次预试现场由于安全措施的限制, 靠近母线侧的断口均压电容连同断口的整体电容测试只能采用反接法进行, 其测试值为断口电容、均压电容、杂散电容之和, 即:
C x 反=C +C c +C e (7)
假若断口电容和均压电容不变, 其断口整体电容反接法测试值较正接法测试的值的增量即为杂散电容C e 。因此采用反接法对断口电容及均压电容的整体电容测试值因受对地杂散电容的影响, 虽然现场采用高压屏蔽, 但无法屏蔽掉对地杂散电容C e 和断口电容C c , 其测试值与出厂值和交接值比较明显偏大, 所以断口并联电容量测试无论是采用正接法还是反接法, 其电容量较真实值均增大, 反接法测试结果C x 反大于正接法测试结果C x 正, 且反接法测试结果C x 反较正接法测试结果C x 正的增量即为对地杂散电容C e 。
由表1可以看出:无论是采用反接法还是正接法测量断口并联电容的tan D 变化量均无显著增
2010年第5期云南电力技术第39卷
大或减小的趋势, 说明反接法或正接法对tan D 的测试结果不产生明显影响。
经过分析, 运用公式(6) 与(7) 计算可得到断
口电容Cc 和对地杂散电容Ce 及在反接法测试结果中所占的比例, 见表2。
表2 德宏变5642断口电容C c 和杂散电容C e
相别C 出厂(pF )
C X 反(pF ) C X 正(pF ) C c (pF ) C e (pF ) v C e (%)
断口[***********]71096110
A
断口2163312) ) ) 16764218) ) ) ) ) )
断口[***********]11045186
B
断口2162911) ) ) 16724219) ) ) ) ) )
断口[***********]2915117
C
断口2163119) ) ) 16724011) ) ) ) ) )
表3 德宏变5643断口电容C c 和杂散电容C e
相别
断口1
C 出厂C X 反(pF ) C X 正(pF ) C c (pF ) C e (pF ) v C e (%)
163713) ) ) 16753717) ) ) ) ) )
A
断口[***********]81035177
断口1163216) ) ) 16814814) ) ) ) ) )
B
断口[***********]21035178
断口1162919) ) ) 16754511) ) ) ) ) )
C
断口[***********]6854182
为便于分析, 取测试数据的平均值作为分析的依据, 5642断路器断口1和5643断路器断口2采用反接法测试时, 断路器断口电容约为4114pF , 杂散电容约为9912pF , 约占反接法测试值的5158%。
据此, 可以推断此次德宏变5642断路器和5643断路器断口整体电容反接法测试值偏大原因并不是由于断口并联均压电容缺陷所引起的, 而是由于条件限制, 所采用的反接法引入的杂散电容所导致, 本次正、反两种接线方式测试的结果可以对其他断路器测试提供参考依据。
接线方式测试数据的对比分析, 说明现场采用正接线测试易于排除杂散电容对结果的影响, 所测得的电容量更能真实反映试品状况; 采用反接法测试的电容量由于受到杂散电容影响, 其值明显偏大; 介损测试值与测试方法无明显关系。 参考文献
[1]陈化钢1电气设备预防性试验方法[M]1水利电力出版社, 1994年9月1
[2]宁凤辉1浅谈断路器电容器介质损耗问题[J]1电力电容器, 2002, (4) 1
[3]李冰冰1高压断路器均压电容的作用与改进措施[J]1东北电力技术, 2000, (11) 1
4 结论
通过对断路器均压电容量及介损正、反两种
随着世界首批第三代核电AP1000技术工程进入主设备安装阶段, 世界最先进的第三代核电技术正在我国工程人员的手中从图纸变成现实。这种施工的方式就像" 搭积木" 一样, 可以大大缩短核电站的建设周期, 而这也正是第三代核电技术的优点之一, 它的建设周期只需要三年时间, 而常规施工的二代核电站则需要6-7年。