林旭毅
广东电网有限责任公司揭阳供电局生产技术部 广东揭阳 522000
摘要：通过解体分析220kV电容式电压互感器介损异常增长的情况，说明了电容器型设备存在Garton效应对介损结果造成干扰，由于目前相关标准中无电容器油颗粒度的要求，因此今后需对电容器油颗粒度与Garton效应关系作进一步研究，完善有关技术标准和工艺要求。
关键词：电容式；互感器；介损；Garton效应
一、前言
某220kV变电站新购110kV及以上CVT共有20台，在2019年11月的出厂试验和交接试验中，介损测试值均为合格。但在施工现场存放一年后，2020年11月送电前预试时发现其中19台CVT的C1电容器介损值均出现异常增长现象，超出规程规定的0.2%交接试验标准或增长幅度过大，但C2电容器和上节电容器却没有介损超标的现象，怀疑存在批次性隐患。为查明隐患原因，将所有20台CVT全部返回原生产厂家进行解体分析。
二、解体分析过程
在返厂产品中选取了3台介损值最大的产品进行测试拆解，进行介损、电容量、电容器耐压、局放试验测试，并对电容器油进行微水、颗粒度测试。
.png)
（一）2kV介损复测
产品进行2kV（带电磁单元）自激法介损测试与2kV（不带电磁单元）正接法介损测试，排除电磁单元对产品介损异常的影响。试验结论为；1、2kV电压下电容器介损不合格；2、产品带电磁单元与不带电磁单元介损基本无差异，可排除电磁单元对产品介损的影响。
（二）高压介损测试
产品电容器进行高压介损测试，电压从2kV逐步升至额定电压63.5kV，再逐步降至2kV，验证电容器高电压下介损变化趋势。试验结论：1、2kV下产品介损不合格，10kV至额定电压63.5kV下产品介损合格；2、随电压升高，电容器介损大幅下降。施加额定电压后，电容器复测2kV下介损明显下降。
（三）电容器工频耐压、局放测试
一次工频耐压试验：施加电压230kV，1min。局部放电测量：预加电压230kV，测量电压126 kV，持续时间5min，再施加测量电压87 kV。试验结论：1、产品电容器工频耐压、局放合格；2、产品耐压后，高压桥测试介损合格；自动电桥测试介损不合格，但介损呈下降趋势。
（四）电容器油微水、颗粒度、耐压、介损测量
对两台产品电容器取油后，放置到烘箱中进行热烘，热烘温度85℃，热烘时间5小时。试验结论：1、介损超标产品电容器油颗粒度比常规合格产品偏大；2、 电容器油耐压合格；3、电容器油介损偏大；4、电容器微水合格。
（五）电容器进行拆解分析
对电容器进行放油后，检查绝缘油外观清澈正常，无可见异物，取出电容芯子后，检查芯子表面清洁无异物，电容器元件各端面清洁无异物。铝箔表面清洁无异物。检查电磁单元外观，也无发现异常。检查结论为电磁单元和电容芯子等元器件正常。
.png)
三、原因分析
电压互感器的电容器元件的绝缘介质为聚丙烯膜与电容器纸复合介质，此类电容器单元存在Garton效应：由于油中杂质带电粒子在交流场作用下的运动会受到纤维纸的阻挡，而这种阻挡作用随电场强度增加而减少。在较低电压下，介质中的杂质粒子游离于介质空间，极化损耗比较大。而在较高电压下，这些杂质粒子在较强的电场作用下集中于电极两端，介质空间损耗相对减少，极化损耗比较小。在含有绝缘介质（或塑料以及油的混合介质中），较低电压下的tanδ值可能是其在较高电压下测量值的1倍～10倍，电容量越小越容易发生这种现象。
通过查找历史记录，确认该批产品生产过程中，在对车间进行改造，改造过程有装修粉尘，粉尘会进入装配大厅及注油管道中，造成装配过程中清洁度不达标或电容器在注油过程中注油管道不清洁。杂质附着于芯体，这些杂质慢慢溶于或悬浮于电容器油中，随着时间的推移，杂质由元件外部浸渍进元件极板介质间，在极板狭窄空间的杂质不断增多，介质的损耗不断增加，导致产品试验介损超标。
四、结论
综上验证与分析，确定了本次电容互感器介损值异常的缺陷原因，是由于本批产品生产环境控制不到位，杂质溶解进入元件极板介质中，在较低电压下，介质中的杂质粒子游离于介质空间，极化损耗比较大，造成产品介损超标。
通过本次解体分析，发现以下几个问题，需要今后继续进行研究关注
（一）由于绝缘油中的杂质初期只漂浮在电容芯子外部，不影响电容芯子内介质损耗，按现有的交接试验项目在设备初期难以发现，需要经过一段时间后当杂质慢慢漂移到极板间，达到一定浓度时才出现问题，如无提前发现，投产后将对设备安全造成隐患。
（二）油中颗粒度过高的隐患可能导致电容器内部击穿爆炸，油浸式CVT广泛用于敞开式变电站中，如果220kV、500kV母线或者线路CVT发生故障，将导致发生一级以上电网安全事故事件，由此产生停供电经济损失可达千万元级别，后果极其严重。
（三）本次分析验证了卡顿（Garton）效应对油浸式CVT介损的影响，但同时反映出目前国内对于电容器油中颗粒度技术监督不足，技术标准处于空白。无论是现有规程标准或技术协议中，均查无电容器油颗粒度和注入产品后的油介损值技术标准。虽然少量杂质颗粒不影响电容器的实质安全，但如果杂质颗粒过多仍会对产品造成隐患。因此需加强油浸式电容型设备（如油浸式电容器、电容型充油套管）的绝缘油品质技术监督工作，并对电容器油中颗粒度与Garton效应特性关系做进一步研究，尽快填补此方面技术标准空白，为今后同类型产品测试判定提供理论支撑。
参考文献：
[1]中国电气工程大典委员会.中国电气工程大典.第1卷，现代电气工程基础[M].中国电力出版社，2009.
[2]电力设备预防性试验方法及诊断技术[M].中国科学电力出版设备，2001.
作者简介：林旭毅（1974-），男，揭阳人，高级工程师，一直从事电气设备高电压技术研究管理工作。