摘　要：通過對(duì)斷路器電容器特點(diǎn)及其損耗產(chǎn)生的分析，解釋了斷路器電容器常見的低場強(qiáng)下?lián)p耗角正切tanδ易于偏大以及隨著時(shí)間的增加tanδ增長的現(xiàn)象，并提出解決措施。 關(guān)鍵詞：斷路器電容器　損耗角正切tanδ　雜質(zhì)　離子損耗 　　　　 1　前言 斷路器電容器（又稱均壓電容器），主要并聯(lián)接于斷路器的斷口上，從而使各斷口間的電壓均勻。高壓斷路器的滅弧室常由幾個(gè)斷口串聯(lián)而成，由于對(duì)地雜散電容C0常大于斷口電容C1、C2，C1斷口上承受絕大部分電壓，電壓是極不均勻的。 而在每個(gè)斷口上并聯(lián)了等容的均壓電容Cs后，由于Cs>>C0>>C1、C2，所以分壓比得到了很大的改善，n近似等于1（約1．02～1．05），使得斷口間的電壓分布均勻以利開斷，并且避免在斷口開斷后因電壓分布不均勻而造成損壞。 　　 斷路器電容器的基本結(jié)構(gòu)與耦合電容器相似，通常采用瓷套外殼，元件全部串聯(lián)，內(nèi)部帶補(bǔ)償浸漬劑隨運(yùn)行溫度變化而體積變化的金屬波紋管。它的材料、工藝及質(zhì)量與其它電容器基本相同，但斷路器電容器常出現(xiàn)損耗角正切tanδ偏大的現(xiàn)象，而這種情況在其它類型電容器中卻并不突出，因此，本文就斷路器電容器 tanδ值偏大的原因以及一些改善的方法進(jìn)行一些探討。 2　斷路器電容器損耗的產(chǎn)生及tanδ值易于偏大的原因　 　 電容器浸漬劑中含有的雜質(zhì)，尤其是離子雜質(zhì)，影響著tanδ的大小。介質(zhì)在電壓作用下的能量損耗是由極化損耗（如偶極子極化，夾層介質(zhì)界面極化等）和電導(dǎo)損耗引起的。由于目前電容器用浸漬劑均為弱極性液體介質(zhì)（相對(duì)介電常數(shù)為2．2～2．6），極化損耗極小，因此，浸漬劑的損耗主要由電導(dǎo)損耗決定。 正常工作狀態(tài)的液體介質(zhì)中構(gòu)成電導(dǎo)的因素主要有兩種：一種由液體本身的分子和雜質(zhì)的分子解離為離子，構(gòu)成離子電導(dǎo)；另一種是液體中的膠體質(zhì)點(diǎn)（如浸漬劑中懸浮的小水滴）吸附電荷后，形成帶電質(zhì)點(diǎn)，構(gòu)成電泳電導(dǎo)。由于電容器采用真空浸漬工藝，邊抽真空邊注油，脫氣、脫水效果可以得到保證。因此我們著重分析離子電導(dǎo)對(duì)斷路器電容器損耗的影響。電容器元件極板間被各層固體介質(zhì)（膜或電容器紙）分隔出若干個(gè)區(qū)域，浸漬劑中的離子充斥在各個(gè)區(qū)域內(nèi)，當(dāng)沒有外電場時(shí)，正負(fù)離子雜亂無章地分布，并不消耗能量。當(dāng)施加電壓時(shí)，沿著電場方向，油中離子隨電場方向的交替改變在狹窄的空間來回運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生損耗。 在工頻電源下，當(dāng)施加較低電壓UA時(shí)，在一個(gè)周波內(nèi)，離子從極板E出發(fā)，還未到達(dá)固體介質(zhì)D，就隨著電場交變又回到極板E。當(dāng)升高電壓到UB時(shí)，離子在一個(gè)周波中，剛好從極板E到固體介質(zhì)D，又從D回E。此時(shí)損耗隨電壓的增加而增加。當(dāng)電壓仍然上升，由于帶電粒子無法穿越介質(zhì)層，到達(dá)E或D時(shí)受阻，只能在E與D狹小空間內(nèi)來回運(yùn)動(dòng)，這時(shí)損耗不再增加，而無功功率Q隨著電壓的增加而增加，損耗角正切等于有功功率除以無功功率，因此tanδ隨著電壓的上升而下降。當(dāng)電壓超過額定電壓繼續(xù)上升，在高場強(qiáng)的作用下，液體中由于解離或碰撞電離等產(chǎn)生帶電粒子增加使電導(dǎo)率變大，引起泄漏電流增大，發(fā)熱增多，損耗的增加遠(yuǎn)大于無功功率的增長，從而tanδ值增加。在進(jìn)一步的強(qiáng)電場下，除了電導(dǎo)損耗外，還有介質(zhì)孔隙中氣體電離所引起的損耗。當(dāng)油分解出氣體形成氣泡，氣泡中的場強(qiáng)Eg為油中場強(qiáng)Eo的εr倍，而氣體的擊穿場強(qiáng)比油低得多，所以氣泡先開始電離，這又使氣泡溫度升高，體積膨脹，擴(kuò)大氣體通道，最后發(fā)生擊穿， tanδ也就急劇地上升。在斷路器電容器的使用或試驗(yàn)中，電壓不會(huì)無限制地超過額定電壓Un，因此圖3中C區(qū)域并不為我們關(guān)注。 　　 斷路器電容器的額定電壓一般為40～360kV，隨著斷路器斷口開斷能力提高，斷路器電容器的額定電壓不斷增高，但用戶很少有條件能在產(chǎn)品的額定工作電壓下測量損耗，大多在10kV電壓下測量，這時(shí)的tanδ值在圖3中A區(qū)域，以上的分析提示我們低場強(qiáng)下tanδ值并不能真實(shí)地表明產(chǎn)品額定電壓下運(yùn)行時(shí)的 tanδ，它必大于額定電壓時(shí)tanδ。 此外，斷路器電容器的電容值特別小，也決定了它的tanδ值易于偏大。由于斷路器電容器電氣聯(lián)接為元件全串（如110kV絕緣水平的產(chǎn)品元件個(gè)數(shù)約100～140個(gè)），電容值極小，因此斷路器電容器的無功功率Q較小，當(dāng)有功功率P稍有增加時(shí)，斷路器電容器的損耗角正切將明顯增大。 斷路器電容器還有一個(gè)常見的現(xiàn)象，就是隨著時(shí)間的增加，tanδ值逐漸變大。這是由于極性雜質(zhì)的存在造成的。斷路器電容器的金屬波紋管、瓷套等零部件上附著的雜質(zhì)以及裝配過程中混入的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)慢慢溶于或懸浮于液體中，尤其是橡膠墊圈，它的雜質(zhì)溶解過程更加漫長。隨著時(shí)間的推移，雜質(zhì)由元件外部浸漬入元件介質(zhì)間，在狹窄空間的雜質(zhì)帶電粒子不斷增多，介質(zhì)的損耗不斷增加，使tanδ值越來越大。 3　解決措施 綜合上述對(duì)斷路器電容器損耗問題的分析，我們可以知道，增加產(chǎn)品清潔程度，最大限度地降低離子雜質(zhì)含量可以改善tanδ較大以及隨時(shí)間越變越大的問題，具體可采用：　　 ①加強(qiáng)金屬波紋管等零部件的清洗，最好使用安全的有機(jī)溶劑。金屬波紋管等含有的雜質(zhì)如油污以及其它焊劑如松香等，極易溶于有機(jī)溶劑。國外曾采用三氯乙烯等有機(jī)溶劑，后因三氯乙烯有毒性，而改用三氯甲烷等有機(jī)劑來清洗零部件，使雜質(zhì)無法殘留在零部件表面上。 ②對(duì)密封墊圈可采用前處理方法。斷路器電容器采用硅橡膠墊圈與蓋子密封。而電容器油（二芳基乙烷、芐基甲苯等）本身就是有機(jī)溶劑，可將橡膠上的雜質(zhì)（填充劑、顏料、潤滑劑、硫化劑等）溶于油中，造成tanδ上升。國外有使用氟膠材料做密封墊圈，如杜邦公司Viton膠，效果非常好，但價(jià)格昂貴，無法接受?？刹捎们疤幚砣芙夥椒?，以二芳基乙烷為例，將成形的硅橡膠密封墊圈，在100°C熱二芳基乙烷中預(yù)先處理10～12小時(shí)后使用，可以得到二芳基乙烷的tanδ上升接近零。 ③此外，在裝配過程中應(yīng)盡可能地減少雜質(zhì)混入產(chǎn)品的可能。比如，在有油裝配、無法戴手套時(shí)，操作者手中的汗水就有可能混入溶劑中，汗水中的離子雜質(zhì)對(duì)介質(zhì)損耗的影響比空調(diào)過濾的灰塵（SiO2、Al2O3等非離子）的影響要大得多。汗水這些不被人注意的雜質(zhì)就有可能為產(chǎn)品tanδ的變大留下隱患。 桂林電力電容器總廠制造的JAM180－0．0012H型斷路器電容器的tanδ與U的關(guān)系曲線，它驗(yàn)證了對(duì)斷路器電容器損耗的分析，同時(shí)也表明桂林電力電容器總廠利用高壓試驗(yàn)大廳的優(yōu)勢（750kV試驗(yàn)變壓器，800kV標(biāo)準(zhǔn)電容器），可以在額定電壓下進(jìn)行電容器損耗的測量。同時(shí)，采用較先進(jìn)的工藝水平及行之有效的措施，減少雜質(zhì)含量，即使產(chǎn)品在低場強(qiáng)下的tanδ（0．066％）也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國標(biāo)規(guī)定在額定電壓額定頻率下tanδ≤2％的要求。