摘　要：通過對斷路器電容器特點及其損耗產生的分析，解釋了斷路器電容器常見的低場強下損耗角正切tanδ易于偏大以及隨著時間的增加tanδ增長的現象，并提出解決措施。 關鍵詞：斷路器電容器　損耗角正切tanδ　雜質　離子損耗 　　　　 1　前言 斷路器電容器（又稱均壓電容器），主要并聯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斷口串聯而成，由于對地雜散電容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。 而在每個斷口上并聯了等容的均壓電容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構與耦合電容器相似，通常采用瓷套外殼，元件全部串聯，內部帶補償浸漬劑隨運行溫度變化而體積變化的金屬波紋管。它的材料、工藝及質量與其它電容器基本相同，但斷路器電容器常出現損耗角正切tanδ偏大的現象，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行一些探討。 2　斷路器電容器損耗的產生及tanδ值易于偏大的原因　 　 電容器浸漬劑中含有的雜質，尤其是離子雜質，影響著tanδ的大小。介質在電壓作用下的能量損耗是由極化損耗（如偶極子極化，夾層介質界面極化等）和電導損耗引起的。由于目前電容器用浸漬劑均為弱極性液體介質（相對介電常數為2．2～2．6），極化損耗極小，因此，浸漬劑的損耗主要由電導損耗決定。 正常工作狀態的液體介質中構成電導的因素主要有兩種：一種由液體本身的分子和雜質的分子解離為離子，構成離子電導；另一種是液體中的膠體質點（如浸漬劑中懸浮的小水滴）吸附電荷后，形成帶電質點，構成電泳電導。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對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（膜或電容器紙）分隔出若干個區域，浸漬劑中的離子充斥在各個區域內，當沒有外電場時，正負離子雜亂無章地分布，并不消耗能量。當施加電壓時，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動，產生損耗。 在工頻電源下，當施加較低電壓UA時，在一個周波內，離子從極板E出發，還未到達固體介質D，就隨著電場交變又回到極板E。當升高電壓到UB時，離子在一個周波中，剛好從極板E到固體介質D，又從D回E。此時損耗隨電壓的增加而增加。當電壓仍然上升，由于帶電粒子無法穿越介質層，到達E或D時受阻，只能在E與D狹小空間內來回運動，這時損耗不再增加，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。當電壓超過額定電壓繼續上升，在高場強的作用下，液體中由于解離或碰撞電離等產生帶電粒子增加使電導率變大，引起泄漏電流增大，發熱增多，損耗的增加遠大于無功功率的增長，從而tanδ值增加。在進一步的強電場下，除了電導損耗外，還有介質孔隙中氣體電離所引起的損耗。當油分解出氣體形成氣泡，氣泡中的場強Eg為油中場強Eo的εr倍，而氣體的擊穿場強比油低得多，所以氣泡先開始電離，這又使氣泡溫度升高，體積膨脹，擴大氣體通道，最后發生擊穿， tanδ也就急劇地上升。在斷路器電容器的使用或試驗中，電壓不會無限制地超過額定電壓Un，因此圖3中C區域并不為我們關注。 　　 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品的額定工作電壓下測量損耗，大多在10kV電壓下測量，這時的tanδ值在圖3中A區域，以上的分析提示我們低場強下tanδ值并不能真實地表明產品額定電壓下運行時的 tanδ，它必大于額定電壓時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接為元件全串（如110kV絕緣水平的產品元件個數約100～140個），電容值極小，因此斷路器電容器的無功功率Q較小，當有功功率P稍有增加時，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常見的現象，就是隨著時間的增加，tanδ值逐漸變大。這是由于極性雜質的存在造成的。斷路器電容器的金屬波紋管、瓷套等零部件上附著的雜質以及裝配過程中混入的雜質，這些雜質慢慢溶于或懸浮于液體中，尤其是橡膠墊圈，它的雜質溶解過程更加漫長。隨著時間的推移，雜質由元件外部浸漬入元件介質間，在狹窄空間的雜質帶電粒子不斷增多，介質的損耗不斷增加，使tanδ值越來越大。 3　解決措施 綜合上述對斷路器電容器損耗問題的分析，我們可以知道，增加產品清潔程度，最大限度地降低離子雜質含量可以改善tanδ較大以及隨時間越變越大的問題，具體可采用：　　 ①加強金屬波紋管等零部件的清洗，最好使用安全的有機溶劑。金屬波紋管等含有的雜質如油污以及其它焊劑如松香等，極易溶于有機溶劑。國外曾采用三氯乙烯等有機溶劑，后因三氯乙烯有毒性，而改用三氯甲烷等有機劑來清洗零部件，使雜質無法殘留在零部件表面上。 ②對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）本身就是有機溶劑，可將橡膠上的雜質（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，但價格昂貴，無法接受?？刹捎们疤幚砣芙夥椒ǎ远蓟彝闉槔?，將成形的硅橡膠密封墊圈，在100°C熱二芳基乙烷中預先處理10～12小時后使用，可以得到二芳基乙烷的tanδ上升接近零。 ③此外，在裝配過程中應盡可能地減少雜質混入產品的可能。比如，在有油裝配、無法戴手套時，操作者手中的汗水就有可能混入溶劑中，汗水中的離子雜質對介質損耗的影響比空調過濾的灰塵（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就有可能為產品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的關系曲線，它驗證了對斷路器電容器損耗的分析，同時也表明桂林電力電容器總廠利用高壓試驗大廳的優勢（750kV試驗變壓器，800kV標準電容器），可以在額定電壓下進行電容器損耗的測量。同時，采用較先進的工藝水平及行之有效的措施，減少雜質含量，即使產品在低場強下的tanδ（0．066％）也遠遠低于國標規定在額定電壓額定頻率下tanδ≤2％的要求。