电力电容器结构与试验方法.ppt

1电力电容器试验方法电力电容器试验方法21.基本概念基本概念 1.1 电容器（电容器（Capacitor）电电容容器器由由两两块块平平行行极极板板（铝铝箔箔）和和极极板板间间的的绝绝缘缘材材料料所组成：所组成：作用：存储和释放电荷的器件（充电和放电）作用：存储和释放电荷的器件（充电和放电）图图1.1 电容器的结构电容器的结构3电工符号：电工符号：C电路符号：电路符号：电容量的基本单位：法拉（电容量的基本单位：法拉（F）常用单位：常用单位：微法（微法（F）纳法（纳法（nF）皮法（皮法（PF）1F=106F=109 nF=1012 PF 1 F=1000 nF 1 nF=1000 PF41.2 交流电路中电容器的特性交流电路中电容器的特性 1.2.1 电压与电流的关系电压与电流的关系 在交流电路中，电容器的电流在相位上超前于电在交流电路中，电容器的电流在相位上超前于电压压90度，这个特性正好与电抗器相反。度，这个特性正好与电抗器相反。图图1.3 电容器和电抗器上的电压和电流相位电容器和电抗器上的电压和电流相位5 2 电力电容器在电力生产中的作用电力电容器在电力生产中的作用 2.1 并联电容器并联电容器(移相电容器移相电容器)用用于于电电力力负负荷荷无无功功补补偿偿。在在用用户户负负荷荷中中存存在在大大量量的的无无功功功功率率，如如感感应应电电动动机机、变变压压器器中中的的励励磁磁功功率率、输输电电线线路路电电感感消消耗耗的的无无功功功功率率等等。无无功功电电流流在在输输电电线线路路中中传传输输时时，就就会会在在线线路路、配配电电变变压压器器的的导导线线电电阻阻中中产产生生损损耗耗，造造成成不不必必要要的的浪浪费费。表表征征系系统统有有功功功功率率和和视视在在功功率率比比例例的的参参数数为为功功率率因因数数，功功率率因数越小，说明系统中的无功分量越大。因数越小，说明系统中的无功分量越大。6 2.2 串联电容器串联电容器 用用于于输输电电线线路路无无功功补补偿偿。输输电电线线路路存存在在一一定定的的分分布布电电感感，线线路路越越长长电电感感量量越越大大，增增加加了了线线路路的的阻阻抗抗和和电电压压降降。在在输输电电线线路路中中串串联联电电容容器器后后，电电容容上上的的压压降降与与电电感感上上的的压压降降互互相相抵抵消消，从从而而减减小小了了线线路路电电压压降降，加加长长了了输输电电距距离离和和输输电电能能力力，提提高高输输电电质质量量和系统的稳定性。和系统的稳定性。72.32.3耦合电容器耦合电容器 用用于于高高频频通通讯讯。电电容容器器对对高高频频信信号号呈呈现现较较低低的的阻阻抗抗，所以能将混在工频电压中的通讯信号取出。所以能将混在工频电压中的通讯信号取出。2.42.4分压电容器分压电容器 用于高电压测量。用于高电压测量。2.52.5均压电容器均压电容器 用于改善断路器开断时各断口电压的均匀性。用于改善断路器开断时各断口电压的均匀性。2.62.6滤波电容器滤波电容器 用于滤除电源中的高次谐波。用于滤除电源中的高次谐波。2.72.7脉冲电容器脉冲电容器 用用于于冲冲击击电电压压试试验验中中的的脉脉冲冲发发生生装装置置。这这种种电电容容器器在结构上要求要有比较小的电感。在结构上要求要有比较小的电感。83.电力电容器的结构电力电容器的结构（1）电容元件的连接）电容元件的连接 a.多元件串联：多元件串联：多多元元件件串串联联的的目目的的是是能能够够承承受受较较高高的的电电压压。例例如如耦合电容器的芯子是由多个元件串联组成。耦合电容器的芯子是由多个元件串联组成。图图3.1 电容器串联电容器串联 9图图3.2 耦合电容器耦合电容器 10 串联后的总电容量为：串联后的总电容量为：(3.1)如果如果C1=C2=Cn=CD则：则：(3.2)即：串接的电容元件数越多，总的电容量越小，但即：串接的电容元件数越多，总的电容量越小，但可以承受的电压越高。可以承受的电压越高。11b.多元件并联：多元件并联：多多元元件件并并联联的的目目的的是是获获得得较较大大的的电电容容量量。例例如如，低压并联电容器内部元件全部并联。低压并联电容器内部元件全部并联。图图3.3 电容器并联电容器并联 1213 并联后的总电容量为：并联后的总电容量为：C总总=C1+C2+Cn (3.3)如果如果C1=C2=Cn=CD 则：则：C总总=nCD (3.4)即：并联的电容元件数越多，总的电容量越大即：并联的电容元件数越多，总的电容量越大 144.电容器试验项目（交接）电容器试验项目（交接）（1）测量绝缘电阻；）测量绝缘电阻；（2）测测量量耦耦合合电电容容器器、断断路路器器电电容容器器的的tan及及电电容容值；对电容器组，还应测量各相、各臂及总电容值；值；对电容器组，还应测量各相、各臂及总电容值；（3）500kV耦耦合合电电容容器器的的局局部部放放电电试试验验（对对绝绝缘缘有有怀疑时）；怀疑时）；（4）并联电容器交流耐压试验；）并联电容器交流耐压试验；（5）冲击合闸试验）冲击合闸试验155.电容器的试验方法电容器的试验方法 5.1 外观检查外观检查 外外观观检检查查主主要要是是观观察察电电容容器器是是否否存存在在变变形形、锈锈蚀蚀、渗油、过热变色、鼓胀等问题。渗油、过热变色、鼓胀等问题。5.2 密封性检查密封性检查 用用户户进进行行密密封封性性检检查查通通常常只只能能采采用用加加热热的的方方法法，在在不不通通电电的的情情况况下下将将试试品品加加热热到到最最高高允允许许温温度度加加20的的温温度度，并并维维持持一一段段时时间间（2小小时时以以上上），在在容容易易产产生生渗渗油油的的地地方方用用吸吸油油材材料料（如如白白石石粉粉、餐餐巾巾纸纸等等）进行检查。进行检查。165.3 绝缘电阻测量绝缘电阻测量 5.3.1 基本概念基本概念 在绝缘体上施加直流电压后，会产生三种在绝缘体上施加直流电压后，会产生三种电流，如图电流，如图6.1所示。所示。图图6.1 夹层绝缘体的等值电路夹层绝缘体的等值电路 171)电导电流电导电流iR，与绝缘电阻有关；，与绝缘电阻有关；2）电容电流）电容电流iC，与电容量有关；，与电容量有关；3）吸收电流）吸收电流i1，由绝缘介质的极化过程引起。，由绝缘介质的极化过程引起。186.3.2 6.3.2 测量方法测量方法 1）测测量量部部位位：并并联联电电容容器器只只测测量量两两极极对对外外壳壳的的绝绝缘缘电电阻阻；分分压压电电容容器器以以及及均均压压电电容容器器测测量量极极间间绝绝缘缘电电阻阻；耦合电容器测量极间及低压电极对地的绝缘电阻；耦合电容器测量极间及低压电极对地的绝缘电阻；2）测测量量接接线线：兆兆欧欧表表的的L端端子子接接被被试试设设备备的的高高压压端端，E端端子子接接设设备备的的低低压压端端或或地地，当当需需要要屏屏蔽蔽其其它它非非被被试试设备时，兆欧表的屏蔽端设备时，兆欧表的屏蔽端G与其它非被试设备连接；与其它非被试设备连接；193 3）测量步骤：）测量步骤：a测测量量前前应应将将电电容容器器两两极极对对地地短短接接充充分分放放电电5分分钟钟以以上；上；b兆兆欧欧表表建建立立电电压压后后分分别别短短接接L、E端端子子和和分分开开L、E端子，兆欧表应显示零或无穷大；端子，兆欧表应显示零或无穷大；c测测量量吸吸收收比比时时记记录录15秒秒和和60秒秒时时的的绝绝缘缘电电阻阻；测测量量极化指数时记录极化指数时记录1分钟和分钟和10分钟的绝缘电阻值；分钟的绝缘电阻值；d测量后应将电容器两极对地短接放电测量后应将电容器两极对地短接放电5分钟以上。分钟以上。206.4 电容量测量电容量测量（1）电压电流法）电压电流法试验原理见图试验原理见图6.2。图图6.2 电压电流法测量电容量电压电流法测量电容量 21电容量的计算：电容量的计算：(6.1)式中：式中：I I：电流，：电流，A A U U：电压，：电压，V V ：=2f，电源频率为电源频率为50Hz50Hz时，时，=314=31422 目目前前市市场场上上有有成成套套的的电电容容、电电感感测测量量装装置置，其其原原理理基基于于电电压压电电流流法法，有有些些仪仪器器为为了了避避开开50Hz的的电电源源干干扰扰，采采用用低低于于或或高高于于50Hz的的电电源源进进行行测测量量，仪仪器器采采用用开开口口CT测测量量电电流流，因因此此在在测测量量时时不不用用打打开开电电容容器器的的连连接接线线，仪仪器器自自动动根根据据电电压压和和电电流流值值计计算算电电容容值或电感值。值或电感值。236.5 交流耐压试验交流耐压试验 6.5.1 概述概述（1）交交接接时时只只对对并并联联电电容容器器进进行行。试试验验电电压压加加在在电电极极引引线线与与外外壳壳之之间间，主主要要检检查查外外包包油油纸纸绝绝缘缘、油油面面下下降、瓷套污染等缺陷。降、瓷套污染等缺陷。（2）对对耦耦合合电电容容器器必必要要时时进进行行交交流流耐耐压压试试验验。（按按出出厂试验值的厂试验值的75%考虑）考虑）（3）为为了了减减小小试试验验设设备备容容量量，通通常常可可采采用用串串联联谐谐振振法法进行。进行。246.5.2 6.5.2 常规试验方法常规试验方法图图6.9 常规交流耐压试验接线常规交流耐压试验接线 25注意事项：注意事项：1）电电压压表表的的高高压压端端子子必必须须直直接接接接在在被被试试品品的的高高压压端端子子上；上；2）升升压压速速度度在在试试验验电电压压的的75%以以下下时时不不规规定定升升压压速速度度，但但从从75%试试验验电电压压升升到到100%试试验验电电压压则则要要求求升升压压速速度度为为每每秒秒2%，即即在在12.5秒秒左左右右升升到到100%试试验验电电压压值值，避免在接近规定试验电压附近停留太久的时间。避免在接近规定试验电压附近停留太久的时间。3）试验前后要做好高压试验的安全措施。）试验前后要做好高压试验的安全措施。266.6.3 6.6.3 串联谐振交流耐压试验串联谐振交流耐压试验图图6.10 串联谐振法交流耐压试验接线串联谐振法交流耐压试验接线27 串联谐振的特点：串联谐振的特点：IL=IC=I (6.24)XL=XC (6.25)UL=UC (6.26)(6.27)回路阻抗：回路阻抗：(6.28)回路回路Q值：值：(6.29)28 6.6.4 6.6.4 谐振耐压的调谐方式谐振耐压的调谐方式 电路处于谐振状态时：电路处于谐振状态时：f：频率：频率 Hz L:电感量电感量 H C:电容量电容量 F 如如果果频频率率落落在在30Hz300Hz范范围围内内，电电感感L或或电电容容C就就不不用用再再调调整整，如如果果频频率率超超过过300Hz，应应增增加加电电感感量量或或电电容容量量；如如果果频频率率低低于于30Hz，应应减减小小电电感感量量或或电电容量。要求工频耐压时，频率容量。要求工频耐压时，频率4565Hz。29 当当频频率率为为50Hz、电电容容的的单单位位为为F、电电感感的的单单位位为为H时，可按下式估算电感或电容：时，可按下式估算电感或电容：307 电容器试验中常见异常问题及原因电容器试验中常见异常问题及原因 7.1 绝缘电阻下降绝缘电阻下降 （1）受潮；）受潮；（2）外部污染；）外部污染；（3）介质材料变质。）介质材料变质。7.2 电容量减小电容量减小 （1）渗油或漏油；（因为油的介电系数比空气大）渗油或漏油；（因为油的介电系数比空气大）（2）电容层断开或某些元件开路。）电容层断开或某些元件开路。7.3 电容量增加电容量增加 （1）串联元件中局部元件击穿；）串联元件中局部元件击穿；（2）受潮进水（水的介电系数很大，）受潮进水（水的介电系数很大，r=81）。）。