电力电容器结构与试验方法.ppt

1,电力电容器试验方法,2,1. 基本概念,1.1 电容器（Capacitor） 电容器由两块平行极板（铝箔）和极板间的绝缘材料所组成： 作用：存储和释放电荷的器件（充电和放电） 图1.1 电容器的结构,3,电工符号：C 电路符号： 电容量的基本单位：法拉（F） 常用单位： 微法（F） 纳法（nF） 皮法（ PF） 1F =106F =109 nF =1012 PF 1 F =1000 nF 1 nF =1000 PF,4,1.2 交流电路中电容器的特性,1.2.1 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 压90度，这个特性正好与电抗器相反。 图1.3 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,2.1 并联电容器(移相电容器) 用于电力负荷无功补偿。在用户负荷中存在大量的无功功率，如感应电动机、变压器中的励磁功率、输电线路电感消耗的无功功率等。无功电流在输电线路中传输时，就会在线路、配电变压器的导线电阻中产生损耗，造成不必要的浪费。表征系统有功功率和视在功率比例的参数为功率因数，功率因数越小，说明系统中的无功分量越大。,6,2.2 串联电容器,用于输电线路无功补偿。输电线路存在一定的分布电感，线路越长电感量越大，增加了线路的阻抗和电压降。在输电线路中串联电容器后，电容上的压降与电感上的压降互相抵消，从而减小了线路电压降，加长了输电距离和输电能力，提高输电质量和系统的稳定性。,7,2.3耦合电容器,用于高频通讯。电容器对高频信号呈现较低的阻抗，所以能将混在工频电压中的通讯信号取出。 2.4分压电容器 用于高电压测量。 2.5均压电容器 用于改善断路器开断时各断口电压的均匀性。 2.6滤波电容器 用于滤除电源中的高次谐波。 2.7脉冲电容器 用于冲击电压试验中的脉冲发生装置。这种电容器在结构上要求要有比较小的电感。,8,3. 电力电容器的结构,（1）电容元件的连接 a. 多元件串联： 多元件串联的目的是能够承受较高的电压。例如耦合电容器的芯子是由多个元件串联组成。 图3.1 电容器串联,9,图3.2 耦合电容器,10,串联后的总电容量为：,(3.1) 如果C1=C2=Cn=CD则： (3.2) 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。,11,b. 多元件并联：,多元件并联的目的是获得较大的电容量。例如，低压并联电容器内部元件全部并联。 图3.3 电容器并联,12,13,并联后的总电容量为：,C总=C1+C2+Cn (3.3) 如果C1=C2=Cn=CD 则： C总=nCD (3.4) 即：并联的电容元件数越多，总的电容量越大,14,4. 电容器试验项目（交接）,（1）测量绝缘电阻； （2）测量耦合电容器、断路器电容器的tan及电容值；对电容器组，还应测量各相、各臂及总电容值； （3）500kV耦合电容器的局部放电试验（对绝缘有怀疑时）； （4）并联电容器交流耐压试验； （5）冲击合闸试验,15,5. 电容器的试验方法,5.1 外观检查 外观检查主要是观察电容器是否存在变形、锈蚀、渗油、过热变色、鼓胀等问题。 5.2 密封性检查 用户进行密封性检查通常只能采用加热的方法，在不通电的情况下将试品加热到最高允许温度加20的温度，并维持一段时间（2小时以上），在容易产生渗油的地方用吸油材料（如白石粉、餐巾纸等）进行检查。,16,5.3 绝缘电阻测量,5.3.1 基本概念 在绝缘体上施加直流电压后，会产生三种 电流，如图6.1所示。 图6.1 夹层绝缘体的等值电路,17,1) 电导电流iR，与绝缘电阻有关； 2）电容电流iC，与电容量有关； 3）吸收电流i1，由绝缘介质的极化过程引起。,18,6.3.2 测量方法,1）测量部位：并联电容器只测量两极对外壳的绝缘电阻；分压电容器以及均压电容器测量极间绝缘电阻；耦合电容器测量极间及低压电极对地的绝缘电阻； 2）测量接线：兆欧表的L端子接被试设备的高压端，E端子接设备的低压端或地，当需要屏蔽其它非被试设备时，兆欧表的屏蔽端G与其它非被试设备连接；,19,3）测量步骤：,a测量前应将电容器两极对地短接充分放电5分钟以上； b兆欧表建立电压后分别短接L、E端子和分开L、E端子，兆欧表应显示零或无穷大； c测量吸收比时记录15秒和60秒时的绝缘电阻；测量极化指数时记录1分钟和10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5分钟以上。,20,6.4 电容量测量,（1）电压电流法 试验原理见图6.2。 图6.2 电压电流法测量电容量,21,电容量的计算：,(6.1) 式中： I：电流， A U：电压，V ： = 2f，电源频率为50Hz时，=314,22,目前市场上有成套的电容、电感测量装置，其原理基于电压电流法，有些仪器为了避开50Hz的电源干扰，采用低于或高于50Hz的电源进行测量，仪器采用开口CT测量电流，因此在测量时不用打开电容器的连接线，仪器自动根据电压和电流值计算电容值或电感值。,23,6.5 交流耐压试验,6.5.1 概述 （1）交接时只对并联电容器进行。试验电压加在电极引线与外壳之间，主要检查外包油纸绝缘、油面下降、瓷套污染等缺陷。 （2）对耦合电容器必要时进行交流耐压试验。（按出厂试验值的75%考虑） （3）为了减小试验设备容量，通常可采用串联谐振法进行。,24,6.5.2 常规试验方法,图6.9 常规交流耐压试验接线,25,注意事项：,1）电压表的高压端子必须直接接在被试品的高压端子上； 2）升压速度在试验电压的75%以下时不规定升压速度，但从75%试验电压升到100%试验电压则要求升压速度为每秒2%，即在12.5秒左右升到100%试验电压值，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。,26,6.6.3 串联谐振交流耐压试验,图6.10 串联谐振法交流耐压试验接线,27,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： (6.28) 回路Q值： (6.29),28,6.6.4 谐振耐压的调谐方式 电路处于谐振状态时： f：频率 Hz L:电感量 H C:电容量 F 如果频率落在30Hz300Hz范围内，电感L或电容C就不用再调整，如果频率超过300Hz，应增加电感量或电容量；如果频率低于30Hz，应减小电感量或电容量。要求工频耐压时，频率4565Hz。,29,当频率为50Hz、电容的单位为F、电感的单位为H时，可按下式估算电感或电容：,30,7 电容器试验中常见异常