电力电容器结构与试验方法

1、121. 基本概念基本概念 1.1 电容器（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电容器由两块平行极板（铝箔）和极板间的绝缘材料所组成：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

2、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) 用于电力负荷无功补偿。在用户负荷中存在大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、变压器中的励磁功量的无功功率，如感应电动机、变压器中的励磁功率、

3、输电线路电感消耗的无功功率等。无功电流在率、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。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 用于输电线路无功补偿。输电线路存在一定的分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，增加了线路的阻抗布电感，线路越长

4、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。和系统的稳定性。 72.32.3耦合电容器耦合电容器 用于高频通讯。电容器对高频信号呈现较低的阻抗，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。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.

5、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 用于冲击电压试验中的脉冲发生装置。这种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。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： 多元件串联的目的是能够承受较高的电压。例如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

6、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。nCCD总Cn12C11C11C 总总11b. 多元件并联：多元件并联： 多元件并联的目的是获得较大的电容量。例如，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。低压并联电容器内部元件全部并联。 图图3.3 电容

7、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）测量耦合电容器、断路器电容器的）测量耦合电容器、断路器电容器的tan及电容及电容值；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耦合电容器的局部放电试验（对绝缘有耦合电容器的局部

8、放电试验（对绝缘有怀疑时）；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 外观检查主要是观察电容器是否存在变形、锈蚀、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。渗油、过热变色、鼓胀等问题。5.2 密封性检查密封性检查 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（的温度，并维持一段时间（2小时

9、以上），在容易产小时以上），在容易产生渗油的地方用吸油材料（如白石粉、餐巾纸等）生渗油的地方用吸油材料（如白石粉、餐巾纸等）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

10、 6.3.2 测量方法测量方法 1）测量部位：并联电容器只测量两极对外壳的绝缘电）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；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；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）测量接线：兆欧表的L端子接被试设备的高压端，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：

11、）测量步骤：a测量前应将电容器两极对地短接充分放电测量前应将电容器两极对地短接充分放电5分钟以分钟以上；上；b兆欧表建立电压后分别短接兆欧表建立电压后分别短接L、E端子和分开端子和分开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测量吸收比时记录测量吸收比时记录15秒和秒和60秒时的绝缘电阻；测量秒时的绝缘电阻；测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

12、。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=314)F(UICx 22 目前市场上有成套的电容、电感测量装置，其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，有些仪器为了避开原理基于电压电流法，有些仪器为了避开50Hz的电的电源干扰，采用低于或高于源干扰，采用低于或高于50Hz的电源进行测量，仪的电源进行测量，仪器采用开口器采用开口CT测量电流，因此在测量时不用打开电测量电流，因此在

13、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。容值或电感值。 236.5 交流耐压试验交流耐压试验 6.5.1 概述概述（1）交接时只对并联电容器进行。试验电压加在电极）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。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）对耦合电容器必要时进行交流耐压试验。（按出厂试验值的厂试验值的75%考虑）考虑）（3）为了减小试验设备容量，通常可采用串联谐振法）为了减小

14、试验设备容量，通常可采用串联谐振法进行。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）电压表的高压端子必须直接接在被试品的高压端子）电压表的高压端子必须直接接在被试品的高压端子上；上；2）升压速度在试验电压的）升压速度在试验电压的75%以下时不规定升压速度，以下时不规定升压速度，但从但从75%试验电压升到试验电压升到100%试验电压则要求升压速试验电压则要求升压速度为每秒度为每秒2%，即在，即在12.5秒左右升到秒左右升到100%试验电压试验电压值，避免在接近规定试验电压附近停留太久的时间。值，避

15、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) RXXRZ2C2L2 RXQL QUUCJ 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

16、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 如果频率落在如果频率落在30Hz300Hz范围内，电感范围内，电感L或电容或电容C就不用再调整，如果频率超过就不用再调整，如果频率超过300Hz，应增加电感，应增加电感量或电容量；如果频率低于量或电容量；如果频率低于30Hz，应减小电感量或，应减小电感量或电容量。要求工频耐压时，频率电容量。要求工频耐压时，频率4565Hz。LC21f 29 当频率为当频率为50Hz、电容的单位为、电容的单位为F、电感的单位为、电感的单位为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： LC：CL10或10307 电容器试验中常见异常问题