電力電容器結(jié)構(gòu)與試驗(yàn)方法

1、121. 基本概念基本概念 1.1 電容器（電容器（Capacitor）電容器由兩塊平行極板（鋁箔）和極板間的絕緣材料電容器由兩塊平行極板（鋁箔）和極板間的絕緣材料所組成：所組成：作用：存儲(chǔ)和釋放電荷的器件（充電和放電）作用：存儲(chǔ)和釋放電荷的器件（充電和放電）圖圖1.1 電容器的結(jié)構(gòu)電容器的結(jié)構(gòu)3電工符號(hào)：電工符號(hào)：C電路符號(hào)：電路符號(hào)：電容量的基本單位：法拉（電容量的基本單位：法拉（F）常用單位：常用單位： 微法（微法（F） 納法（納法（nF） 皮法（皮法（ PF） 1F =106F =109 nF =1012 PF 1 F =1000 nF 1 nF =1000 PF41.2 交流電路中電

2、容器的特性交流電路中電容器的特性 1.2.1 電壓與電流的關(guān)系電壓與電流的關(guān)系 在交流電路中，電容器的電流在相位上超前于電在交流電路中，電容器的電流在相位上超前于電壓壓90度，這個(gè)特性正好與電抗器相反。度，這個(gè)特性正好與電抗器相反。圖圖1.3 電容器和電抗器上的電壓和電流相位電容器和電抗器上的電壓和電流相位5 2 電力電容器在電力生產(chǎn)中的作用電力電容器在電力生產(chǎn)中的作用 2.1 并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器(移相電容器移相電容器) 用于電力負(fù)荷無(wú)功補(bǔ)償。在用戶(hù)負(fù)荷中存在大用于電力負(fù)荷無(wú)功補(bǔ)償。在用戶(hù)負(fù)荷中存在大量的無(wú)功功率，如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、變壓器中的勵(lì)磁功量的無(wú)功功率，如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、變壓器中的勵(lì)磁功率、

3、輸電線路電感消耗的無(wú)功功率等。無(wú)功電流在率、輸電線路電感消耗的無(wú)功功率等。無(wú)功電流在輸電線路中傳輸時(shí)，就會(huì)在線路、配電變壓器的導(dǎo)輸電線路中傳輸時(shí)，就會(huì)在線路、配電變壓器的導(dǎo)線電阻中產(chǎn)生損耗，造成不必要的浪費(fèi)。表征系統(tǒng)線電阻中產(chǎn)生損耗，造成不必要的浪費(fèi)。表征系統(tǒng)有功功率和視在功率比例的參數(shù)為功率因數(shù)，功率有功功率和視在功率比例的參數(shù)為功率因數(shù)，功率因數(shù)越小，說(shuō)明系統(tǒng)中的無(wú)功分量越大。因數(shù)越小，說(shuō)明系統(tǒng)中的無(wú)功分量越大。 6 2.2 串聯(lián)電容器串聯(lián)電容器 用于輸電線路無(wú)功補(bǔ)償。輸電線路存在一定的分用于輸電線路無(wú)功補(bǔ)償。輸電線路存在一定的分布電感，線路越長(zhǎng)電感量越大，增加了線路的阻抗布電感，線路越長(zhǎng)

4、電感量越大，增加了線路的阻抗和電壓降。在輸電線路中串聯(lián)電容器后，電容上的和電壓降。在輸電線路中串聯(lián)電容器后，電容上的壓降與電感上的壓降互相抵消，從而減小了線路電壓降與電感上的壓降互相抵消，從而減小了線路電壓降，加長(zhǎng)了輸電距離和輸電能力，提高輸電質(zhì)量壓降，加長(zhǎng)了輸電距離和輸電能力，提高輸電質(zhì)量和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 72.32.3耦合電容器耦合電容器 用于高頻通訊。電容器對(duì)高頻信號(hào)呈現(xiàn)較低的阻抗，用于高頻通訊。電容器對(duì)高頻信號(hào)呈現(xiàn)較低的阻抗，所以能將混在工頻電壓中的通訊信號(hào)取出。所以能將混在工頻電壓中的通訊信號(hào)取出。2.42.4分壓電容器分壓電容器 用于高電壓測(cè)量。用于高電壓測(cè)量。2.

5、52.5均壓電容器均壓電容器 用于改善斷路器開(kāi)斷時(shí)各斷口電壓的均勻性。用于改善斷路器開(kāi)斷時(shí)各斷口電壓的均勻性。2.62.6濾波電容器濾波電容器 用于濾除電源中的高次諧波。用于濾除電源中的高次諧波。2.72.7脈沖電容器脈沖電容器 用于沖擊電壓試驗(yàn)中的脈沖發(fā)生裝置。這種電容器用于沖擊電壓試驗(yàn)中的脈沖發(fā)生裝置。這種電容器在結(jié)構(gòu)上要求要有比較小的電感。在結(jié)構(gòu)上要求要有比較小的電感。83. 電力電容器的結(jié)構(gòu)電力電容器的結(jié)構(gòu) （1）電容元件的連接）電容元件的連接 a. 多元件串聯(lián)：多元件串聯(lián)： 多元件串聯(lián)的目的是能夠承受較高的電壓。例如多元件串聯(lián)的目的是能夠承受較高的電壓。例如耦合電容器的芯子是由多個(gè)元

6、件串聯(lián)組成。耦合電容器的芯子是由多個(gè)元件串聯(lián)組成。 圖圖3.1 電容器串聯(lián)電容器串聯(lián) 9圖圖3.2 耦合電容器耦合電容器 10 串聯(lián)后的總電容量為：串聯(lián)后的總電容量為： (3.1) 如果如果C1=C2=Cn=CD則：則： (3.2)即：串接的電容元件數(shù)越多，總的電容量越小，但即：串接的電容元件數(shù)越多，總的電容量越小，但可以承受的電壓越高?？梢猿惺艿碾妷涸礁摺CCD總Cn12C11C11C 總總11b. 多元件并聯(lián)：多元件并聯(lián)： 多元件并聯(lián)的目的是獲得較大的電容量。例如，多元件并聯(lián)的目的是獲得較大的電容量。例如，低壓并聯(lián)電容器內(nèi)部元件全部并聯(lián)。低壓并聯(lián)電容器內(nèi)部元件全部并聯(lián)。 圖圖3.3 電容

7、器并聯(lián)電容器并聯(lián) 1213 并聯(lián)后的總電容量為：并聯(lián)后的總電容量為： C總總=C1+C2+Cn (3.3) 如果如果C1=C2=Cn=CD 則：則： C總總=nCD (3.4) 即：并聯(lián)的電容元件數(shù)越多，總的電容量越大即：并聯(lián)的電容元件數(shù)越多，總的電容量越大 144. 電容器試驗(yàn)項(xiàng)目（交接）電容器試驗(yàn)項(xiàng)目（交接） （1）測(cè)量絕緣電阻；）測(cè)量絕緣電阻； （2）測(cè)量耦合電容器、斷路器電容器的）測(cè)量耦合電容器、斷路器電容器的tan及電容及電容值；對(duì)電容器組，還應(yīng)測(cè)量各相、各臂及總電容值；值；對(duì)電容器組，還應(yīng)測(cè)量各相、各臂及總電容值； （3）500kV耦合電容器的局部放電試驗(yàn)（對(duì)絕緣有耦合電容器的局部

8、放電試驗(yàn)（對(duì)絕緣有懷疑時(shí)）；懷疑時(shí)）； （4）并聯(lián)電容器交流耐壓試驗(yàn)；）并聯(lián)電容器交流耐壓試驗(yàn)； （5）沖擊合閘試驗(yàn)）沖擊合閘試驗(yàn)155. 電容器的試驗(yàn)方法電容器的試驗(yàn)方法 5.1 外觀檢查外觀檢查 外觀檢查主要是觀察電容器是否存在變形、銹蝕、外觀檢查主要是觀察電容器是否存在變形、銹蝕、滲油、過(guò)熱變色、鼓脹等問(wèn)題。滲油、過(guò)熱變色、鼓脹等問(wèn)題。5.2 密封性檢查密封性檢查 用戶(hù)進(jìn)行密封性檢查通常只能采用加熱的方法，在用戶(hù)進(jìn)行密封性檢查通常只能采用加熱的方法，在不通電的情況下將試品加熱到最高允許溫度加不通電的情況下將試品加熱到最高允許溫度加20的溫度，并維持一段時(shí)間（的溫度，并維持一段時(shí)間（2小時(shí)

9、以上），在容易產(chǎn)小時(shí)以上），在容易產(chǎn)生滲油的地方用吸油材料（如白石粉、餐巾紙等）生滲油的地方用吸油材料（如白石粉、餐巾紙等）進(jìn)行檢查。進(jìn)行檢查。 165.3 絕緣電阻測(cè)量絕緣電阻測(cè)量 5.3.1 基本概念基本概念 在絕緣體上施加直流電壓后，會(huì)產(chǎn)生三種在絕緣體上施加直流電壓后，會(huì)產(chǎn)生三種電流，如圖電流，如圖6.1所示。所示。 圖圖6.1 夾層絕緣體的等值電路夾層絕緣體的等值電路 171) 電導(dǎo)電流電導(dǎo)電流iR，與絕緣電阻有關(guān)；，與絕緣電阻有關(guān)；2）電容電流）電容電流iC，與電容量有關(guān)；，與電容量有關(guān)；3）吸收電流）吸收電流i1，由絕緣介質(zhì)的極化過(guò)程引起。，由絕緣介質(zhì)的極化過(guò)程引起。186.3.2

10、 6.3.2 測(cè)量方法測(cè)量方法 1）測(cè)量部位：并聯(lián)電容器只測(cè)量?jī)蓸O對(duì)外殼的絕緣電）測(cè)量部位：并聯(lián)電容器只測(cè)量?jī)蓸O對(duì)外殼的絕緣電阻；分壓電容器以及均壓電容器測(cè)量極間絕緣電阻；阻；分壓電容器以及均壓電容器測(cè)量極間絕緣電阻；耦合電容器測(cè)量極間及低壓電極對(duì)地的絕緣電阻；耦合電容器測(cè)量極間及低壓電極對(duì)地的絕緣電阻；2）測(cè)量接線：兆歐表的）測(cè)量接線：兆歐表的L端子接被試設(shè)備的高壓端，端子接被試設(shè)備的高壓端，E端子接設(shè)備的低壓端或地，當(dāng)需要屏蔽其它非被試端子接設(shè)備的低壓端或地，當(dāng)需要屏蔽其它非被試設(shè)備時(shí)，兆歐表的屏蔽端設(shè)備時(shí)，兆歐表的屏蔽端G與其它非被試設(shè)備連接；與其它非被試設(shè)備連接；193 3）測(cè)量步驟：

11、）測(cè)量步驟：a測(cè)量前應(yīng)將電容器兩極對(duì)地短接充分放電測(cè)量前應(yīng)將電容器兩極對(duì)地短接充分放電5分鐘以分鐘以上；上；b兆歐表建立電壓后分別短接兆歐表建立電壓后分別短接L、E端子和分開(kāi)端子和分開(kāi)L、E端子，兆歐表應(yīng)顯示零或無(wú)窮大；端子，兆歐表應(yīng)顯示零或無(wú)窮大；c測(cè)量吸收比時(shí)記錄測(cè)量吸收比時(shí)記錄15秒和秒和60秒時(shí)的絕緣電阻；測(cè)量秒時(shí)的絕緣電阻；測(cè)量極化指數(shù)時(shí)記錄極化指數(shù)時(shí)記錄1分鐘和分鐘和10分鐘的絕緣電阻值；分鐘的絕緣電阻值；d測(cè)量后應(yīng)將電容器兩極對(duì)地短接放電測(cè)量后應(yīng)將電容器兩極對(duì)地短接放電5分鐘以上。分鐘以上。206.4 電容量測(cè)量電容量測(cè)量（1）電壓電流法）電壓電流法試驗(yàn)原理見(jiàn)圖試驗(yàn)原理見(jiàn)圖6.2

12、。圖圖6.2 電壓電流法測(cè)量電容量電壓電流法測(cè)量電容量 21電容量的計(jì)算：電容量的計(jì)算： (6.1)式中：式中： I I：電流，：電流， A A U U：電壓，：電壓，V V ： = 2f，電源頻率為電源頻率為50Hz50Hz時(shí)，時(shí)，=314=314)F(UICx 22 目前市場(chǎng)上有成套的電容、電感測(cè)量裝置，其目前市場(chǎng)上有成套的電容、電感測(cè)量裝置，其原理基于電壓電流法，有些儀器為了避開(kāi)原理基于電壓電流法，有些儀器為了避開(kāi)50Hz的電的電源干擾，采用低于或高于源干擾，采用低于或高于50Hz的電源進(jìn)行測(cè)量，儀的電源進(jìn)行測(cè)量，儀器采用開(kāi)口器采用開(kāi)口CT測(cè)量電流，因此在測(cè)量時(shí)不用打開(kāi)電測(cè)量電流，因此在

13、測(cè)量時(shí)不用打開(kāi)電容器的連接線，儀器自動(dòng)根據(jù)電壓和電流值計(jì)算電容器的連接線，儀器自動(dòng)根據(jù)電壓和電流值計(jì)算電容值或電感值。容值或電感值。 236.5 交流耐壓試驗(yàn)交流耐壓試驗(yàn) 6.5.1 概述概述（1）交接時(shí)只對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行。試驗(yàn)電壓加在電極）交接時(shí)只對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行。試驗(yàn)電壓加在電極引線與外殼之間，主要檢查外包油紙絕緣、油面下引線與外殼之間，主要檢查外包油紙絕緣、油面下降、瓷套污染等缺陷。降、瓷套污染等缺陷。（2）對(duì)耦合電容器必要時(shí)進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。（按出）對(duì)耦合電容器必要時(shí)進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。（按出廠試驗(yàn)值的廠試驗(yàn)值的75%考慮）考慮）（3）為了減小試驗(yàn)設(shè)備容量，通?？刹捎么?lián)諧振法）為了減小

14、試驗(yàn)設(shè)備容量，通?？刹捎么?lián)諧振法進(jìn)行。進(jìn)行。 246.5.2 6.5.2 常規(guī)試驗(yàn)方法常規(guī)試驗(yàn)方法圖圖6.9 常規(guī)交流耐壓試驗(yàn)接線常規(guī)交流耐壓試驗(yàn)接線 25注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)： 1）電壓表的高壓端子必須直接接在被試品的高壓端子）電壓表的高壓端子必須直接接在被試品的高壓端子上；上；2）升壓速度在試驗(yàn)電壓的）升壓速度在試驗(yàn)電壓的75%以下時(shí)不規(guī)定升壓速度，以下時(shí)不規(guī)定升壓速度，但從但從75%試驗(yàn)電壓升到試驗(yàn)電壓升到100%試驗(yàn)電壓則要求升壓速試驗(yàn)電壓則要求升壓速度為每秒度為每秒2%，即在，即在12.5秒左右升到秒左右升到100%試驗(yàn)電壓試驗(yàn)電壓值，避免在接近規(guī)定試驗(yàn)電壓附近停留太久的時(shí)間。值，避

15、免在接近規(guī)定試驗(yàn)電壓附近停留太久的時(shí)間。3）試驗(yàn)前后要做好高壓試驗(yàn)的安全措施。）試驗(yàn)前后要做好高壓試驗(yàn)的安全措施。266.6.3 6.6.3 串聯(lián)諧振交流耐壓試驗(yàn)串聯(lián)諧振交流耐壓試驗(yàn)圖圖6.10 串聯(lián)諧振法交流耐壓試驗(yàn)接線串聯(lián)諧振法交流耐壓試驗(yàn)接線27 串聯(lián)諧振的特點(diǎn)：串聯(lián)諧振的特點(diǎn)： 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(chēng)值：值： (6.29) RXXRZ2C2L2 RXQL QUUCJ 28 6.6.4 6.6.4 諧振耐壓的調(diào)諧方式諧振耐壓的調(diào)諧方式 電路處于諧振狀態(tài)時(shí)：電路處

16、于諧振狀態(tài)時(shí)： f：頻率：頻率 Hz L:電感量電感量 H C:電容量電容量 F 如果頻率落在如果頻率落在30Hz300Hz范圍內(nèi)，電感范圍內(nèi)，電感L或電容或電容C就不用再調(diào)整，如果頻率超過(guò)就不用再調(diào)整，如果頻率超過(guò)300Hz，應(yīng)增加電感，應(yīng)增加電感量或電容量；如果頻率低于量或電容量；如果頻率低于30Hz，應(yīng)減小電感量或，應(yīng)減小電感量或電容量。要求工頻耐壓時(shí)，頻率電容量。要求工頻耐壓時(shí)，頻率4565Hz。LC21f 29 當(dāng)頻率為當(dāng)頻率為50Hz、電容的單位為、電容的單位為F、電感的單位為、電感的單位為H時(shí)，可按下式估算電感或電容：時(shí)，可按下式估算電感或電容： LC：CL10或10307 電容器試驗(yàn)中常見(jiàn)異常問(wèn)題