首页 > 新闻中心 > 服务支持<

服务支持
电力电容器的试验项目和方法
时间:2020-07-26

电力电容器的试验项目和方法

1  电容测量

电容是电力电容器的基本参数之一。电容的测量在电容器的线路端子间进行,如电容测量方法。

电容测量方法

a)单相电容器 b)三相电容器

a、b、c—线路端子 d—外壳

对于三相电容器,无论其内部是三角形联结还是星形联结均可先分别测量三个端子中任意两个间的电容CabCacCcb,然后用公式(1)计算出整台电容器的电容值C

     (1)

初测交流电容器的电容应在不高于0.15UN的电压下用低压电桥、微法表或数字式电容表来测量。复测交流电容器的电容时则必须在0.9~1.1UN的电压下用电桥测量。

直流电容器的电容则应在0.1UN的交流电压下测量。在测量小电容、高电压,具有绝缘外壳的电容器(如断路器电容器、耦合电容器等)时,要注意排除电容器与周围接地体间的杂散电容对测量的影响。在被测电容器的四周应留有足够空间,不应将试品紧靠在一起进行电容测量。为防止电容器上的剩余电荷损坏测量仪表,测量前必须在被测端子间进行短路放电。

2  损耗角正切的测量

电力电容器的损耗角正切tanδ通常用损耗角正切测量回路所示的电桥回路来进行测量,常用的电桥有国产QS3、QS19A电桥和国外生产的2801,2811,2876,2873等电桥。

损耗角正切测量回路

a)不带分流器的测量回路 b)带电阻分流器的测量回路 c)带电流互感器和电阻分流器的测量回路

C x—试品电容器 C0—标准电容器

1—电桥的桥体 2—电阻分流器 3—电流互感器 V—电压测量装置

通常电桥的允许测量电流较小,电力电容器在测量电压下的电流常达电桥允许测量电流的几十到几百倍,为此,需通过电阻分流器或电流互感器来扩大电桥的量程,见损耗角正切测量回路b和c。

为了准确、安全地测量电力电容器的介质损耗角正切应注意下列事项和程序:

(1)选择平衡条件。在测量前,应根据试品电容和测量电压选用适当的标准电容器,然后用Cx的计算式进行反向计算,求出在不同分流条件下的平衡点,从中选取处于电桥能取得高准确度的平衡范围内的点。例如,对于2801电桥,为了取得准确的测量结果,电桥平衡点处的R3必须大于1×10Ω,通常以落在几百欧姆的范围内为好。选定平衡点后,将分流器、电流互感器和电桥上的各参数预置在适当的位置。

(2)检查接线。必须认真对照正确的接线图来检查样品、标准电容器、电流互感器、分流器等与桥体间的连接是否正确、可靠,是否有漏接,电桥是否已可靠接地。万一发生上述接线错误和漏接,就有烧坏电桥和造成人身事故的危险。

(3)在低电压下调电桥的平衡状态。给试品电容器加上能使电桥进行平衡操作的最低电压,使电桥达到平衡,检查这时的桥臂是否落在应有的范围内。如果这些值中有明显大于预定值的,就说明接线有错误,应立即切除电源。再次检查线路接线,找出问题并改正后重新进行上述平衡操作,直到电桥平衡时桥臂值均落在预定的范围内。

(4)在低电压下切断电源。试品测量结束后,必须先将试品上的电压降低到低电压后再切断电源。如果在测量电压下直接切断电源,电容器中储存的电荷将向测量电桥放电,有使电桥遭受损害甚至烧坏的危险。

(5)电桥回路应一点接地。若有两个接地点,两点间的开环电流会使电桥产生感应电流,从而增大测量误差。

(6)其他。测量电桥应尽量远离大电流电源,高电压部分应无电晕。对于低电压大容量电容器,通过试品的测量电流常达几百安培,试品端子和连接导线间的接触电阻常会造成较大的测量误差,因此测量导线与试品端子间的连接必须紧密可靠,可采用四端测量法,或用测量接触电阻和导线电阻的方法对测量值进行修正。另外,电阻分流器和电流互感器应尽量靠近试品,并应对所测得的数据进行误差修正。若电桥在平衡点处灵敏度变差,应检查电源波形是否严重畸变,如电源波形严重畸变,应采取措施,改善电压波形,确保测量精确度。

3  电压试验

产品出厂前在每台电容器上进行,施加电压时应从电容器额定电压的一半或更低的电压开始,在2~10s内均匀地升高电压到规定值,保持规定的时间。当用交流电源进行耐压试验时,应将电压降到相当低的电压后再切除电源。当用直流电源进行耐压试验时,应注意升压速度不宜过快。因为试品上的电压一旦超过规定值,即使降低充电电源的输出电压,由于充电回路中整流器件的单相导通作用,试品上的电压是降不下来的,以致给试品造成不必要的损伤。试品在经受了规定的直流电压试验后应及时进行放电,放电电流应不大于该电容器相应标准的规定,放电后应立即用导线将端子进行短接,以消除其内部的剩余电荷。

三相并联电容器的极间交流耐受电压试验可用符合要求的三相电源进行,也可用单相电源按用单相电源对三相并联电容器进行极间交流耐压试验所示,在三相电容器的三个线路端子上分3次进行。当电容器内部为三角形联结时,电容器端子间的试验电压应取Us=2.15UN;当电容器内部为星形联结时,端子间的试验电压为,即Us=3.225UN/

用单相电源对三相并联电容器进行极间交流耐压试验

a)对内部为三角形联结的三相电容器 b)对内部为星形联结的三相电容器

U s△UsY—试验电压 Us△=2.15UNUsY=2.15×1.5UN/

试验时注意事项:

(1)在做电力电容器的工频耐压试验时,试品端子间的电压常高于由变压器低电压侧电压乘以电压比算得的二次电压,所以应选用适当电压等级的仪用电压互感器或静电电压表直接在试品端进行电压测量。

(2)当用直流电压对试品进行耐压试验时,操作人员要特别注意安全,及时释放电容器上储存的电荷。在直流电压试验室的门上应装设联锁开关,由自动装置释放电容器上的电荷并接地。操作人员在接触试品前必须再次用接地棒进行放电。

(3)应正确选用直流高压试验装置中的保护电阻和整流器件,防止发生整流器件过载和反向击穿。

此项试验仅在具有金属外壳、全部线路端子均与外壳绝缘的电容器上进行,试验电压加在连在一起的线路端子与外壳之间,见极对壳耐受电压试验示意图。极对壳耐受电压试验的目的是检验试品的绝缘水平。通常需对试品进行极对壳工频耐受电压试验和雷电冲击电压试验,有的试品还需进行操作冲击耐受电压试验。试验方法和要求见产品标准和GB311.1~311.6中高电压试验技术。试验中按仪表的指示,放电的声音,复测电容,观察电压波形来检验和判断。对于一个端子固定接外壳的试品,在型式试验时应在只有套管和外壳,没有内部元件的模型试品上进行试验。

极对壳耐受电压试验示意图

a)三相电容器 b)单相电容器

可对额定电压35kV及以下的高压和低压并联电容器、串联电容器、交流滤波电容器等进行极对壳雷电冲击电压试验,其典型试验回路如冲击电压试验回路所示。其中,C0通常取试品电容的5~20倍为宜。

冲击电压试验回路

a)原理线路 b)等效电路

T1—调压器 T2—变压器 Cx—试品 C0—电容器 R1R2R3R4R5—电阻器

冲击电压试验回路a中,R3=120kΩ,R2=80Ω,波头电阻可用下式进行计算:

    (2)

式中  R2R4的单位为(Ω);Cx的单位为(μF);t1=1.2μs。

波尾电阻的计算公式为

    (3)

式中  t2=50μs;C0的单位为(μF)。

效率为

     (4)

式中  η——效率;

U xm——冲击电压峰值(kV);

U 0——C0上的充电电压(kV)。

4  热稳定试验

它是检验并联电容器、串联电容器、交流滤波电容器和电热电容器在过载条件下的热稳定性的一项重要试验。

首先将一台被试电容器和两台陪试电容器(也可用内部带电阻的,发热量与实际电容器相同的模拟电容器代替)并排置于密闭的恒温箱中,三台电容器之间的距离应等于或小于制造厂规定的最小距离。试验时,先给试品加热,当被试电容器的各个部分都达到表周围空气温度中相应的温度后,同时给三台试品加上由算得的试验电压Us,在整个试验过程中,电压应保持恒定,恒温箱内的温度波动应不大于±2℃。

     (5)

周围空气温度

式中  Us——试验电压(kV);

U N——被试电容器的额定电压(kV);

C x——试品的实测电容(μF);

C N——试品的额定电容(μF)。

在试验过程中,通过设置在箱壳上的及心子中的测温元件,每隔2h测量一次箱壳温度和心子温度。在试验过程的最后6h内,温度的增量不应超过1℃。如果超过,则应继续试验,直到6h内4次测量温度的增量不大于1℃时为止。

考虑到光照因素,户外产品进行热稳定试验时的周围空气温度为表常用标准中的值加5℃。

常用标准

在热稳定试验结束后,应立即测量被试电容器的电容和损耗角正切。等试品冷却到室温后,再次测量其电容,与试品试验前的电容相比较,两值之差应小于一个元件击穿或一根内部熔丝熔断的量。

高压并联电容器热稳定试验电气回路如下所示,其中,电抗器L用以补偿流经试品的容性电流。在配接电抗器时应注意下列原则:

高压并联电容器热稳定试验电气回路

T1—调压器 T2—试验变压器 TV—电压互感器L—电抗器组 C2—试品电容器 C1C3—陪试电容器 H—恒温箱

(1)各台电抗器上所承受的电压均不得高于其额定电压;流经各台电抗器的实际电流均应不大于其额定电流。

(2)电抗器组的感抗应略小于(或等于)试品电容器的总容抗。

空气自冷式电热电容器的热稳定试验

其方法与高压并联电容器相似。不同的是试验电压Us的值由进行计算,试验电压的频率应接近电热电容器试品的额定频率。试验时间为48h。

水冷式电热电容器的热稳定试验

应在通水的状态下进行,水的流速在整个试验过程中应保持4L/min不变,进口水的温度应调节到30±3C。试验时应先给电容器的冷却水管通水,当电容器各部分的温度达到冷却水的温度后,给电容器施加接近其额定频率的试验电压Us,其值可由下式算得:

     (6)

式中  CN——被试电容器的额定电容(μF);

C——被试电容器的实测电容(μF);

f N——被试电容器的额定频率(Hz);

f——试验电压的频率(Hz);

U N——被试电容器的额定电压(kV)。

试验的持续时间为12h,在最后8h中,每隔2h测量介质中最热点的温度,各次测得值之差不应超过测量误差(±1℃)。如果超过,则试验应继续进行,直到8h内的测量值达到上述要求为止。电热电容器热稳定试验电气回路如下所示。

电热电容器热稳定试验电气回路

G—中频电源 T—中频变压器 TA1、TA2—中频电流互感器 C—试品电容器 L—空心补偿电抗器

电热电容器热稳定试验电气回路中,L为一空心圆筒形线圈,由薄壁紫铜管绕成,使用时内部需通水冷却。空心补偿电抗器的作用是补偿流过试品电容器的容性电流。补偿电抗器的匝数可按表线圈的形状系数λ选取。

线圈的形状系数λ

① H为线圈的高度(cm)。

    (7)

式中  λ——线圈的形状系数:

D——线圈的平均直径(cm):

C——试品电容(μF)。

在热稳定试验结束后,应测量试品冷却到室温时的介质损耗角正切和电容,与试验前测得的对应值相比较,电容的变化应不超过2%,试品损耗角正切的增量应不大于1×10。

在试验过程中,如发生停水或流量达不到要求时,应立即停止试验,以免电容器过热损坏。

5  电容器绝缘电阻的测定

这是检验脉冲电容器、直流滤波电容器等直流电容器性能的一项重要试验。试验时按图电容器绝缘电阻测量电路所示,先接通开关S1,升高电压,使试品电容C充电到额定电压(对于冲击分压用电容器为0.8UN),保持1min,然后打开S1,电容器经一段时间(0.5~10h)自放电后,合上S2测量电压,绝缘电阻按公式(8)进行计算:

     (8)

电容器绝缘电阻测量电路

T1—调压器 T2—变压器 S1、S2、S3—开关 r1—保护电阻 r2—放电电阻 V1、V2—静电电压表 C—试品电容器

式中  t——自放电经历的时间(s);

C——电容器实测电容(μF);

U 0—自放电开始时的电压(kV);

U t——自放电经历时间t时的电压(kV)。

在测量完U1之后应及时合上S3,通过放电电阻r2释放电容器的剩余电荷.将试晶电容器线路端子短接并接地。

6  固有电感的测量

固有电感是脉冲电容器、耦合电容器、断路器电容器等的重要性能参数,可采用差值法测量固有电感的电路所示电路用差值法进行测量。

差值法测量固有电感的电路

T1—调压器 T2—变压器 R—保护电阻 CA—试品电容器 CB—陪试电容器 G—球隙 F—分流器 S—开关

首先合上S,升高电压使CACB充电,当电压升高到一定值时,球隙G击穿,在分流器上出现一个振荡放电信号,在高速示波器上录下带时标的振荡放电波形。然后,短接CA,再重复上述试验。根据两次放电的波形得出TA+BTB。按公式(9)即可求得被测电容器CA的固有电感L

    (9)

式中  CB——陪试电容器的电容(μF);

C A——试品电容器的电容(μF);

T A+B——CACB串联时放电振荡波的周期(s);

T B——CA被短接时的放电振荡波的周期,(s)。

7  局部放电试验

用以考核电容器的局部放电性能。试验可以在整台电容器上进行,也可以在电容器元件上进行。在不同的温度下电容器的局部放电性能是不同的,为了全面检验试品的局部放电性能,试验常在室温、试品允许运行的下限温度和上限温度下分别进行。测量方法有脉冲电流法和超声波法等多种。对元件和电容在25μF以下的电容器单元常采用脉冲电流法,对电容在25μF以上的电容器单元则常采用超声波法。在进行测量前,必须仔细检查测量回路,对回路的测量灵敏度进行定量校正,消除各种干扰,以确保测量数据的可靠、正确。具体的测量方法和要求见GB7354《局部放电测量》和ZBK48001《电力电容器局部放电测量》,以及试品各自的产品标准和技术条件。

8  自愈性试验

此项试验仅对自愈式电容器进行,用以检验试品的自愈能力。

试验时在试品上施加1.75UN的交流电压,历时10s,在这期间如发生5次以上的自愈性击穿,就停止施加电压,测量试品电容并与试验前该试品所测得的电容相比较,如无明显变化,则试品的自愈性合格。

如在上述试验中发生的自愈性击穿少于5次,则逐步升高施加在试品上的电压,直到发生5次自愈性击穿或达到3.5UN为止。如达到5次,则测量试品电容并与试验前的电容相比较,如无明显变化,则判为合格。如仍少于5次,则应延长电压作用时间,直到发生5次击穿,也可在另一台电容器上重新试验。

在试验中,电容器内部的自愈性击穿可用示波器或音响来检测。

9  内部熔丝隔离试验

其试验步骤如下:

(1)初测试品电容。

(2)在试品上施加表内熔丝隔离试验电压中相应的下限试验电压。

内熔丝隔离试验电压

(3)使与熔丝串联的元件击穿(可以采用加热法、机械刺穿法或电击穿法)。

(4)复测试品电容。

1)如试品电容减小,则说明与损坏元件相串联的内熔丝已动作,这时应根据电容的减小量、元件电容及串并联结构来判断其内部熔丝熔断的根数。

2)如试品电容增大,则说明与损坏元件相串联的内熔丝没有动作,故障元件所在的串联段被短接,串联段减少,电容增大。

(5)在有一根内熔丝熔断的试品上再施加内熔丝隔离试验电压中的上限试验电压;使与熔丝串联的元件击穿,测量试品上的电压降落。

(6)根据表试验结果的判断判断试验结果是否合格。

试验结果的判断

10  高电压并联电容器的耐久性试验

耐久性试验主要由过电压试验和过负荷试验两部分组成。用以考核新的绝缘系统的耐久性,特别是在低温下耐受过电压的能力。具体试验程序和方法见GB11024《高电压并联电容器耐久性试验》。

11  自愈式电容器的老化试验

试品在进行本试验前应先进行热稳定试验。整个试验由三部分组成,即750h过负荷试验、1000次充放电试验和第2次750h过负荷试验。试验方法和考核标准见GB12747《自愈式低电压并联电容器》中的第5·11条。

充放电试验回路如下所示:

充放电试验回路

T1—调压器 T2—变压器 R—保护电阻 C—试品电容器 G—点火球隙 F—分流器

12  试验中常用的标准


 

 

 

 

 

 

 

 

 

销售热线

  • 400-046-1993全国统一服务热线
  • 销售热线:027-83621138
  • 售后专线:027-83982728
  • 在线QQ咨询: 149650365      
  • 联系我们

 

增值服务

  • 三年质保,一年包换,三个月试用

 

 

 

 


 

版权所有:湖北中试高测电气控股有限公司 鄂TCP备12007755号