電力電容器結構與試驗方法課件

電力電容器試驗方法1電力電容器試驗方法11.基本概念1.1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所組成：作用：存儲和釋放電荷的器件（充電和放電）圖1.1電容器的結構21.基本概念1.1電容器（Capacitor）2電工符號：C電路符號：電容量的基本單位：法拉（F）常用單位：微法（μF）納法（nF）皮法（PF）

1F=106μF=109nF=1012PF1μF=1000nF1nF=1000PF3電工符號：C31.2交流電路中電容器的特性1.2.1電壓與電流的關系在交流電路中，電容器的電流在相位上超前于電壓90度，這個特性正好與電抗器相反。圖1.3電容器和電抗器上的電壓和電流相位41.2交流電路中電容器的特性1.2.1電壓與電流的2電力電容器在電力生產(chǎn)中的作用2.1并聯(lián)電容器(移相電容器)

用于電力負荷無功補償。在用戶負荷中存在大量的無功功率，如感應電動機、變壓器中的勵磁功率、輸電線路電感消耗的無功功率等。無功電流在輸電線路中傳輸時，就會在線路、配電變壓器的導線電阻中產(chǎn)生損耗，造成不必要的浪費。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)，功率因數(shù)越小，說明系統(tǒng)中的無功分量越大。52電力電容器在電力生產(chǎn)中的作用2.12.2串聯(lián)電容器

用于輸電線路無功補償。輸電線路存在一定的分布電感，線路越長電感量越大，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，加長了輸電距離和輸電能力，提高輸電質量和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。62.2串聯(lián)電容器用于輸電線路2.3耦合電容器

用于高頻通訊。電容器對高頻信號呈現(xiàn)較低的阻抗，所以能將混在工頻電壓中的通訊信號取出。2.4分壓電容器用于高電壓測量。2.5均壓電容器用于改善斷路器開斷時各斷口電壓的均勻性。2.6濾波電容器用于濾除電源中的高次諧波。2.7脈沖電容器用于沖擊電壓試驗中的脈沖發(fā)生裝置。這種電容器在結構上要求要有比較小的電感。72.3耦合電容器用于高頻通訊。電容器對高頻信號呈現(xiàn)較3.電力電容器的結構（1）電容元件的連接

a.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。例如耦合電容器的芯子是由多個元件串聯(lián)組成。圖3.1電容器串聯(lián)83.電力電容器的結構（1）電容元件的連接8圖3.2耦合電容器9圖3.2耦合電容器9

串聯(lián)后的總電容量為：

(3.1)

如果C1=C2=……=Cn=CD則：

(3.2)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。10串聯(lián)后的總電容量為：10b.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，低壓并聯(lián)電容器內(nèi)部元件全部并聯(lián)。

圖3.3電容器并聯(lián)11b.多元件并聯(lián)：多元件并聯(lián)的目的是1212

并聯(lián)后的總電容量為：C總=C1+C2+……+Cn(3.3)

如果C1=C2=……=Cn=CD

則：

C總=nCD(3.4)

即：并聯(lián)的電容元件數(shù)越多，總的電容量越大13并聯(lián)后的總電容量為：C總=C1+C24.電容器試驗項目（交接）

（1）測量絕緣電阻；（2）測量耦合電容器、斷路器電容器的tanδ及電容值；對電容器組，還應測量各相、各臂及總電容值；（3）500kV耦合電容器的局部放電試驗（對絕緣有懷疑時）；（4）并聯(lián)電容器交流耐壓試驗；（5）沖擊合閘試驗144.電容器試驗項目（交接）（1）測量絕緣電阻；145.電容器的試驗方法5.1外觀檢查外觀檢查主要是觀察電容器是否存在變形、銹蝕、滲油、過熱變色、鼓脹等問題。5.2密封性檢查用戶進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20℃的溫度，并維持一段時間（2小時以上），在容易產(chǎn)生滲油的地方用吸油材料（如白石粉、餐巾紙等）進行檢查。155.電容器的試驗方法5.1外觀檢查155.3絕緣電阻測量5.3.1基本概念在絕緣體上施加直流電壓后，會產(chǎn)生三種電流，如圖6.1所示。圖6.1夾層絕緣體的等值電路165.3絕緣電阻測量5.3.1基本概念161)電導電流iR，與絕緣電阻有關；2）電容電流iC，與電容量有關；3）吸收電流i1，由絕緣介質的極化過程引起。171)電導電流iR，與絕緣電阻有關；176.3.2測量方法

1）測量部位：并聯(lián)電容器只測量兩極對外殼的絕緣電阻；分壓電容器以及均壓電容器測量極間絕緣電阻；耦合電容器測量極間及低壓電極對地的絕緣電阻；2）測量接線：兆歐表的L端子接被試設備的高壓端，E端子接設備的低壓端或地，當需要屏蔽其它非被試設備時，兆歐表的屏蔽端G與其它非被試設備連接；186.3.2測量方法1）測量部位：并聯(lián)電容器只測量兩極對3）測量步驟：a．測量前應將電容器兩極對地短接充分放電5分鐘以上；b．兆歐表建立電壓后分別短接L、E端子和分開L、E端子，兆歐表應顯示零或無窮大；c．測量吸收比時記錄15秒和60秒時的絕緣電阻；測量極化指數(shù)時記錄1分鐘和10分鐘的絕緣電阻值；d．測量后應將電容器兩極對地短接放電5分鐘以上。193）測量步驟：a．測量前應將電容器兩極對地短接充分放電5分鐘6.4電容量測量（1）電壓電流法試驗原理見圖6.2。圖6.2電壓電流法測量電容量206.4電容量測量（1）電壓電流法20電容量的計算：

(6.1)式中：

I：電流，AU：電壓，Vω：ω=2πf，電源頻率為50Hz時，ω=31421電容量的計算：21

目前市場上有成套的電容、電感測量裝置，其原理基于電壓電流法，有些儀器為了避開50Hz的電源干擾，采用低于或高于50Hz的電源進行測量，儀器采用開口CT測量電流，因此在測量時不用打開電容器的連接線，儀器自動根據(jù)電壓和電流值計算電容值或電感值。22目前市場上有成套的電容、電感測量裝置，6.5交流耐壓試驗6.5.1概述（1）交接時只對并聯(lián)電容器進行。試驗電壓加在電極引線與外殼之間，主要檢查外包油紙絕緣、油面下降、瓷套污染等缺陷。（2）對耦合電容器必要時進行交流耐壓試驗。（按出廠試驗值的75%考慮）（3）為了減小試驗設備容量，通?？刹捎么?lián)諧振法進行。236.5交流耐壓試驗6.5.1概述236.5.2常規(guī)試驗方法圖6.9常規(guī)交流耐壓試驗接線246.5.2常規(guī)試驗方法24注意事項：1）電壓表的高壓端子必須直接接在被試品的高壓端子上；2）升壓速度在試驗電壓的75%以下時不規(guī)定升壓速度，但從75%試驗電壓升到100%試驗電壓則要求升壓速度為每秒2%，即在12.5秒左右升到100%試驗電壓值，避免在接近規(guī)定試驗電壓附近停留太久的時間。3）試驗前后要做好高壓試驗的安全措施。25注意事項：1）電壓表的高壓端子必須直接接在被試品的高壓端子6.6.3串聯(lián)諧振交流耐壓試驗圖6.10串聯(lián)諧振法交流耐壓試驗接線266.6.3串聯(lián)諧振交流耐壓試驗26

串聯(lián)諧振的特點：

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)27串聯(lián)諧振的特點：IL=IC6.6.4諧振耐壓的調諧方式

電路處于諧振狀態(tài)時：

f：頻率HzL:電感量HC:電容量F

如果頻率落在30Hz～300Hz范圍內(nèi)，電感L或電容C就不用再調整，如果頻率超過300Hz，應增加電感量或電容量；如果頻率低于30Hz，應減小電感量或電容量。要求工頻耐壓時，頻率45~65Hz。286.6.4諧振耐壓的調諧方式28

當頻率為50Hz、電容的單位為μF、電感的單位為H時，可按下式估算電感或電容：

29297電容器試驗中常見異常問題及原因7.1絕緣電阻下降（1）受潮；（2）外部污染；（3）介質材料變質。7.2電容量減小（1）滲油或漏油；（因為油的介電系數(shù)比空氣大）（2）電容層斷開或某些元件開路。7.3電容量增加（1）串聯(lián)元件中局部元件擊穿；（2）受潮進水（水的介電系數(shù)很大，εr=81）。307電容器試驗中常見異常問題及原因7.1絕緣電阻下降3電力電容器試驗方法31電力電容器試驗方法11.基本概念1.1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所組成：作用：存儲和釋放電荷的器件（充電和放電）圖1.1電容器的結構321.基本概念1.1電容器（Capacitor）2電工符號：C電路符號：電容量的基本單位：法拉（F）常用單位：微法（μF）納法（nF）皮法（PF）

1F=106μF=109nF=1012PF1μF=1000nF1nF=1000PF33電工符號：C31.2交流電路中電容器的特性1.2.1電壓與電流的關系在交流電路中，電容器的電流在相位上超前于電壓90度，這個特性正好與電抗器相反。圖1.3電容器和電抗器上的電壓和電流相位341.2交流電路中電容器的特性1.2.1電壓與電流的2電力電容器在電力生產(chǎn)中的作用2.1并聯(lián)電容器(移相電容器)

用于電力負荷無功補償。在用戶負荷中存在大量的無功功率，如感應電動機、變壓器中的勵磁功率、輸電線路電感消耗的無功功率等。無功電流在輸電線路中傳輸時，就會在線路、配電變壓器的導線電阻中產(chǎn)生損耗，造成不必要的浪費。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)，功率因數(shù)越小，說明系統(tǒng)中的無功分量越大。352電力電容器在電力生產(chǎn)中的作用2.12.2串聯(lián)電容器

用于輸電線路無功補償。輸電線路存在一定的分布電感，線路越長電感量越大，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，加長了輸電距離和輸電能力，提高輸電質量和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。362.2串聯(lián)電容器用于輸電線路2.3耦合電容器

用于高頻通訊。電容器對高頻信號呈現(xiàn)較低的阻抗，所以能將混在工頻電壓中的通訊信號取出。2.4分壓電容器用于高電壓測量。2.5均壓電容器用于改善斷路器開斷時各斷口電壓的均勻性。2.6濾波電容器用于濾除電源中的高次諧波。2.7脈沖電容器用于沖擊電壓試驗中的脈沖發(fā)生裝置。這種電容器在結構上要求要有比較小的電感。372.3耦合電容器用于高頻通訊。電容器對高頻信號呈現(xiàn)較3.電力電容器的結構（1）電容元件的連接

a.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。例如耦合電容器的芯子是由多個元件串聯(lián)組成。圖3.1電容器串聯(lián)383.電力電容器的結構（1）電容元件的連接8圖3.2耦合電容器39圖3.2耦合電容器9

串聯(lián)后的總電容量為：

(3.1)

如果C1=C2=……=Cn=CD則：

(3.2)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。40串聯(lián)后的總電容量為：10b.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，低壓并聯(lián)電容器內(nèi)部元件全部并聯(lián)。

圖3.3電容器并聯(lián)41b.多元件并聯(lián)：多元件并聯(lián)的目的是4212

并聯(lián)后的總電容量為：C總=C1+C2+……+Cn(3.3)

如果C1=C2=……=Cn=CD

則：

C總=nCD(3.4)

即：并聯(lián)的電容元件數(shù)越多，總的電容量越大43并聯(lián)后的總電容量為：C總=C1+C24.電容器試驗項目（交接）

（1）測量絕緣電阻；（2）測量耦合電容器、斷路器電容器的tanδ及電容值；對電容器組，還應測量各相、各臂及總電容值；（3）500kV耦合電容器的局部放電試驗（對絕緣有懷疑時）；（4）并聯(lián)電容器交流耐壓試驗；（5）沖擊合閘試驗444.電容器試驗項目（交接）（1）測量絕緣電阻；145.電容器的試驗方法5.1外觀檢查外觀檢查主要是觀察電容器是否存在變形、銹蝕、滲油、過熱變色、鼓脹等問題。5.2密封性檢查用戶進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20℃的溫度，并維持一段時間（2小時以上），在容易產(chǎn)生滲油的地方用吸油材料（如白石粉、餐巾紙等）進行檢查。455.電容器的試驗方法5.1外觀檢查155.3絕緣電阻測量5.3.1基本概念在絕緣體上施加直流電壓后，會產(chǎn)生三種電流，如圖6.1所示。圖6.1夾層絕緣體的等值電路465.3絕緣電阻測量5.3.1基本概念161)電導電流iR，與絕緣電阻有關；2）電容電流iC，與電容量有關；3）吸收電流i1，由絕緣介質的極化過程引起。471)電導電流iR，與絕緣電阻有關；176.3.2測量方法

1）測量部位：并聯(lián)電容器只測量兩極對外殼的絕緣電阻；分壓電容器以及均壓電容器測量極間絕緣電阻；耦合電容器測量極間及低壓電極對地的絕緣電阻；2）測量接線：兆歐表的L端子接被試設備的高壓端，E端子接設備的低壓端或地，當需要屏蔽其它非被試設備時，兆歐表的屏蔽端G與其它非被試設備連接；486.3.2測量方法1）測量部位：并聯(lián)電容器只測量兩極對3）測量步驟：a．測量前應將電容器兩極對地短接充分放電5分鐘以上；b．兆歐表建立電壓后分別短接L、E端子和分開L、E端子，兆歐表應顯示零或無窮大；c．測量吸收比時記錄15秒和60秒時的絕緣電阻；測量極化指數(shù)時記錄1分鐘和10分鐘的絕緣電阻值；d．測量后應將電容器兩極對地短接放電5分鐘以上。493）測量步驟：a．測量前應將電容器兩極對地短接充分放電5分鐘6.4電容量測量（1）電壓電流法試驗原理見圖6.2。圖6.2電壓電流法測量電容量506.4電容量測量（1）電壓電流法20電容量的計算：

(6.1)式中：

I：電流，AU：電壓，Vω：ω=2πf，電源頻率為50Hz時，ω=31451電容量的計算：21

目前市場上有成套的電容、電感測量裝置，其原理基于電壓電流法，有些儀器為了避開50Hz的電源干擾，采用低于或高于50Hz的電源進行測量，儀器采用開口CT測量電流，因此在測量時不用打開電容器的連接線，儀器自動根據(jù)電壓和電流值計算電容值或電感值。52目前市場上有成套的電容、電感測量裝置，6.5交流耐壓試驗6.5.1概述（1）交接時只對并聯(lián)電容器進行。試驗電壓加在電極引線與外殼之間，主要檢查外包油紙絕緣、油面下降、瓷套污染等缺陷。（2）對耦合電容器必要時進行交流耐壓試驗。（按出廠試驗值的75%考慮）（3）為了減小試驗設備容量，通?？刹捎么?lián)諧振法進行。536.5交流耐壓試驗6.5.1概述236.5.2常規(guī)試驗方法圖6.9常規(guī)交流耐壓試驗接線546.5.2常規(guī)試驗方法24注意事項：1）電壓表的高壓端子必須直接接在被試品的高壓端子上；2）升壓速度在試驗電壓的75%以下時不規(guī)定升壓速度，但從75%試驗電壓升到100%試驗電壓則要求升壓速度為每秒2%，即在12.5秒左右升到100%試驗電壓值，避免在接近規(guī)定試驗電壓附近停留太久的時間。3）試驗前后要做好高壓試驗的安全措施。55注意事項：1）電壓表的高壓端子必須直接接在被試品的高壓端子6.6.3串聯(lián)諧振交流耐壓試驗圖6.10串聯(lián)諧振法交流耐壓試驗接線566.6.3串聯(lián)諧振交流耐壓試驗26

串聯(lián)諧振的特點：

IL=IC=I(6.24)XL=XC(6.25)