电力电容器试验方法课件.ppt

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1、1.基本概念基本概念 1.1 电容器（电容器（Capacitor）电电容容器器由由两两块块平平行行极极板板（铝铝箔箔）和和极极板板间间的的绝绝缘缘材材料料所组成：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1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 PF21.2 电容器的电容电容器的电容 电容量由下式决定

2、：电容量由下式决定：（1）平板式：）平板式：(1.1)式中：式中：A极板面积，极板面积，m2 d极板间距，极板间距，m r极板间介质的相对介电系数极板间介质的相对介电系数 （2）卷绕式）卷绕式 采用卷绕式时，电容值近似等于该电容展开成平采用卷绕式时，电容值近似等于该电容展开成平 面时的一倍。即：面时的一倍。即：(1.2)3图图1.2 卷绕式电容元件卷绕式电容元件 41.3常用电介质的分类常用电介质的分类1.3.1 气体电介质气体电介质 (1)气体电介质的相对介电常数非常接近气体电介质的相对介电常数非常接近1；(2)电电力力电电容容器器常常用用的的气气体体电电介介质质是是六六氟氟化化硫硫（SF6

3、）、氮气、空气等；）、氮气、空气等；SF6的特点：的特点：击击穿穿强强度度：是是空空气气的的23倍倍。在在0.3 MPa下下可可与与常常温温下的绝缘油匹敌；下的绝缘油匹敌；灭弧能力：约为空气的灭弧能力：约为空气的100倍；倍；tan：在：在0.1 MPa 时时510-6 51.3.2 固体电介质固体电介质电力电容器中常用的固体电介质有如下几种：电力电容器中常用的固体电介质有如下几种：（1）电容器纸）电容器纸 优优点点：浸浸渍渍性性好好，成成本本低低，效效益益高高，可可实实现现自自动动化化生产。生产。缺缺点点：线线膨膨胀胀系系数数大大，易易变变形形，电电容容量量稳稳定定性性差差，容易老化，耐热性

4、低（容易老化，耐热性低（80），机械强度低。），机械强度低。6（2 2）塑料薄膜）塑料薄膜优优点点：耐耐电电强强度度和和机机械械强强度度高高，体体积积电电阻阻系系数数高高，稳稳定性好。定性好。缺缺点点：难难以以浸浸渍渍，通通过过采采取取特特殊殊的的工工艺艺，也也可可提提高高浸浸渍效果；或者做成干式电容器。渍效果；或者做成干式电容器。常常用用的的塑塑料料薄薄膜膜有有：聚聚丙丙烯烯薄薄膜膜（简简称称PP膜膜）、聚聚脂脂薄膜等。薄膜等。71.3.3 液体电介质液体电介质（1）天然液体电介质）天然液体电介质 变压器油、电容器油、电缆油、蓖麻油等矿物油和变压器油、电容器油、电缆油、蓖麻油等矿物油和植物油

5、。植物油。（2）合成化合物）合成化合物有异丙基联苯（有异丙基联苯（IPB）、二芳基乙烷（）、二芳基乙烷（PXE）、爱迪索）、爱迪索油、二异丙基萘（油、二异丙基萘（KIS400）、）、CPE等等，种类较等等，种类较多。多。电击穿强度：电击穿强度：45 kV/2.5mm8表表1.1 常用介质的相对介电系数常用介质的相对介电系数介质材料名称介质材料名称相对介电系数相对介电系数r 说说 明明真空及气体真空及气体10=8.8610-14电容器纸电容器纸6.5柔软柔软有机薄膜有机薄膜23.5柔软柔软胶木及环氧树脂胶木及环氧树脂2.53.8硬硬绝缘油绝缘油22.3浸渍性好浸渍性好瓷瓷66.5硬、脆硬、脆云母

6、云母47.5脆脆玻璃玻璃5.510脆脆水水81不稳定不稳定钛酸钡钛酸钡30008000脆脆91.3.4 氧化膜电介质氧化膜电介质 以金属以金属(常见的是铝或钽常见的是铝或钽)的氧化膜作为电介质，以的氧化膜作为电介质，以电解质作为另一电极。即所谓的电解电容器，这类电电解质作为另一电极。即所谓的电解电容器，这类电容器单个电容量可做到上万微法。电解电容器的特点容器单个电容量可做到上万微法。电解电容器的特点是电极是有极性的，应用中正、负极不能接反。是电极是有极性的，应用中正、负极不能接反。10 近近年年来来有有一一种种名名为为双双电电层层电电解解电电容容器器（又又称称为为法法拉拉电电容容器器或或超超级

7、级电电容容器器）的的新新型型元元件件逐逐渐渐受受到到关关注注。它它的的等等效效电电容容量量足足以以达达到到法法拉拉级级（甚甚至至可可以以达达到到数数万万法法拉拉）。此此类类电电容容器器完完全全可可以以作作为为电电池池使使用用，理理论论上上可可以以经经受受无无限限次次充充放放电电循循环环，而而且且充充电电速速度度和和能能量量转转化化率率也也远远远远高高于于普普通通化化学学电电池池，但但单单个个超超级级电电容容耐耐压压能能力力很很弱弱，一一般般不不会会超超过过20V。通通过过串串、并并联组合可以提高工作电压，用于电能储存。联组合可以提高工作电压，用于电能储存。111.4 交流电路中电容器的特性交流

8、电路中电容器的特性 1.4.1 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121.4.2 频率与阻抗的关系频率与阻抗的关系 电容器的阻抗与电源的频率成反比的关系，即：电容器的阻抗与电源的频率成反比的关系，即：(1.3)这一特性也正好与电抗器相反，因为电抗器的阻这一特性也正好与电抗器相反，因为电抗器的阻抗与电源频率成正比的关系：抗与电源频率成正比的关系：(1.4)131.4.3电

9、容器和电抗器串联电容器和电抗器串联 当当电电容容器器和和电电抗抗器器串串联联时时，回回路路中中只只有有一一个个电电流流，此此时时电电容容器器上上的的电电压压和和电电抗抗器器上上的的电电压压方方向向相相反，它们的合成电压是相减的关系。反，它们的合成电压是相减的关系。图图1.4 L、C串联电路串联电路 14 当当电电容容电电压压和和电电感感电电压压大大小小相相等等时时（即即容容抗抗等等于于感感抗抗时时），就就称称为为串串联联谐谐振振状状态态，此此时时电电路路中中合合成成电电抗抗电电压压为为零零，只只剩剩下下阻阻性性电电压压。串串联联谐谐振振回回路路中的电压、电流关系为：中的电压、电流关系为：(1.

10、5)(1.6)151.4.4电容器和电抗器并联电容器和电抗器并联 电电容容器器和和电电抗抗器器并并联联时时，电电路路中中只只有有一一个个电电压压，此此时时电电容容器器上上的的电电流流与与电电抗抗器器上上的的电电流流方方向向相相反反，它它们们的的合合成成电电流流是是相相减减的的关关系系。当当容容性性电电流流等等于于感感性性电电流流时时，称称为为并并联联谐谐振振状状态态，此此时时电电路路中中的的合合成成电电流流只只剩剩下阻性电流。下阻性电流。图图1.5 L、C并联电路并联电路 16 并联谐振电路中电压和电流的关系为：并联谐振电路中电压和电流的关系为：(1.7)(1.8)171.4.5 1.4.5

11、电路谐振的条件电路谐振的条件 电路谐振的条件是容抗与感抗相等，即电路谐振的条件是容抗与感抗相等，即XL=XC或：或：L=1/C，整理后可得谐振条件为：，整理后可得谐振条件为：(1.9)从上式可知，通过调整电感从上式可知，通过调整电感L或电容或电容C或调整频率或调整频率f，都可以使试验回路达到谐振的状态。，都可以使试验回路达到谐振的状态。在谐振状态电路呈现纯电阻特性，电流的大小仅在谐振状态电路呈现纯电阻特性，电流的大小仅与电压和电阻有关，相位差总是为零，即与电压和电阻有关，相位差总是为零，即cos=1。18 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

12、器(移相电容器移相电容器)用用于于电电力力负负荷荷无无功功补补偿偿。在在用用户户负负荷荷中中存存在在大大量量的的无无功功功功率率，如如感感应应电电动动机机、变变压压器器中中的的励励磁磁功功率率、输输电电线线路路电电感感消消耗耗的的无无功功功功率率等等。无无功功电电流流在在输输电电线线路路中中传传输输时时，就就会会在在线线路路、配配电电变变压压器器的的导导线线电电阻阻中中产产生生损损耗耗，造造成成不不必必要要的的浪浪费费。表表征征系系统统有有功功功功率率和和视视在在功功率率比比例例的的参参数数为为功功率率因因数数，功功率率因数越小，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。1

13、9 在线路传输有功功率时，有如下关系：在线路传输有功功率时，有如下关系：(2.1)当线路电压当线路电压U及传输的有功功率及传输的有功功率P不变时，提高功不变时，提高功率因数率因数cos就可以降低线路电流就可以降低线路电流I，从而降低线路上，从而降低线路上的电阻损耗。的电阻损耗。图图2.1 无功补偿原理无功补偿原理20 2.2 串联电容器串联电容器 用用于于输输电电线线路路无无功功补补偿偿。输输电电线线路路存存在在一一定定的的分分布布电电感感，线线路路越越长长电电感感量量越越大大，增增加加了了线线路路的的阻阻抗抗和和电电压压降降。在在输输电电线线路路中中串串联联电电容容器器后后，电电容容上上的的

14、压压降降与与电电感感上上的的压压降降互互相相抵抵消消，从从而而减减小小了了线线路路电电压压降降，加加长长了了输输电电距距离离和和输输电电能能力力，提提高高输输电电质质量量和系统的稳定性。和系统的稳定性。21 线线路路补补偿偿原原理理见见图图2.2。在在线线路路中中增增加加补补偿偿电电容容后后，由由于于电电容容上上的的压压降降UC与与线线路路电电感感压压降降UL相相减减，使使电电源源电电压压从从补补偿偿前前的的US降降为为为为补补偿偿后后的的US，更更加加接近用户端电压接近用户端电压UY，达到降低线路压降的目的。，达到降低线路压降的目的。图图2.2 线路串联补偿原理线路串联补偿原理222.32.

15、3耦合电容器耦合电容器 用用于于高高频频通通讯讯。电电容容器器对对高高频频信信号号呈呈现现较较低低的的阻阻抗抗，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。2.52.5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 用用于于冲冲击击电电压压试试验验中中的的脉脉冲冲发发生生装装置置。这这种种电电容容器器在结构上要求要有比较小的电

16、感。在结构上要求要有比较小的电感。233.电力电容器的结构电力电容器的结构 3.1 电力电容器常用的固体电介质电力电容器常用的固体电介质（1）纸介质；）纸介质；（2）膜纸复合介质；）膜纸复合介质；（3）纯膜介质。）纯膜介质。24 80年年代代中中后后期期，膜膜纸纸电电容容器器生生产产技技术术逐逐步步完完善善，到到90年年代代初初，电电力力电电容容器器故故障障率率达达到到最最低低，如如1993年年为为0.21%，接接近近国国际际水水平平。到到90年年代代中中期期，电电力力电电容容器器（主主要要是是并并联联电电容容器器）逐逐步步向向全全膜膜化化发发展展，1997年年后后全全膜膜电电容容器器得得到到

17、广广泛泛应应用用，到到21世世纪纪基基本本上取代了膜纸电容器。上取代了膜纸电容器。25电容器类型电容器类型年份年份小单台年故障率小单台年故障率（%）集合式年故障率集合式年故障率（%）膜纸电容器膜纸电容器19880.330.73全膜电容器全膜电容器20021.913.72 然然而而，一一个个不不争争的的事事实实是是，随随着着全全膜膜电电容容器器的的应应用用，电电力力电电容容器器的的故故障障率率逐逐步步上上升升，到到2002年年故故障障率率达达到到1.91%，见见表表2数数据据。有有专专家家分分析析认认为为主主要要原原因因是是全全膜膜电电容容器器的的耐耐热热性性不不及及膜膜纸纸电电容容器器，在在采

18、采用用全全膜膜介介质质后后，电电容容器器的的表表面面散散热热面面积积没没有有增增加加，而而是是变变化化不大甚至减小。不大甚至减小。表表2.1 膜纸电容器与全膜电容器年故障率比较膜纸电容器与全膜电容器年故障率比较 263.2 内部结构内部结构（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：多多元元件件串串联联的的目目的的是是能能够够承承受受较较高高的的电电压压。例例如如耦合电容器的芯子是由多个元件串联组成。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 27b.多元件并联：多元件并联：多多元元件件并并联联的的目目的的是是获获得得较较大大的的电电容容量量。

19、例例如如，低低压压并并联联电电容容器器内内部部元元件件全全部部并并联联。串串补补用用的的串串联联电电容容器器内内部部为为多多元元件件并并联联，而而且且每每一一个个并并联联元元件件都都有有熔熔丝丝，一一旦旦某某个个元元件件击击穿穿，对对应应的的熔熔丝丝熔熔断断，以以保证电容器继续运行。保证电容器继续运行。图图3.3 电容器并联电容器并联 30 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 31图图3.4 串联电容器结构串

20、联电容器结构 32 图图3.5 3.5 并联电容器结构并联电容器结构 33（2）防护）防护 a.浸渍防护浸渍防护 通过浸渍处理，以填充固体介质中的空隙，从而通过浸渍处理，以填充固体介质中的空隙，从而达到以下目的：达到以下目的：提高介质的介电系数和耐电强度；提高介质的介电系数和耐电强度；改善局部放电特性；改善局部放电特性；改善散热条件。改善散热条件。b.干式电容器干式电容器包括充气式、树脂或硅胶固封、塑料薄膜电容等等。包括充气式、树脂或硅胶固封、塑料薄膜电容等等。343.3 外部结构外部结构电容器外壳材料：瓷、金属、树脂、塑料。电容器外壳材料：瓷、金属、树脂、塑料。3.4 组装形式组装形式 （1

21、）单极电容器：此时金属外壳为另一个电极；）单极电容器：此时金属外壳为另一个电极；（2）双极电容器：电容器的电极与外壳无关；）双极电容器：电容器的电极与外壳无关；（3）集集合合电电容容器器：即即将将单单相相或或三三相相电电容容器器集集中中封封装装。外外壳壳结结构构有有全全密密封封焊焊死死的的，也也有有像像电电力力变变压压器器一一样样带油枕和呼吸器的。带油枕和呼吸器的。354 电力电容器常见运行问题电力电容器常见运行问题4.1 并联电容器并联电容器4.1.1常见问题常见问题 （1）投运时的涌流）投运时的涌流 产产生生原原因因：LC串串联联谐谐振振，涌涌流流频频率率为为几几百百至至几几千千Hz，可可

22、达达正正常常电电流流的的数数十十倍倍，其其维维持持时时间间一一般般在在几几十十至几百至几百ms；主要危害：造成主要危害：造成CT击穿，开关触头电磨损。击穿，开关触头电磨损。（2）退出时的过电压）退出时的过电压 产产生生原原因因：开开关关重重燃燃，产产生生的的过过电电压压倍倍数数最最大大可可达达5倍以上。倍以上。主要危害：造成电容器及相关设备过电压击穿。主要危害：造成电容器及相关设备过电压击穿。36图图4.1 开关的重燃原因开关的重燃原因 37（3 3）运行中的过电流及过电压）运行中的过电流及过电压 产产生生原原因因：电电源源中中的的高高次次谐谐波波与与电电路路的的L、C参参数数产产生谐振。生谐

23、振。主要危害：长时间的过电流和过电压。主要危害：长时间的过电流和过电压。384.1.2 4.1.2 保护措施保护措施 a.串联电抗器限流；串联电抗器限流；b.采采用用无无重重燃燃开开关关（如如FS6开开关关），末末经经老老练练的的真真空空开开关关刚刚投投入入使使用用时时，重重燃燃几几率率为为26%，运运行行中中断断开电容电流开电容电流30次后，基本上就不重燃了；次后，基本上就不重燃了；c.开关中增加辅助触头和并联电阻；开关中增加辅助触头和并联电阻；d.单元件熔断丝保护；单元件熔断丝保护；e.加装避雷器保护；加装避雷器保护；f.三三相相电电容容器器组组采采用用双双星星形形接接法法，当当其其中中某

24、某个个电电容容器损坏时，利用中性点不平衡电流启动保护电路。器损坏时，利用中性点不平衡电流启动保护电路。39图图4.2 电容器的保护措施电容器的保护措施 40图图4.3 电容器组的双星形接法电容器组的双星形接法 41图图4.4 06年年7.19玉林变电站玉林变电站35kV并联电容器并联电容器C相爆炸相爆炸 424.2 耦合电容器（均压电容器、分压电容器）耦合电容器（均压电容器、分压电容器）（1）制造工艺不良，元件受潮；）制造工艺不良，元件受潮；（2）密封不良，渗油、进水；）密封不良，渗油、进水；（3）结构不合理，运行中不能维持正压；）结构不合理，运行中不能维持正压；（4）固定件、夹板有缺陷，受潮

25、；）固定件、夹板有缺陷，受潮；（5）油油质质不不佳佳，芳芳香香烃烃成成份份少少，不不能能有有效效吸吸收收局局部部放电产生的氢气放电产生的氢气 435.电容器试验项目电容器试验项目5.1 到货后的验收试验到货后的验收试验 （1）外观检查；）外观检查；（2）密封性检查；）密封性检查；（3）电容量测量；）电容量测量；（4）工频耐压试验（通常为出厂试验的）工频耐压试验（通常为出厂试验的75%）；）；（5）tan测量；（并联电容器、集合电容器不做）测量；（并联电容器、集合电容器不做）（6）绝缘油试验（集合电容器）。）绝缘油试验（集合电容器）。用用户户也也可可以以根根据据需需要要与与生生产产厂厂家家签签订

26、订合合同同增增加加型型式式试试验验或或出出厂厂试试验验中中的的某某些些项项目目（比比如如冲冲击击试试验验、局局部放电测量等）。部放电测量等）。445.2 安装后的验收（交接）试验安装后的验收（交接）试验 （1）测量绝缘电阻；）测量绝缘电阻；（2）测测量量耦耦合合电电容容器器、断断路路器器电电容容器器的的tan及及电电容容值；值；（3）500kV耦耦合合电电容容器器的的局局部部放放电电试试验验（对对绝绝缘缘有有怀疑时）；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455.3 预防性试验预防性试验 （1）极极对对外外壳壳绝绝缘缘电电阻阻测测量量

27、（集集合合电电容容器器增增加加相相间）；间）；（2）电容量测量；）电容量测量；（3）外观及渗漏油检查）外观及渗漏油检查 （4）红外测温；）红外测温；（5）测量）测量tan（并联电容器及集合电容器不做）；（并联电容器及集合电容器不做）；（6）低压端对地绝缘电阻（耦合电容器）；）低压端对地绝缘电阻（耦合电容器）；（7）交交流流耐耐压压和和局局部部放放电电试试验验（耦耦合合电电容容器器，必必要时）；要时）；（8）绝缘油试验（集合电容器）。）绝缘油试验（集合电容器）。466.电容器的试验方法电容器的试验方法 6.1 外观检查外观检查 外外观观检检查查主主要要是是观观察察电电容容器器是是否否存存在在变变

28、形形、锈锈蚀蚀、渗油、过热变色、鼓胀等问题。渗油、过热变色、鼓胀等问题。6.2 密封性检查密封性检查 用用户户进进行行密密封封性性检检查查通通常常只只能能采采用用加加热热的的方方法法，在在不不通通电电的的情情况况下下将将试试品品加加热热到到最最高高允允许许温温度度加加20的的温温度度，并并维维持持一一段段时时间间（2小小时时以以上上），在在容容易易产产生生渗渗油油的的地地方方用用吸吸油油材材料料（如如白白石石粉粉、餐餐巾巾纸纸等等）进行检查。进行检查。476.3 绝缘电阻测量绝缘电阻测量 6.3.1 基本概念基本概念 在夹层绝缘体上施加直流电压后，会产生三种在夹层绝缘体上施加直流电压后，会产生

29、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 481)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。49 一一般般认认为为电电容容电电流流衰衰减减很很快快，吸吸收收电电流流的的衰衰减减时时间间较较长长，对对绝绝缘缘电电阻阻的的测测量量影影响响较较大大，这这种种分分析析只只是是在在电电容容量量C比比较较小小的的情情况况下下才才成成立立。当当电电容容量量较较大大、而而兆兆欧欧表表又又不不能能提提供供较

30、较大大的的充充电电电电流流时时，电电容容电电流流反反而而会会成成为为影影响响测测量量结结果果的的主主要要因因素素。试试品品电电容量越大，对兆欧表的短路输出电流要求越高。容量越大，对兆欧表的短路输出电流要求越高。50表表6.1 6.1 对兆欧表短路电流的要求（参考值）对兆欧表短路电流的要求（参考值）试品电容试品电容/F 0.51235测量吸收比测量吸收比 ID/mA 124510测量极化指数测量极化指数 ID/mA 0.250.511.52.5516.3.2 6.3.2 测量方法测量方法 1）测测量量部部位位：并并联联电电容容器器只只测测量量两两极极对对外外壳壳的的绝绝缘缘电电阻阻；分分压压电电

31、容容器器以以及及均均压压电电容容器器测测量量极极间间绝绝缘缘电电阻阻；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）测测量量接接线线：兆兆欧欧表表的的L端端子子接接被被试试设设备备的的高高压压端端，E端端子子接接设设备备的的低低压压端端或或地地，当当需需要要屏屏蔽蔽其其它它非非被被试试设备时，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；523 3）测量步骤：）测量步骤：a测测量量前前应应将将电电容容器器两两极极对对地地短短接接充充分分放放电电5分分钟钟以以上；上；b兆兆欧欧表表建建立立电电压压后后分分别别短短接

32、接L、E端端子子和和分分开开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兆兆欧欧表表的的高高压压端端子子L与与被被试试品品的的连连接接或或分分开开均均应应在在兆欧表建立电压的情况下进行；兆欧表建立电压的情况下进行；d测测量量吸吸收收比比时时记记录录15秒秒和和60秒秒时时的的绝绝缘缘电电阻阻；测测量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；e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。536.4 电容量测量电容量测量（1）电压电流法）电压电流法试验接线见图试验接线见图6.2。图图6.2

33、电压电流法测量电容量电压电流法测量电容量 54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如果取电压如果取电压U=159.2 VU=159.2 V，CxCx的单位为的单位为FF，侧有：，侧有：Cx=20 I(F)(6.2)55 目目前前市市场场上上有有成成套套的的电电容容、电电感感测测量量装装置置，其其原原理理基基于于电电压压电电流流法法，有有些些仪仪器器为为了了避避开开50Hz的的电电源源干干扰扰，采采用用低低于于或或高高于于50Hz的的电电源源进进行行测测

34、量量，仪仪器器采采用用开开口口CT测测量量电电流流，因因此此在在测测量量时时不不用用打打开开电电容容器器的的连连接接线线，仪仪器器自自动动根根据据电电压压和和电电流流值值计计算算电电容容值或电感值。值或电感值。56（2 2）电桥法）电桥法 在在采采用用电电桥桥测测量量时时，试试验验前前应应估估算算试试验验中中的的电电容容电电流流值值，以以便便确确定定试试验验电电源源的的容容量量和和选选择择仪仪器器的的量量程。程。（3）电容表法）电容表法 适合测量单个电容器的电容量。适合测量单个电容器的电容量。576.5 tan测量测量 6.5.1 tan的概念的概念 电容器中介质损耗的组成：电容器中介质损耗的

35、组成：（1）泄漏电流引起的损耗；）泄漏电流引起的损耗；（2）介质极化损耗；）介质极化损耗；（3）局部放电引起的损耗。）局部放电引起的损耗。tan是电容器的有功损耗是电容器的有功损耗P与电容器消耗的无功功率与电容器消耗的无功功率Q 图图6.3 介质损耗角介质损耗角 的比值：的比值：(6.3)为介质损耗角。为介质损耗角。58 a a串联等值电路串联等值电路 P=I2RC，Q=I2XC tan tan=(6.4)=(6.4)图图6.4 串联等值电路串联等值电路 59b并联等值电路并联等值电路 P=U2/Rb；Q=U2/XC tan=(6.5)串联等值电路和并联等值电路可以互相转换，而串联等值电路和并

36、联等值电路可以互相转换，而且有：且有：RbRC 图图6.5 并联等值电路并联等值电路 606.5.2 6.5.2 多个元件电容器的多个元件电容器的tantan 多元件的电容器总的介质损耗为：多元件的电容器总的介质损耗为：(6.6)（1）多个不相同的元件并联）多个不相同的元件并联 为了便于分析，电容元件也采用并联等值电路。为了便于分析，电容元件也采用并联等值电路。图图6.6 多元件并联多元件并联61 此时各元件的有功损耗和无功损耗各为：此时各元件的有功损耗和无功损耗各为：(6.7)(6.8)(6.9)62 式中，式中，X=1n，将这些关系代入将这些关系代入(6.6)(6.6)式，整理式，整理后可

37、得：后可得：(6.10)(6.11)63（2 2）多个不相同的元件串联）多个不相同的元件串联 为了便于分析，电容元件也采用串联等值电路为了便于分析，电容元件也采用串联等值电路图图6.7 多元件串联多元件串联 PX=I2 RX (6.12)QX=I2 XCX=I2/CX (6.13)tan=CX RX (6.14)64 将以上关系代入将以上关系代入(6.6)(6.6)，整理后可得：，整理后可得：(6.15)(6.16)65（3 3）只有两个不同的元件并联或串联）只有两个不同的元件并联或串联 并联时：并联时：(6.17)(6.18)串联时：串联时：(6.19)(6.20)66（4 4）多个相同元件

38、串联或并联）多个相同元件串联或并联 (6.21)即正常情况下总体介质损耗因数与单元件的介质即正常情况下总体介质损耗因数与单元件的介质损耗因数相等。损耗因数相等。现假定元件总数为现假定元件总数为50个，正常单个元件的个，正常单个元件的tan为为0.2%。a第一种情况，某个元件的第一种情况，某个元件的tan增大为增大为5倍：倍：67b b第二种情况，其中一个元件的第二种情况，其中一个元件的tantan为零：为零：计算结果说明总体介质损耗因数总是小于元件中的计算结果说明总体介质损耗因数总是小于元件中的最最大大值值而而大大于于元元件件中中的的最最小小值值，元元件件数数越越多多，总总体体的的变变化化越越

39、不不明明显显，说说明明总总体体tan对对个个别别元元件件的的缺缺陷陷不不灵灵敏。敏。686.5.3 tan6.5.3 tan测量测量 一般用交流电桥测量，电桥的几种接线方式如下。一般用交流电桥测量，电桥的几种接线方式如下。图图6.8 电桥的三种接法电桥的三种接法 69 a正正接接法法：适适用用于于电电容容器器无无接接地地端端的的情情况况，测测量量准准确度高，电桥测量电路处于低电位，比较安全；确度高，电桥测量电路处于低电位，比较安全；b反反接接法法：适适用用于于电电容容器器一一端端接接地地的的情情况况，测测量量结结果果受受引引线线对对地地电电容容的的影影响响，所所以以测测出出的的电电容容值值比比

40、正正接接法法大大，不不能能反反映映真真实实的的电电容容值值。电电桥桥测测量量电电路路处处于高电位，安全性差；于高电位，安全性差；c角角接接法法：适适用用于于电电容容器器一一端端接接地地的的情情况况，测测量量结结果果受受升升压压器器、引引线线的的对对地地电电容容影影响响，准准确确性性稍稍差差，但由于电桥的测量电路位于低电压，安全性好但由于电桥的测量电路位于低电压，安全性好。706.5.4 6.5.4 测量注意事项测量注意事项（1）由由于于试试验验设设备备容容量量的的原原因因，目目前前不不要要求求测测量量并并联联电容器的电容器的tan。（2）耦耦合合电电容容器器电电容容量量相相对对也也较较大大，试

41、试品品本本身身容容抗抗小小，受受与与其其串串联联的的接接触触电电阻阻、接接地地电电阻阻影影响响比比较较大大，应应注意：注意：a.试验接线接触必须良好；试验接线接触必须良好；b.接地线应可靠接地，最好接在设备的接地端上；接地线应可靠接地，最好接在设备的接地端上；c.如如果果采采用用地地刀刀接接地地，应应防防止止地地刀刀接接地地不不良良造造成成的测量误差。的测量误差。716.6 交流耐压试验交流耐压试验 6.6.1 概述概述（1）交交接接时时只只对对并并联联电电容容器器进进行行。试试验验电电压压加加在在电电极极引引线线与与外外壳壳之之间间，主主要要检检查查外外包包油油纸纸绝绝缘缘、油油面面下下降、

42、瓷套污染等缺陷。降、瓷套污染等缺陷。（2）对对耦耦合合电电容容器器必必要要时时进进行行交交流流耐耐压压试试验验。（按按出出厂试验值的厂试验值的75%考虑）考虑）（3）为为了了减减小小试试验验设设备备容容量量，通通常常都都采采用用串串联联或或并并联联谐振法进行。谐振法进行。72（4）测测量量高高压压的的电电压压表表或或分分压压器器应应直直接接接接在在被被试试品品的的高高压压端端上上，并并应应读读取取试试验验电电压压的的峰峰值值，试试验验电电压压值值以以峰峰值值/为为准准，大大部部分分峰峰值值电电压压表表已已按按峰峰值值/显显示试验电压。示试验电压。736.6.2 6.6.2 常规试验方法常规试验

43、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 74 (6.22)(6.23)各参数的单位为：各参数的单位为：CxCx F F；U U V V；I IA A；f f HzHz；：rad/s rad/s R1：限流电阻。由于电流较大，：限流电阻。由于电流较大，R1的阻值越大，的阻值越大，压降越大，损耗也越大，可按压降越大，损耗也越大，可按R1XC选择选择R1的阻值，的阻值，而且要有足够大的热容量，通常采用水电阻；而且要有足够大的热容量，通常采用水电阻；R2：铜球保护电阻。为了保证铜球击穿后过流保：铜球保护电阻。为了保证铜球击穿后过流保护装置能够动作，应满足护装置能够动作，应满足UT/R

44、2动作电流。动作电流。75注意事项：注意事项：1）电电压压表表的的高高压压端端子子必必须须直直接接接接在在被被试试品品的的高高压压端端子子上；上；2）升升压压速速度度在在试试验验电电压压的的75%以以下下时时不不规规定定升升压压速速度度，但但从从75%试试验验电电压压升升到到100%试试验验电电压压则则要要求求升升压压速速度度为为每每秒秒2%，即即在在12.5秒秒左左右右升升到到100%试试验验电电压压值值，避免在接近规定试验电压附近停留太久的时间。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。）试验前后要做好高压试验的安全措施。766.6.3 6.6.3 串

45、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(调感式调感式)77 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)78 在在试试验验回回路路中中，由由于于电电容容器器也也存存在在一一定定的的损损耗耗，相相当当于于增增大大了了损损耗耗电电阻阻R，所所以以试试验验回回路路总总的的等等效效品品质因数质因数QS会比电抗器的会比电抗器的Q值要小一些：值要小一些：(6.30)79 一旦试品击穿，一旦试品击穿，XC变

46、为零，谐振条件被破坏，此变为零，谐振条件被破坏，此时回路阻抗变为：时回路阻抗变为：(6.31)试品击穿后电流为：试品击穿后电流为：(6.32)即即：串串联联谐谐振振耐耐压压中中一一旦旦试试品品击击穿穿，回回路路电电流流就就会会下下降降为为Q份份之之一一，不不存存在在过过电电流流的的问问题题，所所以以试试验验比较安全。比较安全。80 串联谐振耐压的优点：串联谐振耐压的优点：（1）减小升压器输出电压为试验电压的）减小升压器输出电压为试验电压的Q份之份之一，从而减小试验设备容量；一，从而减小试验设备容量；（2）试品击穿后电流下降为原来的）试品击穿后电流下降为原来的Q份之一，比份之一，比较安全。较安全

47、。（3）不需要串接限流电阻。）不需要串接限流电阻。816.6.4 6.6.4 并联谐振交流耐压试验并联谐振交流耐压试验图图6.11 并联谐振法并联谐振法(调感式调感式)交流耐压交流耐压82 并联谐振特点并联谐振特点：UC=UL=UT (6.33)IL=IC (6.34)回路阻抗：回路阻抗：ZQXL (6.35)回路电流：回路电流：(6.36)83 并联谐振耐压试验特点：并联谐振耐压试验特点：（1）试验电流为试品电流的）试验电流为试品电流的Q份之一，从而减小份之一，从而减小试验设备容量；试验设备容量；（2）试品击穿时试验电流可能会增加，过流保护）试品击穿时试验电流可能会增加，过流保护应可靠；应可

48、靠；（3）需要串接限流电阻。）需要串接限流电阻。84 6.6.5 6.6.5 谐振耐压的调谐方式谐振耐压的调谐方式 1）电路参数的计算）电路参数的计算 前前面面已已介介绍绍通通过过调调节节电电路路的的电电感感、电电容容或或频频率率都都可可以以使使电电路路达达到到谐谐振振状状态态。试试验验标标准准规规定定工工频频耐耐压压时时的的频频率率范范围围为为45Hz65Hz，在在选选择择电电路路参参数数时时应应满满足足这这一一要要求求。当当频频率率为为50Hz、电电容容的的单单位位为为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：（6.37）85 对对于于调调感感或

49、或调调容容装装置置，可可通通过过微微调调电电感感量量或或电电容容量量使使电电路路达达到到谐谐振振状状态态。如如果果采采用用调调频频装装置置，确确定电感或电容后，再按下式计算实际的谐振频率：定电感或电容后，再按下式计算实际的谐振频率：如如果果频频率率落落在在45Hz65Hz范范围围内内，电电感感L或或电电容容C就就不不用用再再调调整整，如如果果频频率率超超过过65Hz，应应增增加加电电感感量量或或电电容容量量；如如果果频频率率低低于于45Hz，应应减减小小电电感感量量或电容量。或电容量。862）调谐方法）调谐方法 调调谐谐时时应应在在约约10%额额定定试试验验电电压压下下进进行行。串串联联谐谐振

50、振法法在在调调谐谐过过程程中中主主要要是是监监视视回回路路的的电电流流和和试试品品上上的的电电压压，当当回回路路电电流流或或被被试试品品上上的的电电压压达达到到最最大大时时，说说明明回回路路已已经经达达到到谐谐振振状状态态；并并联联谐谐振振法法在在调调谐谐时时主主要要是是监监视视电电源源的的电电流流，当当电电源源电电流流下下降降到到最最小小时时，说说明明回回路路已已经经达达到到谐谐振振状状态态。回回路路达达到到谐谐振振状状态态后后，再按正常的升压速度升压试验。再按正常的升压速度升压试验。877 电容器试验中常见异常问题及原因电容器试验中常见异常问题及原因 7.1 绝缘电阻下降绝缘电阻下降 （1