电力电容器结构与试验方法课件

电力电容器试验方法1电力电容器试验方法11.基本概念1.1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所组成：作用：存储和释放电荷的器件（充电和放电）图1.1电容器的结构21.基本概念1.1电容器（Capacitor）2电工符号：C电路符号：电容量的基本单位：法拉（F）常用单位：微法（μF）纳法（nF）皮法（PF）

1F=106μF=109nF=1012PF1μF=1000nF1nF=1000PF3电工符号：C31.2交流电路中电容器的特性1.2.1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压90度，这个特性正好与电抗器相反。图1.3电容器和电抗器上的电压和电流相位41.2交流电路中电容器的特性1.2.1电压与电流的2电力电容器在电力生产中的作用2.1并联电容器(移相电容器)

用于电力负荷无功补偿。在用户负荷中存在大量的无功功率，如感应电动机、变压器中的励磁功率、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，功率因数越小，说明系统中的无功分量越大。52电力电容器在电力生产中的作用2.12.2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布电感，线路越长电感量越大，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，提高输电质量和系统的稳定性。62.2串联电容器用于输电线路2.3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，所以能将混在工频电压中的通讯信号取出。2.4分压电容器用于高电压测量。2.5均压电容器用于改善断路器开断时各断口电压的均匀性。2.6滤波电容器用于滤除电源中的高次谐波。2.7脉冲电容器用于冲击电压试验中的脉冲发生装置。这种电容器在结构上要求要有比较小的电感。72.3耦合电容器用于高频通讯。电容器对高频信号呈现较3.电力电容器的结构（1）电容元件的连接

a.多元件串联：多元件串联的目的是能够承受较高的电压。例如耦合电容器的芯子是由多个元件串联组成。图3.1电容器串联83.电力电容器的结构（1）电容元件的连接8图3.2耦合电容器9图3.2耦合电容器9

串联后的总电容量为：

(3.1)

如果C1=C2=……=Cn=CD则：

(3.2)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。10串联后的总电容量为：10b.多元件并联：

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。

图3.3电容器并联11b.多元件并联：多元件并联的目的是1212

并联后的总电容量为：C总=C1+C2+……+Cn(3.3)

如果C1=C2=……=Cn=CD

则：

C总=nCD(3.4)

即：并联的电容元件数越多，总的电容量越大13并联后的总电容量为：C总=C1+C24.电容器试验项目（交接）

（1）测量绝缘电阻；（2）测量耦合电容器、断路器电容器的tanδ及电容值；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（对绝缘有怀疑时）；（4）并联电容器交流耐压试验；（5）冲击合闸试验144.电容器试验项目（交接）（1）测量绝缘电阻；145.电容器的试验方法5.1外观检查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。5.2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（2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）进行检查。155.电容器的试验方法5.1外观检查155.3绝缘电阻测量5.3.1基本概念在绝缘体上施加直流电压后，会产生三种电流，如图6.1所示。图6.1夹层绝缘体的等值电路165.3绝缘电阻测量5.3.1基本概念161)电导电流iR，与绝缘电阻有关；2）电容电流iC，与电容量有关；3）吸收电流i1，由绝缘介质的极化过程引起。171)电导电流iR，与绝缘电阻有关；176.3.2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；2）测量接线：兆欧表的L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设备时，兆欧表的屏蔽端G与其它非被试设备连接；186.3.2测量方法1）测量部位：并联电容器只测量两极对3）测量步骤：a．测量前应将电容器两极对地短接充分放电5分钟以上；b．兆欧表建立电压后分别短接L、E端子和分开L、E端子，兆欧表应显示零或无穷大；c．测量吸收比时记录15秒和60秒时的绝缘电阻；测量极化指数时记录1分钟和10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5分钟以上。193）测量步骤：a．测量前应将电容器两极对地短接充分放电5分钟6.4电容量测量（1）电压电流法试验原理见图6.2。图6.2电压电流法测量电容量206.4电容量测量（1）电压电流法20电容量的计算：

(6.1)式中：

I：电流，AU：电压，Vω：ω=2πf，电源频率为50Hz时，ω=31421电容量的计算：21

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50Hz的电源干扰，采用低于或高于50Hz的电源进行测量，仪器采用开口CT测量电流，因此在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值或电感值。22目前市场上有成套的电容、电感测量装置，6.5交流耐压试验6.5.1概述（1）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。（按出厂试验值的75%考虑）（3）为了减小试验设备容量，通常可采用串联谐振法进行。236.5交流耐压试验6.5.1概述236.5.2常规试验方法图6.9常规交流耐压试验接线246.5.2常规试验方法24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上；2）升压速度在试验电压的75%以下时不规定升压速度，但从75%试验电压升到100%试验电压则要求升压速度为每秒2%，即在12.5秒左右升到100%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。3）试验前后要做好高压试验的安全措施。25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6.6.3串联谐振交流耐压试验图6.10串联谐振法交流耐压试验接线266.6.3串联谐振交流耐压试验26

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：

(6.28)

回路Q值：

(6.29)27串联谐振的特点：IL=IC6.6.4谐振耐压的调谐方式

电路处于谐振状态时：

f：频率HzL:电感量HC:电容量F

如果频率落在30Hz～300Hz范围内，电感L或电容C就不用再调整，如果频率超过300Hz，应增加电感量或电容量；如果频率低于30Hz，应减小电感量或电容量。要求工频耐压时，频率45~65Hz。286.6.4谐振耐压的调谐方式28

当频率为50Hz、电容的单位为μF、电感的单位为H时，可按下式估算电感或电容：

29297电容器试验中常见异常问题及原因7.1绝缘电阻下降（1）受潮；（2）外部污染；（3）介质材料变质。7.2电容量减小（1）渗油或漏油；（因为油的介电系数比空气大）（2）电容层断开或某些元件开路。7.3电容量增加（1）串联元件中局部元件击穿；（2）受潮进水（水的介电系数很大，εr=81）。307电容器试验中常见异常问题及原因7.1绝缘电阻下降3电力电容器试验方法31电力电容器试验方法11.基本概念1.1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所组成：作用：存储和释放电荷的器件（充电和放电）图1.1电容器的结构321.基本概念1.1电容器（Capacitor）2电工符号：C电路符号：电容量的基本单位：法拉（F）常用单位：微法（μF）纳法（nF）皮法（PF）

1F=106μF=109nF=1012PF1μF=1000nF1nF=1000PF33电工符号：C31.2交流电路中电容器的特性1.2.1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压90度，这个特性正好与电抗器相反。图1.3电容器和电抗器上的电压和电流相位341.2交流电路中电容器的特性1.2.1电压与电流的2电力电容器在电力生产中的作用2.1并联电容器(移相电容器)

用于电力负荷无功补偿。在用户负荷中存在大量的无功功率，如感应电动机、变压器中的励磁功率、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，功率因数越小，说明系统中的无功分量越大。352电力电容器在电力生产中的作用2.12.2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布电感，线路越长电感量越大，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，提高输电质量和系统的稳定性。362.2串联电容器用于输电线路2.3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，所以能将混在工频电压中的通讯信号取出。2.4分压电容器用于高电压测量。2.5均压电容器用于改善断路器开断时各断口电压的均匀性。2.6滤波电容器用于滤除电源中的高次谐波。2.7脉冲电容器用于冲击电压试验中的脉冲发生装置。这种电容器在结构上要求要有比较小的电感。372.3耦合电容器用于高频通讯。电容器对高频信号呈现较3.电力电容器的结构（1）电容元件的连接

a.多元件串联：多元件串联的目的是能够承受较高的电压。例如耦合电容器的芯子是由多个元件串联组成。图3.1电容器串联383.电力电容器的结构（1）电容元件的连接8图3.2耦合电容器39图3.2耦合电容器9

串联后的总电容量为：

(3.1)

如果C1=C2=……=Cn=CD则：

(3.2)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。40串联后的总电容量为：10b.多元件并联：

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。

图3.3电容器并联41b.多元件并联：多元件并联的目的是4212

并联后的总电容量为：C总=C1+C2+……+Cn(3.3)

如果C1=C2=……=Cn=CD

则：

C总=nCD(3.4)

即：并联的电容元件数越多，总的电容量越大43并联后的总电容量为：C总=C1+C24.电容器试验项目（交接）

（1）测量绝缘电阻；（2）测量耦合电容器、断路器电容器的tanδ及电容值；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（对绝缘有怀疑时）；（4）并联电容器交流耐压试验；（5）冲击合闸试验444.电容器试验项目（交接）（1）测量绝缘电阻；145.电容器的试验方法5.1外观检查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。5.2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（2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）进行检查。455.电容器的试验方法5.1外观检查155.3绝缘电阻测量5.3.1基本概念在绝缘体上施加直流电压后，会产生三种电流，如图6.1所示。图6.1夹层绝缘体的等值电路465.3绝缘电阻测量5.3.1基本概念161)电导电流iR，与绝缘电阻有关；2）电容电流iC，与电容量有关；3）吸收电流i1，由绝缘介质的极化过程引起。471)电导电流iR，与绝缘电阻有关；176.3.2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；2）测量接线：兆欧表的L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设备时，兆欧表的屏蔽端G与其它非被试设备连接；486.3.2测量方法1）测量部位：并联电容器只测量两极对3）测量步骤：a．测量前应将电容器两极对地短接充分放电5分钟以上；b．兆欧表建立电压后分别短接L、E端子和分开L、E端子，兆欧表应显示零或无穷大；c．测量吸收比时记录15秒和60秒时的绝缘电阻；测量极化指数时记录1分钟和10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5分钟以上。493）测量步骤：a．测量前应将电容器两极对地短接充分放电5分钟6.4电容量测量（1）电压电流法试验原理见图6.2。图6.2电压电流法测量电容量506.4电容量测量（1）电压电流法20电容量的计算：

(6.1)式中：

I：电流，AU：电压，Vω：ω=2πf，电源频率为50Hz时，ω=31451电容量的计算：21

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50Hz的电源干扰，采用低于或高于50Hz的电源进行测量，仪器采用开口CT测量电流，因此在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值或电感值。52目前市场上有成套的电容、电感测量装置，6.5交流耐压试验6.5.1概述（1）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。（按出厂试验值的75%考虑）（3）为了减小试验设备容量，通常可采用串联谐振法进行。536.5交流耐压试验6.5.1概述236.5.2常规试验方法图6.9常规交流耐压试验接线546.5.2常规试验方法24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上；2）升压速度在试验电压的75%以下时不规定升压速度，但从75%试验电压升到100%试验电压则要求升压速度为每秒2%，即在12.5秒左右升到100%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。3）试验前后要做好高压试验的安全措施。55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6.6.3串联谐振交流耐压试验图6.10串联谐振法交流耐压试验接线566.6.3串联谐振交流耐压试验26

串联谐振的特点：

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