关于大容量电力电容器极间交流耐压试验的意见

简介：近年来，纸膜绝缘或全膜绝缘电力电容器日益增多，单台电容器的容量越做越大并出现了大容量集合式电力电容器，而现场交接验收仍然袭用直流耐压试验，投运后电力电容器发生损坏的情况屡有所闻，且以集合型的为多。

       关键字：电力电容器，交流，极间耐压，谐振装置
 

0　前　言

       长期以来交流电力电容器现场安装后的交接试验都以简单易行的极间直流耐压试验作为主绝缘性能是否良好的一种检验手段。近年来，纸膜绝缘或全膜绝缘电力电容器日益增多，单台电容器的容量越做越大并出现了大容量集合式电力电容器，而现场交接验收仍然袭用直流耐压试验，投运后电力电容器发生损坏的情况屡有所闻，且以集合型的为多。下面对有关问题提出讨论和意见。

1　电力电容器极间交流耐压的必要性

       ①直流面耐压试验不能反映设备实际工况下的电场分布，难以正确发现电容器的内部缺陷。

       直流电压下电力电容器元件上的电压按电阻分布；而在交流电压下则是按介电常数分布的，它反映运行的实际情况。全膜或纸膜电容器的固体介质电阻率可高达1～100 EΩm，当某电容元件的绝缘薄膜绝缘不良时，其电阻率可大幅度下降至原电阻率的几分之一。直流耐压时，电阻率高的良好的电容元件上承受的电压可较不良电容元件高出几倍，从而使绝缘不良的电容元件反而容易通过试验，其绝缘缺陷在运行电压下便会较快地暴露出来，发展成为故障或导致事故。

       ②直流电压可使电容器内部的局部放电大为减弱，不利于绝级缺陷的检出。

       电容器内部的某些绝缘弱点或极板边缘电场集中的部位均可能产生局部放电，持续的局部放电对电容器绝缘是有害的，因此标准规定电力电容器在试验电压下的局部放电量不得超过100 pC［1］。

       加压时电容器元件中的油隙特别是气隙［2］中的场强常比固体介质的高，但其击穿场强却较低，所以往往先发生局部放电。但是同样的复合绝缘，在直流电压作用下局部放电则会大大减弱。其基本原理如图1所示。气隙发生局部放电后产生的正、负离子形成反向电场E′，使气隙中的合成场强下降，使局部放电削弱甚至熄灭。而交流电压则不然，只要外加试验电压高于局放起始电压，每半周内至少会发生两次局部放电。因此交流耐压检出绝缘缺陷远比直流耐压敏感。

       ③工频交流耐压试验符合运行电压的实际波形，与运行中出现的工频暂态电压升高的情况较为符合，不存在等价性问题。

       由此可见，施加交流耐压才能真实地考核电力电容器的制造质量，才能较有效地检出由于材质不良，工艺不当等造成的绝缘缺陷。

　　鉴于直流耐压试验存在的问题，电力行业为保证工程质量及运行安全，特制订了DL/T628-1997《集合式高压并联电容器订货技术条件》，该标准已于1997-10-22发布，1998-03-01实施。标准中明确规定出厂试验及交接验收作极间交流耐压试验。《高压并联电容器订货技术条件》也已经标委会讨论，明确规定了极间交流耐压试验项目，它的发布已是指日可待，当务之急应尽快在电力行业内宣贯新标准的规定，以期能尽早推广执行。

2　交流耐压试验方法比较

       电力电容器极间交流耐压试验需要很大容量的试验装置，下面比较几种可能的方法。

       ①常规方法

       它用较大容量的试验变压器结合补偿电抗器试验(见图2)。在试验大电容量的电容器时，要并联较多的电抗器，且难以避免一定的“脱谐度”，所需试验电源的容量较大，灵活性不够。 
 

       T2—试验变压器；L1—补偿电抗器；Cx—被试电容器

       图2　电抗器补偿法

       ②谐振耐压试验系统

       谐振耐压试验的显著*性是：

       a) 降低试验电源的容量至被试设备总无功功率的1/Q，Q为谐振系统的品质因素，一般≥40。

       b) 试验电压正弦波形畸变度≤(0.5～1.0)%。

       c) 试验设备的总体积、总重量远小于常规设备(约1/5～1/10)，利于现场应用。

       d) 试品击穿时系统失谐，试品损坏小。

       谐振耐压可根据实际情况可作串联谐振、并联谐振、串－并联谐振、复合谐振等多种接线布置，从而实现对多种规格的试品耐压。我国《高压并联电容器订货技术条件》规定其标准额定容量为： 50、100、200、300、334、500、667、900、1000、1200、1400、1600、2000、2400 kVA；

       DL/T628-1997规定集合式电容器的额定容量优先值为：单相500、1 000、1 667、3 340、5 000、

       6 667；三相1 000、1 200、1 500、1 800、2 400、3 600、5 000 kVA；

       能独立进行334 kVA电力电容器试验的电感可调谐振变压器，配上适合800-1200-1800-2400-3340　kVA等规格的电感可调多功能电抗器能满足几乎全部规格产品试验的需要。谐振试验变压器曾对28.5 μF，3 608 kVA电容器组进行模拟交接试验，电压为11.6 kV,Q=41.08。还对2 400 kVA集合式电容器作了模拟试验，Q=36.3。模拟试验的结果十分满意。

3　结论和建议

       a.极间交流耐压试验能比直流耐压试验更真实，更有效地检出绝缘缺陷。

       b.“复合型”谐振耐压试验系统能满足大容量电力电容器及集合式电力电容器极间交流耐压试验，具有足够的覆盖面。

       c.应加大宣贯新标准的力度，及早配置必需的试验设备开展电容器的极间交流耐压试验，以保证安装后的电容器安全运行。