电力电容器试验方法课件.ppt

1、11.基本概念基本概念 1.1 电容器（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电容器由两块平行极板（铝箔）和极板间的绝缘材料所组成：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2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 PF31.2 电容器的电容电容器的电容 电容量由下

2、式决定：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：)F(10d18AC9r (1.2)F(10d36AC9r 4图图1.2 卷绕式电容元件卷绕式电容元件 51.3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)电力电容器常用的气体电介

3、质是六氟化硫电力电容器常用的气体电介质是六氟化硫（SF6）、氮气、空气等；）、氮气、空气等；SF6的特点：的特点：击穿强度：是空气的击穿强度：是空气的23倍。在倍。在0.3 MPa下可与常温下可与常温下的绝缘油匹敌；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 61.3.2 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 优点：浸渍性好，成本低，效益高，可实现自动化优点：浸渍性好，成本低，效益高，可实现自动化生产。生产。缺点：线膨胀系数大，易变形，

4、电容量稳定性差，缺点：线膨胀系数大，易变形，电容量稳定性差，容易老化，耐热性低（容易老化，耐热性低（80），机械强度低。），机械强度低。7（2 2）塑料薄膜）塑料薄膜优点：耐电强度和机械强度高，体积电阻系数高，稳优点：耐电强度和机械强度高，体积电阻系数高，稳定性好。定性好。缺点：难以浸渍，通过采取特殊的工艺，也可提高浸缺点：难以浸渍，通过采取特殊的工艺，也可提高浸渍效果；或者做成干式电容器。渍效果；或者做成干式电容器。常用的塑料薄膜有：聚丙烯薄膜（简称常用的塑料薄膜有：聚丙烯薄膜（简称PP膜）、聚脂膜）、聚脂薄膜等。薄膜等。81.3.3 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

5、 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。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/2.5mm9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

6、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101.3.4 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。11 近年来有一

7、种名为双电层电解电容器（又称为近年来有一种名为双电层电解电容器（又称为法拉电容器或超级电容器）的新型元件逐渐受到关法拉电容器或超级电容器）的新型元件逐渐受到关注。它的等效电容量足以达到法拉级（甚至可以达注。它的等效电容量足以达到法拉级（甚至可以达到数万法拉）。此类电容器完全可以作为电池使用，到数万法拉）。此类电容器完全可以作为电池使用，理论上可以经受无限次充放电循环，而且充电速度理论上可以经受无限次充放电循环，而且充电速度和能量转化率也远远高于普通化学电池，但单个超和能量转化率也远远高于普通化学电池，但单个超级电容耐压能力很弱，一般不会超过级电容耐压能力很弱，一般不会超过20V。通过串、。通过

8、串、并联组合可以提高工作电压，用于电能储存。并联组合可以提高工作电压，用于电能储存。121.4 交流电路中电容器的特性交流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131.4.2 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

9、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)C1fC21XCLfL2XL141.4.3电容器和电抗器串联电容器和电抗器串联 当电容器和电抗器串联时，回路中只有一个电当电容器和电抗器串联时，回路中只有一个电流，此时电容器上的电压和电抗器上的电压方向相流，此时电容器上的电压和电抗器上的电压方向相反，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 15 当电容电压和电感电压大小相等时（即容抗等当电容电压和电感电压大小相等时（即容抗等于感抗时），就称为串联谐振状态，此时电路中合于感抗时），就称

10、为串联谐振状态，此时电路中合成电抗电压为零，只剩下阻性电压。串联谐振回路成电抗电压为零，只剩下阻性电压。串联谐振回路中的电压、电流关系为：中的电压、电流关系为：(1.5)(1.6)RUU CRRUI 161.4.4电容器和电抗器并联电容器和电抗器并联 电容器和电抗器并联时，电路中只有一个电压，此电容器和电抗器并联时，电路中只有一个电压，此时电容器上的电流与电抗器上的电流方向相反，它们时电容器上的电流与电抗器上的电流方向相反，它们的合成电流是相减的关系。当容性电流等于感性电流的合成电流是相减的关系。当容性电流等于感性电流时，称为并联谐振状态，此时电路中的合成电流只剩时，称为并联谐振状态，此时电路

11、中的合成电流只剩下阻性电流。下阻性电流。图图1.5 L、C并联电路并联电路 17 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)RII BRUI 181.4.5 1.4.5 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

12、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。LC21f 19 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器(移相电容器移相电容器)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、配电变压器的导输电线路中传输时，就会在线路、配电变压器的导线

13、电阻中产生损耗，造成不必要的浪费。表征系统线电阻中产生损耗，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。因数越小，说明系统中的无功分量越大。20 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 cosUI3P21 2.2 串联电容

14、器串联电容器 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。和系统的稳定性。22 线路补偿原理见图线路补偿原理见图2.2。在线路中增加补偿电容。在线路中增加补偿电容后，由于电容上的压降后，由于电

15、容上的压降UC与线路电感压降与线路电感压降UL相减，相减，使电源电压从补偿前的使电源电压从补偿前的US降为为补偿后的降为为补偿后的US，更加，更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232.32.3耦合电容器耦合电容器 用于高频通讯。电容器对高频信号呈现较低的阻抗，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。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

16、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 用于冲击电压试验中的脉冲发生装置。这种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。在结构上要求要有比较小的电感。243.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。25 80年代中后期，膜纸电容器生产技术逐步完善，年代中后期，膜纸电容器生产技术逐

17、步完善，到到90年代初，电力电容器故障率达到最低，如年代初，电力电容器故障率达到最低，如1993年为年为0.21%，接近国际水平。到，接近国际水平。到90年代中期，电力年代中期，电力电容器（主要是并联电容器）逐步向全膜化发展，电容器（主要是并联电容器）逐步向全膜化发展，1997年后全膜电容器得到广泛应用，到年后全膜电容器得到广泛应用，到21世纪基本世纪基本上取代了膜纸电容器。上取代了膜纸电容器。26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 然而，一

18、个不争的事实是，随着全膜电容器的应然而，一个不争的事实是，随着全膜电容器的应用，电力电容器的故障率逐步上升，到用，电力电容器的故障率逐步上升，到2002年故障率年故障率达到达到1.91%，见表，见表2数据。有专家分析认为主要原因数据。有专家分析认为主要原因是全膜电容器的耐热性不及膜纸电容器，在采用全膜是全膜电容器的耐热性不及膜纸电容器，在采用全膜介质后，电容器的表面散热面积没有增加，而是变化介质后，电容器的表面散热面积没有增加，而是变化不大甚至减小。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 273.2 内部结构内部结构（1）电容元件的连接）

19、电容元件的连接 a.多元件串联：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。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 28图图3.2 耦合电容器耦合电容器 29 串联后的总电容量为：串联后的总电容量为：(3.1)如果如果C1=C2=Cn=CD则：则：(3.2)即：串接的电容元件数越多，总的电容量越小，但即：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。可以承受的电压越高。nCCD 总总Cn12C11C11C 总总30b.多元件并联：多元件并联：多元件并联的目的是

20、获得较大的电容量。例如，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。串补用的串联低压并联电容器内部元件全部并联。串补用的串联电容器内部为多元件并联，而且每一个并联元件都电容器内部为多元件并联，而且每一个并联元件都有熔丝，一旦某个元件击穿，对应的熔丝熔断，以有熔丝，一旦某个元件击穿，对应的熔丝熔断，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 31 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

21、的电容元件数越多，总的电容量越大 32图图3.4 串联电容器结构串联电容器结构 33 图图3.5 3.5 并联电容器结构并联电容器结构 34（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。353.3 外部结构外部结构电容器外壳材料：瓷、金属、树脂、塑料。电

22、容器外壳材料：瓷、金属、树脂、塑料。3.4 组装形式组装形式 （1）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）集合电容器：即将单相或三相电容器集中封装。）集合电容器：即将单相或三相电容器集中封装。外壳结构有全密封焊死的，也有像电力变压器一样外壳结构有全密封焊死的，也有像电力变压器一样带油枕和呼吸器的。带油枕和呼吸器的。364 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 产生原因：产生原

23、因：LC串联谐振，涌流频率为几百至几千串联谐振，涌流频率为几百至几千Hz，可达正常电流的数十倍，其维持时间一般在几十至可达正常电流的数十倍，其维持时间一般在几十至几百几百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 产生原因：开关重燃，产生的过电压倍数最大可达产生原因：开关重燃，产生的过电压倍数最大可达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。37图图4.1 开关的重燃原因开关的重燃原因 38（3 3）运行中的过电流及过电压）运行中的过电流及过电压 产生原因：电

24、源中的高次谐波与电路的产生原因：电源中的高次谐波与电路的L、C参数产参数产生谐振。生谐振。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。394.1.2 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.采用无重燃开关（如采用无重燃开关（如FS6开关），末经老练的真空开关），末经老练的真空开关刚投入使用时，重燃几率为开关刚投入使用时，重燃几率为26%，运行中断，运行中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

25、器保护；加装避雷器保护；f.三相电容器组采用双星形接法，当其中某个电容三相电容器组采用双星形接法，当其中某个电容器损坏时，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。40图图4.2 电容器的保护措施电容器的保护措施 41图图4.3 电容器组的双星形接法电容器组的双星形接法 42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 434.2 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

26、）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；）固定件、夹板有缺陷，受潮；（5）油质不佳，芳香烃成份少，不能有效吸收局部）油质不佳，芳香烃成份少，不能有效吸收局部放电产生的氢气放电产生的氢气 445.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（

27、集合电容器）。）绝缘油试验（集合电容器）。用户也可以根据需要与生产厂家签订合同增加型式用户也可以根据需要与生产厂家签订合同增加型式试验或出厂试验中的某些项目（比如冲击试验、局试验或出厂试验中的某些项目（比如冲击试验、局部放电测量等）。部放电测量等）。455.2 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）测量耦合电容器、断路器电容器的）测量耦合电容器、断路器电容器的tan及电容及电容值；值；（3）500kV耦合电容器的局部放电试验（对绝缘有耦合电容器的局部放电试验（对绝缘有怀疑时）；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

28、；（5）冲击合闸试验）冲击合闸试验465.3 预防性试验预防性试验 （1）极对外壳绝缘电阻测量（集合电容器增加相）极对外壳绝缘电阻测量（集合电容器增加相间）；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）交流耐压和局部放电试验（耦合电容器，必）交流耐压和局部放电试验（耦合电容器，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）。476.电容

29、器的试验方法电容器的试验方法 6.1 外观检查外观检查 外观检查主要是观察电容器是否存在变形、锈蚀、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。渗油、过热变色、鼓胀等问题。6.2 密封性检查密封性检查 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（的温度，并维持一段时间（2小时以上），在容易产小时以上），在容易产生渗油的地方用吸油材料（如白石粉、餐巾纸等）生渗油的地方用吸油材料（如白石粉、餐巾纸等）进行检查。进行检查。

30、486.3 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 491)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。50 一般认为电容电流衰减很快，吸收电流的衰减一般认为电容电流衰减很快，吸收电流的衰减时间较长，对绝缘电阻的测量影响较大，这种分析时间较长，对绝缘电阻的测量

31、影响较大，这种分析只是在电容量只是在电容量C比较小的情况下才成立。当电容量比较小的情况下才成立。当电容量较大、而兆欧表又不能提供较大的充电电流时，电较大、而兆欧表又不能提供较大的充电电流时，电容电流反而会成为影响测量结果的主要因素。试品容电流反而会成为影响测量结果的主要因素。试品电容量越大，对兆欧表的短路输出电流要求越高。电容量越大，对兆欧表的短路输出电流要求越高。51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 收测 量 吸 收比比 ID/mA 124510测 量 极 化测 量 极 化指数指数 ID/mA

32、0.250.511.52.5526.3.2 6.3.2 测量方法测量方法 1）测量部位：并联电容器只测量两极对外壳的绝缘电）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；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；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）测量接线：兆欧表的L端子接被试设备的高压端，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，兆欧表的屏蔽端设备时，兆欧表的屏蔽端G与其它非被试设备连接；与

33、其它非被试设备连接；533 3）测量步骤：）测量步骤：a测量前应将电容器两极对地短接充分放电测量前应将电容器两极对地短接充分放电5分钟以分钟以上；上；b兆欧表建立电压后分别短接兆欧表建立电压后分别短接L、E端子和分开端子和分开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兆欧表的高压端子兆欧表的高压端子L与被试品的连接或分开均应在与被试品的连接或分开均应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测量吸收比时记录测量吸收比时记录15秒和秒和60秒时的绝缘电阻；测量秒时的绝缘电阻；测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

34、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。546.4 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 电压电流法测量电容量电压电流法测量电容量 55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)F(UICx 56 目前市场上有成套的电容

35、、电感测量装置，其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，有些仪器为了避开原理基于电压电流法，有些仪器为了避开50Hz的电的电源干扰，采用低于或高于源干扰，采用低于或高于50Hz的电源进行测量，仪的电源进行测量，仪器采用开口器采用开口CT测量电流，因此在测量时不用打开电测量电流，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。容值或电感值。57（2 2）电桥法）电桥法 在采用电桥测量时，试验前应估算试验中的电在采用电桥测量时，试验前应估算试验中的电容电流值，以便确定试验电源的容量和选择仪器的容电流值

36、，以便确定试验电源的容量和选择仪器的量程。量程。（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。586.5 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。QPtan 电容器的无功损耗电容器的无功损耗电容器

37、的有功损耗电容器的有功损耗59 a a串联等值电路串联等值电路 P=I2RC，Q=I2XC tantan=(6.4)=(6.4)图图6.4 串联等值电路串联等值电路 CXCCC2C2RCXRXIRIQP 60b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 bXbCC2b2RC1RXX/UR/UQP616.5.2 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

38、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nQ2Q1QPPPtann21 总总62 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)XXR2UP 2XCX2XUCXUQ XXXRC1tan 63 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，整理后可得：后可得：(6.10)(6.11)n21nn2211CCCtanCtanCtanCtan 总总总总CtanCtanCt

39、anCnn2211 n21CCCC 总总64（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)65 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)n21nn2211C1C1C1CtanCtanCtantan 总总总总CCtanCtanCtannn2211 n21C1C1C11C 总总66（3 3）只有两个不同的元件并联或

40、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)212211CCtanCtanCtan 总总21CCC 总总212112CCtanCtanCtan 总总2121CCCCC 总总67（4 4）多个相同元件串联或并联）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：元元

41、件件元元件件元元件件总总 tannQnPQQQPPPtann21n21%216.0tan5054nQP5P1ntan 元元件件元元件件元元件件元元件件总总68b 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大值而大于元件中的最小值，元件数越多，总体的最大值而大于元件中的最小值，元件数越多，总体的变化越不明显，说明总体变化越不明显，说明总体tan对个别元件的缺陷不灵对个别元件的缺陷不灵敏。敏。%196.0tan5049nQP1ntan 元元件件元元件件元元件件总总696.5

42、.3 6.5.3 tantan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 70 a正接法：适用于电容器无接地端的情况，测量准正接法：适用于电容器无接地端的情况，测量准确度高，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反接法：适用于电容器一端接地的情况，测量结反接法：适用于电容器一端接地的情况，测量结果受引线对地电容的影响，所以测出的电容值比正果受引线对地电容的影响，所以测出的电容值比正接法大，不能反映真实的电容值。电桥测量电路处接法大，不能反映真实的电容值。电桥测

43、量电路处于高电位，安全性差；于高电位，安全性差；c角接法：适用于电容器一端接地的情况，测量结角接法：适用于电容器一端接地的情况，测量结果受升压器、引线的对地电容影响，准确性稍差，果受升压器、引线的对地电容影响，准确性稍差，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。716.5.4 6.5.4 测量注意事项测量注意事项（1）由于试验设备容量的原因，目前不要求测量并联）由于试验设备容量的原因，目前不要求测量并联电容器的电容器的tan。（2）耦合电容器电容量相对也较大，试品本身容抗小，）耦合电容器电容量相对也较大，试品本身容抗小，受与其串联的接触电阻、接地电阻影

44、响比较大，应受与其串联的接触电阻、接地电阻影响比较大，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.如果采用地刀接地，应防止地刀接地不良造成如果采用地刀接地，应防止地刀接地不良造成的测量误差。的测量误差。726.6 交流耐压试验交流耐压试验 6.6.1 概述概述（1）交接时只对并联电容器进行。试验电压加在电极）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。降、瓷套污染等缺陷。（2）对耦

45、合电容器必要时进行交流耐压试验。（按出）对耦合电容器必要时进行交流耐压试验。（按出厂试验值的厂试验值的75%考虑）考虑）（3）为了减小试验设备容量，通常都采用串联或并联）为了减小试验设备容量，通常都采用串联或并联谐振法进行。谐振法进行。73（4）测量高压的电压表或分压器应直接接在被试品的）测量高压的电压表或分压器应直接接在被试品的高压端上，并应读取试验电压的峰值，试验电压值高压端上，并应读取试验电压的峰值，试验电压值以峰值以峰值/为准，大部分峰值电压表已按峰值为准，大部分峰值电压表已按峰值/显显示试验电压。示试验电压。22746.6.2 6.6.2 常规试验方法常规试验方法图图6.9 常规交流

46、耐压试验接线常规交流耐压试验接线 75 (6.22)(6.23)各参数的单位为：各参数的单位为：CxCx F F；U VU V；IAIA；f f HzHz；：rad/srad/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/R2动作电流。动作电流。XCC1X

47、 TXCTUCXUI 76注意事项：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）电压表的高压端子必须直接接在被试品的高压端子上；上；2）升压速度在试验电压的）升压速度在试验电压的75%以下时不规定升压速度，以下时不规定升压速度，但从但从75%试验电压升到试验电压升到100%试验电压则要求升压速试验电压则要求升压速度为每秒度为每秒2%，即在，即在12.5秒左右升到秒左右升到100%试验电压试验电压值，避免在接近规定试验电压附近停留太久的时间。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。）试验前后要做好高压试验的安全措施。776.6.3 6.

48、6.3 串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)78 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)RXXRZ2C2L2 RXQL QUUCJ 79 在试验回路中，由于电容器也存在一定的损耗，在试验回路中，由于电容器也存在一定的损耗，相当于增大了损耗电阻相当于增大了损耗电阻R，所以试验回路总的等效，所以试验回路总的等效品质因数品质因数QS会比电抗器的会比电抗器的Q值要小一些：值要

49、小一些：(6.30)tanQ11QS80 一旦试品击穿，一旦试品击穿，XC变为零，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：串联谐振耐压中一旦试品击穿，回路电流就即：串联谐振耐压中一旦试品击穿，回路电流就会下降为会下降为Q份之一，不存在过电流的问题，所以试验份之一，不存在过电流的问题，所以试验比较安全。比较安全。L2L2BX0XRZ QIXIRZUILBJB 81 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

50、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。（3）不需要串接限流电阻。）不需要串接限流电阻。826.6.4 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83 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)QIQIQXUZUICLLTT 84 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