關于大容量電力電容器極間交流耐壓試驗的意見

簡介：近年來，紙膜絕緣或全膜絕緣電力電容器日益增多，單臺電容器的容量越做越大并出現了大容量集合式電力電容器，而現場交接驗收仍然襲用直流耐壓試驗，投運后電力電容器發生損壞的情況屢有所聞，且以集合型的為多。

       關鍵字：電力電容器，交流，極間耐壓，諧振裝置
 

0　前　言

       長期以來交流電力電容器現場安裝后的交接試驗都以簡單易行的極間直流耐壓試驗作為主絕緣性能是否良好的一種檢驗手段。近年來，紙膜絕緣或全膜絕緣電力電容器日益增多，單臺電容器的容量越做越大并出現了大容量集合式電力電容器，而現場交接驗收仍然襲用直流耐壓試驗，投運后電力電容器發生損壞的情況屢有所聞，且以集合型的為多。下面對有關問題提出討論和意見。

1　電力電容器極間交流耐壓的必要性

       ①直流面耐壓試驗不能反映設備實際工況下的電場分布，難以正確發現電容器的內部缺陷。

       直流電壓下電力電容器元件上的電壓按電阻分布；而在交流電壓下則是按介電常數分布的，它反映運行的實際情況。全膜或紙膜電容器的固體介質電阻率可高達1～100 EΩm，當某電容元件的絕緣薄膜絕緣不良時，其電阻率可大幅度下降至原電阻率的幾分之一。直流耐壓時，電阻率高的良好的電容元件上承受的電壓可較不良電容元件高出幾倍，從而使絕緣不良的電容元件反而容易通過試驗，其絕緣缺陷在運行電壓下便會較快地暴露出來，發展成為故障或導致事故。

       ②直流電壓可使電容器內部的局部放電大為減弱，不利于絕級缺陷的檢出。

       電容器內部的某些絕緣弱點或極板邊緣電場集中的部位均可能產生局部放電，持續的局部放電對電容器絕緣是有害的，因此標準規定電力電容器在試驗電壓下的局部放電量不得超過100 pC［1］。

       加壓時電容器元件中的油隙特別是氣隙［2］中的場強常比固體介質的高，但其擊穿場強卻較低，所以往往先發生局部放電。但是同樣的復合絕緣，在直流電壓作用下局部放電則會大大減弱。其基本原理如圖1所示。氣隙發生局部放電后產生的正、負離子形成反向電場E′，使氣隙中的合成場強下降，使局部放電削弱甚至熄滅。而交流電壓則不然，只要外加試驗電壓高于局放起始電壓，每半周內至少會發生兩次局部放電。因此交流耐壓檢出絕緣缺陷遠比直流耐壓敏感。

       ③工頻交流耐壓試驗符合運行電壓的實際波形，與運行中出現的工頻暫態電壓升高的情況較為符合，不存在等價性問題。

       由此可見，施加交流耐壓才能真實地考核電力電容器的制造質量，才能較有效地檢出由于材質不良，工藝不當等造成的絕緣缺陷。

　　鑒于直流耐壓試驗存在的問題，電力行業為保證工程質量及運行安全，特制訂了DL/T628-1997《集合式高壓并聯電容器訂貨技術條件》，該標準已于1997-10-22發布，1998-03-01實施。標準中明確規定出廠試驗及交接驗收作極間交流耐壓試驗。《高壓并聯電容器訂貨技術條件》也已經標委會討論，明確規定了極間交流耐壓試驗項目，它的發布已是指日可待，當務之急應盡快在電力行業內宣貫新標準的規定，以期能盡早推廣執行。

2　交流耐壓試驗方法比較

       電力電容器極間交流耐壓試驗需要很大容量的試驗裝置，下面比較幾種可能的方法。

       ①常規方法

       它用較大容量的試驗變壓器結合補償電抗器試驗(見圖2)。在試驗大電容量的電容器時，要并聯較多的電抗器，且難以避免一定的“脫諧度”，所需試驗電源的容量較大，靈活性不夠。 
 

       T2—試驗變壓器；L1—補償電抗器；Cx—被試電容器

       圖2　電抗器補償法

       ②諧振耐壓試驗系統

       諧振耐壓試驗的顯著*性是：

       a) 降低試驗電源的容量至被試設備總無功功率的1/Q，Q為諧振系統的品質因素，一般≥40。

       b) 試驗電壓正弦波形畸變度≤(0.5～1.0)%。

       c) 試驗設備的總體積、總重量遠小于常規設備(約1/5～1/10)，利于現場應用。

       d) 試品擊穿時系統失諧，試品損壞小。

       諧振耐壓可根據實際情況可作串聯諧振、并聯諧振、串－并聯諧振、復合諧振等多種接線布置，從而實現對多種規格的試品耐壓。我國《高壓并聯電容器訂貨技術條件》規定其標準額定容量為： 50、100、200、300、334、500、667、900、1000、1200、1400、1600、2000、2400 kVA；

       DL/T628-1997規定集合式電容器的額定容量優先值為：單相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；

       能獨立進行334 kVA電力電容器試驗的電感可調諧振變壓器，配上適合800-1200-1800-2400-3340　kVA等規格的電感可調多功能電抗器能滿足幾乎全部規格產品試驗的需要。諧振試驗變壓器曾對28.5 μF，3 608 kVA電容器組進行模擬交接試驗，電壓為11.6 kV,Q=41.08。還對2 400 kVA集合式電容器作了模擬試驗，Q=36.3。模擬試驗的結果十分滿意。

3　結論和建議

       a.極間交流耐壓試驗能比直流耐壓試驗更真實，更有效地檢出絕緣缺陷。

       b.“復合型”諧振耐壓試驗系統能滿足大容量電力電容器及集合式電力電容器極間交流耐壓試驗，具有足夠的覆蓋面。

       c.應加大宣貫新標準的力度，及早配置必需的試驗設備開展電容器的極間交流耐壓試驗，以保證安裝后的電容器安全運行。