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1、第 5 章 電力電容器局部放電測(cè)試方法5.1 電力電容器局部放電的產(chǎn)生和危害電力電容器采用浸漬紙、浸漬薄膜以及浸漬紙和薄膜組合的絕緣結(jié)構(gòu)。與其它絕緣結(jié)構(gòu)相比,電力電容器的重要特點(diǎn)是介質(zhì)的工作場(chǎng)強(qiáng)特別高,由于局部放電使電容膨脹,早期損壞以及發(fā)生爆炸的現(xiàn)象早已引起制造部門和運(yùn)行部門的重視。例如,在全膜電容器中,介質(zhì)損耗大大降低,熱擊穿可能性下降了,更加突出了電擊穿的可能性。因此,在設(shè)計(jì)制造全膜電容器時(shí),首先應(yīng)考慮的就是局部放電問題。電容器
2、是由幾種介質(zhì)串聯(lián)的組合絕緣,在交流電壓下,電壓分配與各層的電容量成反比,在直流電壓下,電壓分配與各層的絕緣電阻成正比,因此組合絕緣的耐電強(qiáng)度與各成分的耐電強(qiáng)度和搭配情況有關(guān)。局部放電包括絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)氣隙中的放電和浸漬劑中的局部放電。局部放電可以發(fā)生在電容器極下面的絕緣層中,即均勻電場(chǎng)部分所包含的氣隙中,也可以發(fā)生在極板邊緣電場(chǎng)集中處。絕緣中氣泡發(fā)生放電后,除了產(chǎn)生熱,破壞介質(zhì)的熱穩(wěn)定性之外,還產(chǎn)生離子或電子對(duì)介質(zhì)的撞擊破壞,以及形成臭氧和
3、氮的氧化物,對(duì)介質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕作用。當(dāng)氣隙厚度增加、介質(zhì)厚度增加或介質(zhì)的介電常數(shù)增加時(shí),均使局部放電場(chǎng)強(qiáng)下降。在理想情況下 可以很高,但如果浸漬劑干燥不夠,去氣不徹底或液體中含有雜質(zhì),則會(huì)使電 i E場(chǎng)發(fā)生畸變,產(chǎn)生電場(chǎng)集中,使 下降很多。因此,電容器必須采取嚴(yán)格的真空浸漬。 i E另外,產(chǎn)生放電的原因是過電壓的作用使介質(zhì)內(nèi)部某處場(chǎng)強(qiáng)過高而產(chǎn)生局部放電。在交流電壓作用下,電容器絕緣中局部放電首先在場(chǎng)強(qiáng)較高的電極邊緣產(chǎn)生。用顯微鏡觀察油浸
4、紙局部放電的破壞過程,當(dāng)電場(chǎng)足夠高時(shí)、首先在電極邊緣上的紙纖維發(fā)生斷裂,于是電極邊緣下的紙發(fā)生突起并出現(xiàn)小洞,此后小洞不斷擴(kuò)大延伸到下一層紙,這時(shí)部分纖維斷裂完全脫離了紙,擴(kuò)散到油中或沉積在損傷部位,但紙沒有炭化,最后多層紙均被損傷,在最薄弱點(diǎn)產(chǎn)生擊穿,在擊穿通道上生成整齊的炭化邊緣。當(dāng)遇到紙層中弱點(diǎn)時(shí)也會(huì)貫穿紙層,最后發(fā)生擊穿。對(duì)絕緣材料研究表明,在局部放電作用下壽命是隨電場(chǎng)的增加而呈指數(shù)式下降的。大量的事實(shí)證明,電力電容器內(nèi)部局部放
5、電是造成電容器膨脹和早期損壞的一個(gè)重要原因。5.2 電力電容器局部放電測(cè)量參數(shù)及技術(shù)規(guī)定5.2.1 評(píng)定電力電容器局部放電的參數(shù)目前,在電力電容器局部放電試驗(yàn)中主要有放電量、起始放電電壓以及放電熄滅電壓等。一、放電量 q有的產(chǎn)品(如耦合電容器)規(guī)定,在測(cè)量電壓下放電量不超過某一數(shù)值為合格;在另一些產(chǎn)品中(如移相、串聯(lián)等電容器)只規(guī)定在測(cè)量電壓下一定時(shí)間內(nèi)放電量不變大就為合斷路器電容器 1.8un, 1s 1.1un, 10min 放電
6、量增加(1) 試驗(yàn)電壓應(yīng)為正弦波,其頻率為 50Hz 或 60Hz,試驗(yàn)電路應(yīng)有適當(dāng)阻尼,以降低由于過渡過程引起的過電壓,使電容器達(dá)到熱平衡后再按表 5.1 的加壓程序進(jìn)行試驗(yàn);(2) 測(cè)試前后測(cè)量電容,兩次測(cè)量值之差應(yīng)不超過元件中一根熔絲斷開所造成的差值;(3) 試驗(yàn)在整臺(tái)電容器上進(jìn)行,但如果因被試電容太大,在整臺(tái)上測(cè)局部放電不能得到滿意的精度或設(shè)備容量不夠時(shí),可用模擬的較小電容器進(jìn)行試驗(yàn)。耦合電容器的局部放電試驗(yàn)應(yīng)將交流電壓施加于
7、疊柱的高壓端子和接地端子之間,并從較低電壓值迅速增加到預(yù)加電壓值,加壓程序見表 5.2。表 5.2 耦合電容器局部放電測(cè)量網(wǎng)絡(luò)接地方式 1 預(yù)加電壓>10s 測(cè)量電壓>1min 允許視在放電量(pC)1.1 un2 1002星形點(diǎn)非有效接地 1.3un1.1 un 3 / 10星形點(diǎn)有效接地 0.8×1.3un 1.1 un 3 / 10注:1、如果不能分清電容器接入網(wǎng)絡(luò)的種類,則應(yīng)取星型點(diǎn)絕緣。2、這些值僅在制
8、造廠和用戶雙方同意時(shí)才有效。表中施加電壓時(shí)間要大于 1min,這是由于剛升到預(yù)定電壓時(shí),局部放電有時(shí)由于有滯后現(xiàn)象不能馬上出現(xiàn),同時(shí)電壓也還不穩(wěn)定,所以要延時(shí) 1min 以后測(cè)。5.3 電力電容器局部放電電測(cè)法5.3.1 試驗(yàn)電源電力電容器的電容量比一般高壓設(shè)備如變壓器、套管等大得多。因此,測(cè)量時(shí)試驗(yàn)設(shè)備的容量也很大,如測(cè)量?jī)膳_(tái) 100kvar(接成平衡回路)的試品,設(shè)備容量若無(wú)補(bǔ)償裝置時(shí),要大于 200kVA。目前單臺(tái)電力電容器的容
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