并联电容器电气试验规范

并联电容器电气试验 中华人民共和国专业 并联电容器电气试验规范 Specification for electric test for shunt capacitorsUDC ZB K48 003-87 1.范围 1.1 本标准依据GB 3983-83《并联电容器》规定了50或60Hz交流电力系统中用的并联电容器的出 厂试验和型式试验中的电气试验方法。本标准为GB3983中试验方法的补充。 1.2 本不适用于金属化电容器的电气试验。 2.名词术语 本标准所采用的名词术语,除GB 2900《电工名词术语》及GB 3983中的名词术语上,需要解释者如下:周围空气温度 指被试品周围空气的温度,此温度的测量一般以热时间常数约1h的温度计进行。 3.一般规定 3.1 试品 用来试验的电容器应是未经实际运行的电容器。 3.2 温度 在本标准下列条件中未另作规定时,电容器的一切试验及测量均应在周围空气温度为+5～+35?的范围内进行。试验时,电容器的温度应与周围空气温度无显著差别。如果电容器于不通电的情况下,在恒定的周围空气温度下放置了适当长的时间,即认为电容器的温度与周围空气温度无显著差别。 如需对测得之值进行校正,则以20?下之值为准。 试验时,周围空气温度之值应予以。 3.3 电压 本标准规定的试验和测量用电压,除另有说明者外,均应符合本条之规定。 3.3.1 交流电压 无论电容器的额定率为何值,试验和测量均可用频率为45～55Hz的交流电压进行,其波形应接近正弦波形(即两个半波的波形基本一样,且其峰值和方均根值之比在2?0.07的限度内,以及诸谐波的方均根值不大于基波方均根值的5%)。在个别条款中允许用音频电压时,其波形也应接近正弦波形。 无特殊说明时,本标准所提及之交流电压值,均系方均根值。 3.3.2 直流电压 试验用的直流电源电压的峰值纹波因数(即交流分量波峰至波谷值与直流的算术平均值之比)应不大于0.1。应注意,接有试品时,电压的纹波因数可能受到影响。 直流试验的电压值,通常指其算术平均值。 3.3.3 雷电冲击电压 标准雷电冲击全波的电压波形为1.2/50,如图1所示。即其视在波前时间T1为1.2μs,视在半峰值时间T2为50μs,视在波前时间T1是指电压由峰的30%升到90%所经历的时间T乘以1.67,视在半峰值国家机械工业委员会 1988-03-10批准 1988-07-01实施 时间T2是指视在时间零点O1(即通过波前上峰值30%和90%两点的直线与零电压线之交点)到波尾上电压等于峰值之一半的点之间的时间。 雷电冲击电压值,通常以其峰值来标称。 标准冲击与实没是的容许偏差应如下: 峰值 ?3% 波前时间T1 ?30% 半峰值时间2 ?20% 冲击波基本上应是单向的。 受到设备的限制时电压的视在波前时间允许延长到5μs。 3.4 其它 本标准除上述规定外,均采用GB311.1～.6-83《高压输变电设备的绝缘配合、高试验技术》中的有关 规定。 图1 雷电冲击全波 T1=1.67T T'=0.3T1=0.5T 4.试验方法 4.1 电容的测量 电容的测量分为初测与复测,初没旦电压试验之前进行,复没旦电压试验之后进行。 4.1.1 电容的初没坚于额定电压Un在1kV及以下的电容器用低于Un的电压,对于额定电压在1kV以 上的电容器用不高于0.15Un的电压进行。 经过验证并取得校正因数时,可以用其它方法和仪器进行测量。 4.1.2 电容的复测是为了确定电容器在额定电压Un和额定频率fn下的电容值,测量所用之电压应在(0.9～1.1)Un之间,其频率应在(0.3～1.2)fn之间,所用测量方法应能排除由于谐波和被测电容器以 外的电路中的附件引起的误差。测量准确度应不低于2%。 注:?在初测与复测前,应首先对仪表作零位校核或初始状况校核。 ?复测可以与4.2条的损耗角正切值的测量合并进行。 ?对于三相电容器,在复测中,应调整测量电压,使每一元件上均有0.9到1.1倍于该元件额定值的电压。为此,对于内部为三角形连接的电容器,应将两个端子短路,试验电压为(0.9～1.1)2-3Un。如果制造厂和用户商定了适当的修正因数,可以用其它方法进行。 4.1.3测量方法应足以使一个元件击穿或一根熔丝烧断得以检测出来,即将初测与复测所得之值,校正到同一温度下,其差值应足以表明是否有一个元件击穿或一根熔丝烧断。 4.2电容器的损耗角正切值(tg&)的测量 电容器的角正切值的测量应在(0.9～1.1)Un、(0.8～1.2)fn的电压下用能排队由于谐波所引起的的 方法进行。测量准确度应不低于20%。 对于三相电容器,应使每一元件上均得到(0.9～1.1)倍于该元件额定值的电压。如果制造厂和用户商 定了适当的修正因数,可以用其它方法进行。 测量时,应注意对所使用的仪器进行校准。并应考虑标准电容器的损耗以及外部接线的附加损耗。 某些类型电介质的损耗角正切值是通电时间的函数,测量时应予以注意。 4.3电压试验 4.3.1极间耐受电压试验 这一试验可采用交流电压,也可采用直流电压,在没有时,所采用的类型由制造厂确定,其额定耐受电压值由有关产品标准规定。 试验时的耐受时间为10s,此10s从电压达到额定耐受电压值计起。 注:?用户在验收未经运行的电容器,而再次作极间耐受电压试验时,宜采用不高于额定受电压75%的电压。 ?对于内部为三角形连接的三相电容器,应使每一元件均能受到额定耐受电压值。如果采用直流电压 进行试验,建议按图2a、2b各进行一次试验。 ?对于内部有串联元件组的电容器,建议尽可能用交流电压进行试验。 图2 试验时,特别对高电压的电容器,应注意施加电压时可能出现过渡过电压。为此,对试品施加电压时应从电容器的额定电压的一半或更低的数值开始,在2～10s内均匀地升高到额定耐受电压值。在此电压 下保持规定的时间之后,当用交流电压试验时,应迅速地降低电压到相当低的值,然后切断电源;当用直流电压试验时,宜控制充放电电流不大于10In,放电后应将端子保持短接一段时间,以便充分消除内部剩余电荷。 试验电压值应在接近电容器端子处测量。 4.3.2端子与外壳之间的耐受电压试验 4.3.2.1工频受电压试验 这一试验用交流进行,电容器应承受的额定耐受电压值由有关产品标准规定,施加电压的方式参见4.3.1款。 在对所有端子均与外壳绝缘的电容器进行试验时,应将与外壳绝缘的端子连接在一起,额定耐受电压施加于公共连接点与外壳之间。 对于有一个端子与外壳连接的电容器,在出厂试验时,不作此项试验,在型式试验时,应对只有套管和外壳,没有元件的模型电容器进行试验。 对于户内使用的电容器,只作干试,对于户外使用的电容器,出厂试验时作干试,型式试验时应作湿试。 按GB311.1的规定,湿试时的耐受电压值和干度时的耐受电压值相同,且经历时间也是1min。 试品上的淋雨条件如表1所示。 表1 试品上的淋雨条件 注:?电阻率ρ20=ρt?d 其中ρ为在温度t测得的电阻率,d为温度校正因数。 ?关于湿试的其他规定见GB311.2. 4.3.2.2雷电冲击耐受电压试验 这一试验用雷电冲击全波电压进行,&127;试验时电压加在连接于一起的端子与外壳之间,电压值按有 关产品标准中的规定,电压的波形按3.3条的规定。 雷电冲击试验可取下述a、b两种方法之一。 a.对电容器试验 施加15次正级性的冲击之后,接着加15次负极性的冲击。允许在施加负极性冲击电压之前先施加几 次低峰值的负极性冲击。 试验中如果满足了下列三项要求,则认为电容器承受住了这一试验。 (1)未发生击穿; (2)每一极性下发生的闪络未超过两次; (3)显示的波形无不规则的情况或者降低电压(例如50%～70%的试验电压)下所录取的波形和试验电压下记录的波形无显著差异。 b.对模型电容器和电容器分别进行试验 模型电容器为装备有套管和套管内部的连接导体,具备标准的绝缘并充有浸渍液体,但不包含元件。套管内部的连接导体可以在套管之间变成U形,或者在其端头加装防晕器件(例如均压球)。 对模型电容器的试验,按4.3.2.2.a的规定进行并判断。 对于电容器,则只在连接在一起的端子和外壳之间施加三次正极性冲击。是否通过试验的判据,除了不允许有闪络之外,其余与4.3.2.2.a相同。 4.3.2.3电压校正因数 a.大气校正因数 在电容器的端子与外壳之间进行耐压试验时的标准大气条件是: 温度t0=20? 压力b0=101.3kPa 湿度h0=11g/m3 当在非标准大气条件下进行型式试验时,则试验电压按有关产品标准规定的额定耐受电压乘以校正因 数Kd来确定。 式中:b、t分别为试验时的大气压力及温度。 注:?按GB311.2,对湿度不作校正。 ?在试验中应说明试验期间的实际大气条件,并须说明是否作了校正。 b.海拔及温度校正因数 (1)对于拟用海拔高于1000m但不超过4000m地区的高原电力电容器,其外绝缘的试验电压应按有关产品标准规定的额定耐受电压乘以海拔校正因数Ka; 式中:H--安装地点的海拔高度,m。 (2)对于拟用于最高环境空气温度高于40?地区的电容器,其外绝缘的试验电压应按有关产品标准规 定的额定耐受电压乘以温度校正因数Kt: 式中:T-高于+40?的温度差值,?。 (3)按GB3983所规定的最高环境空气温度及GB6915-86《高原电力电容器》所规定的海拔分级,Kn.Kt 值如表2所示。 表2 4.4内部放电器件试验 这一试验应在电压试验(4.3条)之后进行。 对装有内部放电器件的电容器,直接以直流电将电容器充电到电压等于2Un,经历有关产品标准中规定的放电时间后,用测量电容器端子上的剩余电压的方法进行试验。该电压推荐休用其内阻比电容器内 阻大得多的电压表(例如静电电压表)进行测量。 如果已知放电器为电阻型的,可以采用测量电容器端子间的直流电阻的方法来检验。此时的电阻值: 式中:R-电阻,MΩ; C-电容器最大允许的电容,μF; t-放电时间,s; Ur-容许剩余电压,kV; Un-电容器额定电压,kV。 注:在测量中,应考虑测量误差的影响。 4.5热稳定试验 4.5.1概述 本试验是为对被试电容器提供下列资料而进行的: a.确定在过载荷条件下电容器的热稳定性。 b.了解试验前后电容器th&的变化规律。 c.了解电容器电介质最热点温度或外壳温度。 4.5.2程序 试验前应选择th&较大的电容器作为被试电容器并测量其电容及tg&,然后将电容地静止空气的封闭箱中,箱中的空气温度按表3的规定选择,并应保持温度恒定,此温度应以热时间常数约为h的温度计检测,应对此温度计加以遮护,以使其受到试品的热幅射为最小。 表3 热稳定试验时封闭箱内的空气温度 被试电容器(如果要求受试的电容器多于一台而烘箱又有放入时,可能一同放放试验)应放置于另外两台相同额定值的并以相同的电压赋能的陪试电容器之间,陪试电容器可能用内装电阻器的模型电容器 替代,应调节电阻器的散发热量,使模型电容器的接近顶部的宽面上的温度等于或稍高于被试电容器 的温度。电容器之间的距离应等于或稍小于制造厂希望用户采用的最小值。 当被试电容器所有部分均达到表3规定的温度后,对电容器施加接近正弦波形的工频交流电压,其值应根据实测电容使被试电容器的输出等于1.58On计算得出。试验时间为48h,在整个试验过程中,电压应保持恒定。 注:当被试电容 热容量较大,加热需要较长时间时,也可在试验一开始就施加不大于额定值的电压,待温度达到规定值后,再施加试验电压。 在试验过程的最后6h中,应电介质最热点温度((如有校正关系也可测外壳温度)至少4次,在此整个6h的时间内,温度的增加量应不超过1?,如果观察到更大的变化。应将试验继续下去,直到6h内的 4次值达到上述要求为止。 接着,在试验最后所达到的温度下,分别在热稳定试验电压以及额定电压下测量电容器的损耗角正切 值,然后,待电容器温度冷却到规定试验温度范围(见3.2条)内的温度后测量电容和损耗角正切值。 将试验前后两次测得的电容值校正到同一下之值,且此两值之差庆小于相当于一个元件击穿或一根内 部熔丝烧断之量。在解释测量结果时,应考虑下述两个因素: a.测量的再现性; b.在没有元件击穿和没有熔丝烧断之时,电介质内部的变化也能导致小的电容变化。 注:?在检验温度条件是否满足要求时,应计入试验过程中电压、频率和周围空气温度的波动,为此,建议作出这些参数及芯子或外壳的温升与时间的关系曲线。 ?用于60Hz装置中的单元可以在50Hz的电压下试验。 4.5.3其它方面 测量电容及损耗角正切值与其电介质温度的关系,并计算电容温度系数[计算方法见附录A(参考件)]。 为此可以采用逐级加热、逐级测量并逐级冷却、逐级测量的方法进行。 4.6放电试验 以直流电将额定电压1kV&127;及以下的和额定电压1kV以上的电容器分别充电到2.0Un及2.5Un,然后通过尽可能靠近电容器放置的间隙短路放电。对于三相电容器,每一相均应承受规定的电压。 放电试验应在10min内完成5次。 接着在5min内进行一次极间耐受电压试验,在放电试验之前和此电压试验之后测量电容,测量方法之精确度应足以检测出一个元件击穿或一根熔丝烧断。 4.7内部熔丝的试验 熔丝的试验分为:放电试验和隔离试验。这个试验可以用一台电容两台电容中两台电容器来做,由制造厂选择。 由于试验,测量和安全条件的需要,可以对被试电容器按4.7.2.1项的b或c作某些加工。 4.7.1放电试验 已通过了4.6条所述方法的短路放电试验的电容器,不再作本试验,单独作此试验时; 方法亦如4.6条所述。 4.7.2隔离试验 4.7.2.1试验程序 用一台电容器作试验时,首先在下限电压下进行。在一根熔丝熔断之后,尽快转换到上限电压,直到另一根熔丝熔断。 用二台电容器作试验时,一台在下限电压,另一台在上限电压下试验。 试验电压可以是直流或交流(见表4),由制造厂选择。 表4 隔离试验电压 如果选用交流电压,在试验时应把电容器电流和击穿时间记录下来,以确定击穿的触发是否在交流试 验电压的峰值或其附近的瞬间发生。 对于全部元件并联的电容器,特别适用于直流电压试验。 为了使和熔丝相串联的元件易于击穿,可采取下列方法之一或别的适宜的方法。 a.预热电容器 在施加下限电压前,将电容器置于烘箱中预热,预热温度为100～150?,由制造厂选取,以求在实际上短的时间(几分钟到几小时)内得到第一次击穿。 在施加上限电压时,应采用较低的预热温度,以免在未达到试验电压时就击穿。在试验中,要把电容器电流记录下来。为了避免内部液体的压力由于温度升高而升得太高,可以在电容器上装备一个带有阀门的排流管,在施加试验电压时,必须把阀门关上。 b.机械刺穿元件 元件的机械刺穿,可用钉子通过预先在外壳上钻好的孔打入元件,不能要求保证仅仅只有一个元件被刺穿,应采取措施防止沿着钉子或通过钉子刺穿的洞向外壳放电。 c.电击穿元件 试验电容器中的一些元件,每只都备有一个插于是南层间的插片,每一个插片分别接到一个单独的引出端子上。 要此改装的某一元件击穿,只要在该元件的任一极板与插片之间加上一个足够高的电压。 4.7.2.2在上限电压下作试验时,允许在试验过程中有另一根(或接有熔丝的直接并联的元件数的十分 之一)接在未击穿的元件上的熔丝损坏。 4.7.2.3击穿之后,要将试验电压保持几秒钟,已确证熔丝确已起到隔离作用。 4.7.2.4为了校验熔丝的限流性能,在上限电压下试验时,除了过渡电压之外,熔断了的熔丝间隙上电压的降落不得超过30%。 4.7.2.5如果熔丝不能满足4.7.2.4项的要求,就要确定并联贮存能量和得自系统的故障电流是否能 代表运行条件,然后再进行试验以证实熔丝的动作是否满意。 4.7.2.6在作这个试验时,应该注意到电容器可能爆炸。 4.7.3电容测量 在作隔离试验之后,应测量电容,以确证熔丝已经烧断。 所采用的测量方法的灵敏度应足够检测出由一根丝断开所引起的电容变化。 4.7.4对电容器的观察 首先观察外壳有无显著变形,然后打开外壳进行检验: a.未熔断的熔丝无显著变形; b.没有超过一个(或直接并联的装熔丝的元件的十分之一)以上的另外的熔丝损坏(见4.7.2.2项)。 4.7.5 打开外壳后的电压试验 电压试验对烧断的熔丝的间隙进行。施加的试验电压值如表5所示。对元件全部并联的电容器, 可以在打开外壳之前用交流电压来试验,试验电压之值应如表5所示。 表5 间隙隔离试验电压 4.8局部放电试验 局部放电试验的方法按专业标准《电力电容器局部放电测量》,并优先采用平衡电路。 5.试验报告在试验报告中以下内容: a.试品的名称及型号、出厂日期、制造厂; b.试验时的环境条件(温度、湿度、气压); c.试验电压; d.试验仪器型号及编号; e.试验结果; f.产品标准代号; g.试验标准代号; h.其它。 附录A电容温度系数计算方法(参考件) 本附录规定了采用数理统计回归分析计算电容温度系数的方法。 A1 计算法 设试品在电介质温度为Ti(T1、T2……Tn)下测得的电容值分别为Ci(C1、C2……Cn),在正的工作温度范围内,试品的电容与温度之间成线性关系,即 系数A,B可按下式计算得出: 式中:T(?)、C(μF)分别为试品的T1、Ci的平均值。 试品的电容温度系数为: 式中:dc-电容温度系数(1/?) C20-20?时的电容值,须由(A1)式计算。 注:使用具有回归分析功能的计算器进行计算,可节省计算时间、常用的计算器有DS-5、EL5002、EC512、fx-3600P等。计算方法见其使用说明书。 A2数据取舍 A2.1明显的不合理数据,如电容随温度增高而呈直线下降(或上升)关系的产品,当其中某一温度下的电容测量值却比邻近温度下的电容测量值有明显的增大(或减小),则按下述舍弃标准舍弃。 A2.2 chauvenet的数值舍弃标准,步骤如下: a.求出n个电容测量值Ci的算术平均值Cm和标准偏差S的估计值: 计算时,可疑的电容测量值均应包括在内。 b.算出可疑测量值与算术平均值之差d,并求与标准偏差之比d-s c.和chauvenet数值舍弃标准表对照,如测量值的d-s大于表A中的d-s,则舍弃这一测量值。 表A chauvenet数值舍弃标准 附加说明: 本标准由全国电力电容器标准化技术委员会提出并归口。 本标准由西安电力电容器研究所负责起草。 本标准主要起草人王治生、申秀珠