电容器的试验方法

吕俊霞

（河南工业职业技术学院机电工程系，河南南阳 473009）

1 密集型电容器的试验

由于目前密集型电容器电容量比较大，一些试验项目在运行现场根本不可能完成，而且电容器生产厂家基本上也不要求去做，只需在生产厂家试验车间试验合格即可。密集型电容器的运行现场试验项目较少，试验也较简单。由于尚无密集型电容器试验标准，主要借鉴普通并联电容器的技术标准和条件。但密集型电容器有其自身的特点，在出厂前的试验项目如耐爆能量、放电试验、电容值及介质损耗、热稳定试验、电压试验和内熔丝试验等应予以充分考虑。由于密集型电容器是多个单元电容器并、串联组合而成，而单元电容器应满足并联电容器国家标准和有关标准。因此，密集型电容器应满足标准中对电容器组的要求。密集型电容器在运行现场做的预防性试验项目有：电容器测量、绝缘电阻、介质损耗、直流耐压试验以及绝缘油的耐压试验和色谱分析。其试验结果都要与出厂报告进行对比，且无明显差异，才能认可其正常，否则则应做吊芯试验。只有在电容器间隔的所有电气设备都检验并确认合格方可试送电运行。

由于系户外运行，其运行环境比较恶劣。因此，应定期清除污垢，并对锈蚀处及时除锈补漆。

定期进行预防性试性工作，其周期可定为二年一次，结合防雷预试一并进行。

2 电容器极间交流耐压试验

长期以来交流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，纸膜绝缘或全膜电容器日益增多，单台电容器的容量越做越大，并且出现了大容量集合式电容器，而现场交接验收仍然沿用直流耐压试验，投运后电容器有发生损坏的情况，且以集合型的为多，其原因有以下几种。

（1）直流耐压试验不能反映设备实际工况下的电场分布，难以正确分析电容器的内部缺陷。直流电压下电容器元件上的电压按电阻分布，而在交流电压下则按介电常数分布，它反映运行的实际情况。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（良好）的电容器元件反而容易通过试验，其绝缘缺陷在运行电压下会较快暴露，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，不利于绝缘缺陷的验出。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有害，因此标准规定电容器在试验电压下的局部放电量不得超过100pC。

加压时电容器元件中的油隙（特别是气隙）中的场强常比固体介质的高，但其击穿场强却较低，因此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对地减弱。交流耐压检出绝缘缺陷远比直流耐压敏感。

工频交流耐压试验符合运行电压的实际波形，与运行在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，施加交流耐压可真实地考核电容器的制造质量，才能较为有效地验出由于材质不良，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，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年10月22日发布，1998年3月1日实施。标准中明确规定出厂试验及交接验收须做极间交流耐压试验。

3 交流耐压试验

3.1 电容器极间交流耐压试验

电容器交流耐压试验方法需要很大容量的试验装置，极间交流耐压试验比直流耐压试验的方法需要较大容量的试验变压器结合补偿电抗器试验。在试验大电容量时，要并联较多的电抗器，且难以避免一定的“脱谐度”。所以，试验电源容量较大，灵活性不够。采用能独立进行334kVA电容器试验的电感可调谐振变压器，配上800kVA、1200kVA、1800kVA、2400kVA、3400kVA等规格的可调多功能电抗器能满足几乎全部规格产品的需要。

3.2 谐振耐压试验

谐振耐压试验能够满足大容量集合式电容器极间交流耐压试验，具有足够的覆盖面，以保证安装后的电容器安全运行。谐振耐压试验的显著优越性如下：①降低试验电源的容量至被试设备总无功功率的1／Q，Q为谐振的品质因数。一般大于或等于40；②试验电压正弦波波形畸变度为0.5%-1.0%；③试验设备的总体积、总质量远小于常规设备（1／5-1／10），有利于现场应用；④试品击穿时系统失谐，试品损坏小。

谐振耐压根据实际情况可串联谐振、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接线耐压试验，谐振试验变压器可对28.5μF，3608kVAR电容器组进行模拟交接试验（电压为11.6kV，Q＝ 41.08），还能对2400kVAR集合式电容器做模拟试验Q＝36.3。

4 电容器极对壳耐压值

电容器电极是由极薄（6μm左右）的铝箔构成的，设计、运行场强的值高出其他设备数倍至数十倍，边缘场强更高，故对电容器内的绝缘水平的提高要比其他设备困难得多，即绝缘水平的提高对设备性能的影响以电容器最为严重。为此，42kV的绝缘水平是必要的，但形式、出厂和验收试验中的耐压值不能采用其他设备的选取方式而应该合理设置。型式试验应以考核设计、结构、工艺是否合理为目的，检验中允许被试设备出现损伤，甚至损坏。出厂试验建立在型式试验合格的基础上，只检验生产过程中用料、工艺是否达到要求，其试验首要条件是不得损伤被试验设备，其次是检出不合格产品。验收试验则建立在型式和出厂试验均合格的基础上，只检验运输和安装过程是否存在设备损伤和安装错误，故不允许试验造成被试设备的损伤和破坏。

5 局部放电试验

电容器单元出厂试验时，对其进行局部放电情况检查，此项试验与极间工频耐压同时进行。预加电压至2.15UN，保持1s，将电压降低到1.35UN，保持10s，在此前10s内，局部放电应熄灭。

电容器单元型式试验时，预加工频交流电压至2.15UN，保持1s，将电压降低到1.2UN，保持10min，然后再升至1.5UN，保持10min。在后保持10min内不应该观察到局部放电量的增加。电容器单元的局部放电不应大于100pC。处理仪器和测试回路按ZBK48003—1987中规定的要求设置。

局部放电熄灭电压使用分别在常温和产品的下限温度下进行。测试下限温度的局部放电熄灭电压值之前。应将产品置于下限温度下，不少于8h。对电容器单元施加工频交流电压至局部放电起始后历时1s。降压至1.35UN保持10min。然后将电压升至1.6UN保持10min，再将电压降低，记录局部放电熄灭时的电压值。如果施加电压达到2.15UN时仍未见局部放电，则应停止试验。

6 放电试验

放电试验应分别在每一组电容器上进行。将电容器组以直流充电至额定电压的峰值，然后接通放电装置。测量电压下降至50V所经历的时间，应在5s内。自动投切装置的放电试验可结合投切试验进行。

对集合式电容器的放电试验，以直流充电至2.5UN，然后通过尽可能靠近电容器端子的间隙放电，在30min（对电容器单元为10mim）内放电5次，放电试验后在5min内做耐压试验，历时10s。在放电试验前及试验后分别测量电容，两次测量之差不大于一个元件损坏的电容变化值。

7 自愈性试验

单元或元件应承受1.75UN交流电压，历时10s，这期间若击穿少于5次，则应缓慢地增加电压，直至从试验开始发生5次击穿或电压升到3.5UN，发生的击穿仍小于5次，则延长施加电压的时间，直到获得5次击穿或中断试验在另外一个相同的单元或元件时重新进行。试验前后测量电容，其数值不应有明显变化。

8 投切试验

对于许多组电容器组组成的装置，应对每一组进行试验，各投切操作30次，测量过电压及涌流。背靠背试验仅需要对投入最后一组电容器组时进行测量，操作10次。

试验时，断路器应能正常切合，机械运动灵活，无操作力过大或卡住现象，与其连接的机械连锁或其他附件承受上述操作次数后未受损伤，且不应发生重击穿，过电压及涌流均不应超过规定值。

9 整套补偿电容器屏的调试

在调试前必须检查所有零部件安装是否牢固，接线端子有无松动。如果发现问题必须处理好后方可接线。补偿屏进行采用电缆或绝缘导线，与配电室母线相连接。将U、V、W（黄、绿、红）三相母线分别引入补偿屏主开关上部的U、V、W三相进线端，补偿屏零线接配电室的零母线，并保证接触良好。

用不小于2.5mm2的绝缘导线，按照正确的极性，将电源总接线处的电流互感器二次侧补偿屏内的电流端子相串联，并将电流互感器公共端可靠接地。

如果采用PDC—8000型配电综合控制器，则U、V、W三相电流互感器二次侧线均需引入补偿屏内；如果采用DBK—7型无功补偿控制器，则只需将U相电流线引入即可，投入运行前需进行如下项目检查。

（1）检查整套补偿装置内是否干燥、清洁无异物。

（2）手动元件的操作机构是否灵活，不应有卡涩或操作力过大现象。

（3）母线连接是否良好，其绝缘支撑件、安装件及附件是否牢固可靠。

（4）用500V兆欧表测量绝缘电阻不得低于5MΩ，测量时应断开电子设备、电容器及消耗电流的器件。

（5）当所有接线均已接好后，检查主要电器及辅助接点的通断是否可靠、准确。检查仪表指示是否正确。

（6）将整套补偿装置各断路器处于断开状态，负载正常工作后，再将补偿屏断路器合上，控制器在10s后进入主菜单。

（7）通过操作控制器上的功能选择键，选择不同的功能选项，按实际电路要求设置各项参数。

（8）将功能选择在手动运行上，按下递增键，可见屏体上左侧第一组指示灯亮，表明投入第一级，逐次按下递增键，可见以后各组指示灯依次亮起；将各组电容器全部投入后，再依次按下递减键，可见各组指示灯依次熄灭。表明各级电容器组投入和切除均正常。

（9）面板上设有试验开关，此开关拨在“试验”挡时，只要有电压信号就能自动、快速循环投切动作。利用这一功能，可方便地检查外接线路。

（10）调整“投入门限”，其切除值随“投入”值变化做相应的调整；在负荷低于取样电流互感器原边值的6%时，为防止投入和过补偿引起振荡，“欠流”指示灯亮同时使电容器组不投切。

（11）手动投切正常后，将功能选择在自动运行上，系统进入正常的自动运行状态。

［1］周志敏，周纪海，纪爱华.无功补偿电容器配置运行维护［M］.北京：电子工业出版社，2009.

［2］陈家斌.变电运行与管理技术［M］.北京：中国电力出版社，2004.