电容器损耗测量误差及其分析

第31卷 第6期2010年12月

电力电容器与无功补偿

Pow er Capac itor&R eactive Pow er Compensa ti on

V o.l31N o.6

D ec.2010

收稿日期:2010 06 02

作者简介:刘尔宁(1979 ),女,助理工程师,主要从事电力电容器工艺技术工作。设计与研究

电容器损耗测量误差及其分析

刘尔宁

(西安西电电力电容器有限责任公司,陕西西安710082)

摘 要:对于原材料介质相同,在同一真空罐内进行真空干燥浸渍处理的几种电压等级、容量相同的电容器,做出厂试验时,损耗角正切tan 测量值相差较大,对引起电容器损耗角正切tan 测量误差的原因进行分析,提出了改进措施。

关键词:电容器; 损耗测量; 误差; 分析

中图分类号:T M531.4 文献标识码:B 文章编号:1674 1757(2010)05 0029 03

LossM easure m ent Error and A nalysis of C apacit or

LIU E r ning

(X i an the E lectr i c Po w er Capacito r Co.,Ltd.,X i an710082,Ch i n a)

Abst ract:Fo r the capac itors,w hich w ith sa m e m ed i u m for ra w m aterials,several vo ltage grades, sa m e capac ity,and i m pregnated in the sa m e vacuum,duri n g its rou ti n e tes,t the d ifference of the loss tangentm easured va l u e is h i g h.The reasons,wh ich causes the tan m easure m en t error o f ca pacito r,is analyzed,and t h e i m prove m ent m easures is pr oposed.

K eyw ords:capacito r;l o ss m easure m en;t error;ana l y sis

0 引言

电力电容器介质损耗角正切值(以下简称电容器tan )是电力电容器的重要质量指标之一,电容器tan 的测量对于判断电容器设备的绝缘状况是比较有效的方法。

电容器tan 是在交流电压作用下,电介质中的电流有功分量与无功分量的比值。在一定的电压和频率下,他反映电介质内单位体积中能量损耗的大小,他与电介质的体积尺寸大小无关。因此,较准确测量电容器tan 数值,能直接了解电容器内部介质绝缘情况。

1 电容器tan 的分析

电容器tan 与电容器的电导损耗、电介质损耗以及介质的极化损耗等有关[1 3]。电介质损耗包括固体介质损耗以及液体浸渍剂的损耗;电导损耗主要取决于电容器内部的金属导体,如连接片、内熔丝和放电电阻等,以及相互连接锡焊处的接触电阻;介质的极化损耗主要包括介质内部杂质离子的极化损耗。

由上述分析可知,电容器介质损耗(如聚丙烯薄膜、浸渍剂等)基本上是由原材料决定的;电导损耗与设计参数选择有一定关系;而锡焊连接、浸渍剂的净化处理和除去介质材料中的水分,以及制造过程中各种杂质的污染等,均与制造过程的质量控制有直接关系,尤其是电容器真空干燥处理的效果直接影响电容器损耗(tan )。

但同一时期生产的各种电容器,原材料介质相同,在同1个真空罐内处理的几种电压等级的电容器(容量基本相同),在出厂试验时发现电容器tan 测试值相差较大[4 6]。例如型号为

BAM11/3-334-1W电容器和B AM11/23-334-1W,虽然后者电流比前者大1倍,而由此引起的电导损耗有可能随之略有增加,但实际情况不是这样。经过分析原因,在一定程度上与测量方法有一定关系。

2 电容器tan 测量误差及分析

电容器tan 在国标GB/T11024.1 2001中未明确规定,仅要求由制造厂和电容器买方协商确定。在国标中对电容器tan 的测量仅规定了测量程序,即应在0.9~1.1U n下,用能排除由谐波引起的误差的方法进行测量。

近年来,在电容器合同的技术协议里规定,电容器tan 大多不大于0.02%,有的甚至小到0.01%。这样很小范围的tan 值,由于测量方法误差而引起的tan 值超差是常有的事。因此,这就需要认真分析电容器tan 测量误差原因。实践经验表明,有诸多因素影响着电容器tan 的测量值[7]。

2.1 测量电容器tan 时外部线路损耗的影响

在测量电容器tan 时,考虑到接线方法,电容器的2个接线端子与测量系统的导线连接,是借助于带有弹簧的2个上下可调(压缩空气传动)的圆形紫铜板,压在电容器接线端子上实现的。紫铜板表面由于电火花的长期电蚀作用,其表面粗糙的铜氧化层产生较大的接触电阻,这就是电容器tan 的测量值也包含了外部接线接触不良引起发热的附加损耗。其值影响大小,由电容器的电流大小、接触电阻大小以及导线的长短等决定的。例如,以往集合式电容器内部的单元电容器,大多数额定电压低,单台容量较大,如额定电压为11/53、11/43、11/33kV;容量大多为134、200、278kvar等;其额定电流大,测量的tan 值多在0.03%~0.05%内。而与上述单元电容器同一批材料,同种工艺(同一罐真空干燥浸渍处理)生产的B AM11/3-334-1W的tan 值仅为0.015%左右。经分析可知,上述单元电容器tan 值偏大,可能是测量时外部接线的附加损耗所导致。为减少由外部测量系统的接触电阻引起的附加损耗,一般采用以下方法校验。如单元电容器B AM11/43-278-1W,将4台试验产

品串接在一起,U t=11/3kV,其测量的tan 值平均约下降30%~60%左右,即测量系统的附加损耗,由原1台产品承担而变为4台产品分担,显然4台产品测试的tan 值就小得多了。如果将上述的自动 压接式 接线改为下列接线方式:用两头带有线鼻子的多股镀锡铜绞线,用螺母拧紧在电容器接线端子和试验电源线上,其测量的tan 值又要小些。如不久前,用自动电桥测试并联电容器B AM11/23-334-1W的tan 值介于0.020%~0.029%之间,而同一真空罐处理的BAM11/3-334-1W的tan 值约在0.013%~ 0.015%之间。为进一步验证附加损耗的影响,取BAM11/23-334-1W2台损耗最大的电容器(tan 值分别为0.029%和0.028%),用50mm2截面积只带有线鼻子的镀锡铜绞线,分别接在电容器接线端子和试验电源线上,并用扳手旋紧。当电压升到11/23kV时,测量的tan 分别为0.21%和0.20%,约下降30%。B AM11/23-334-1W在同一真空罐处理的B AM11/3-334 -1W,前者电流为后者的2倍,其损耗比后者tan 略大40%左右,这可能与测量时接线方式引起的电导损耗有关[8]。

2.2 电容器tan 测试值与施加的测试电压时间有关

众所周知,电容器的损耗tan 与其内部介质的温度有关,当温度大于0 时,tan 与温度T的曲线形似开口向上的扁平抛物线状,其顶点(即tan 的最小值)大多在65 左右。因此,当对电容器试品施加试验电压(U t=0.9~1.1U n)时,电容器器内部温度随施加电压时间而逐步上升到一个稳定值,其过程约需45~60s左右,测试的tan 值亦由大到小。这就是用普通电桥借助调节电阻值测试电容器tan 时,有一个约45~60s的调节过程,最终tan 值才能稳定下来。

但是,采用自动电桥测试电容器tan 时情况

有所不同,当试验电压施加到测试电压时,其采集

的信号是瞬时的,亦即该瞬时的tan 测试值,而不是内部温度稳定后的测试值。例:对某一并联电容器BAM11.4/2-334-1W的tan 在自动电

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