电力电容器课件.docx
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电力电容器课件
GB50150-2006
电气装置安装工程
电气设备交接试验标准
19电容器
19.0.1电容器的试验项目,应包括下列内容:
1测量绝缘电阻;
2测量耦合电容器、断路器电容器的介质损耗角正切值tanδ及电容值;
3耦合电容器的局部放电试验;
4并联电容器交流耐压试验;
5冲击合闸试验。
19.0.2测量耦合电容器、断路器电容器的绝缘电阻应在二极间进行,并联电容器应在电极对外壳之间进行,并采用1000V兆欧表测量小套管对地绝缘电阻。
19.0.3测量耦合电容器、断路器电容器的介质损耗角正切值tanδ及电容值,应符合下列规定:
1测得的介质损耗角正切值tanδ应符合产品技术条件的规定;
2耦合电容器电容值的偏差应在额定电容值的-5%~+10%范围内,电容器叠柱中任何两单元的实测电容之比值与这两单元的额定电压之比值的倒数之差不应大于5%;断路器电容器电容值的偏差应在额定电容值的±5%范围内。
对电容器组,还应测量各相、各臂及总的电容值。
19.0.4耦合电容器的局部放电试验,应符合下列规定:
1对500kV的耦合电容器,当对其绝缘性能或密封有怀疑而又有试验设备时,可进行局部放电试验。
多节组合的耦合电容器可分节试验;
2局部放电试验的预加电压值为0.8Um×1.3Um,停留时间大于10s;降至测量电压值为1.1Um/√3,维持1min后,测量局部放电量,放电量不宜大于10pC。
19.0.5并联电容器的交流耐压试验,应符合下列规定:
1并联电容器电极对外壳交流耐压试验电压值应符合表19.0.5的规定;
2当产品出厂试验电压值不符合表19.0.5的规定时,交接试验电压应按产品出厂试验电压值的75%进行。
表19.0.5并联电容器交流耐压试验电压标准
额定电压(kV)
<1
1
3
6
10
15
20
35
出厂试验电压(kV)
3
6
8/25
23/30
30/42
40/55
50/65
80/95
交接试验电压(kV)
2.25
4.5
18.76
22.5
31.5
41.25
48.75
71.25
注:
斜线下的数据为外绝缘的干耐受电压。
19.0.6在电网额定电压下,对电力电容器组的冲击合闸试验,应进行3次,熔断器不应熔断;电容器组中各相电容的最大值和最小值之比,不应超过1.08。
中华人民共和国电力行业标准
DL/T596—1996
电力设备预防性试验规程
12电容器
12.1高压并联电容器、串联电容器和交流滤波电容器
12.1.1高压并联电容器、串联电容器和交流滤波电容器的试验项目、周期和要求见表29。
表29高压并联电容器、串联电容器和交流滤波
电容器的试验项目、周期和要求
序号
项目
周期
要求
说明
1
极对壳绝缘电阻
1)投运后1年内
2)1~5年
不低于2000MΩ
1)串联电容器用1000V兆欧表,其它用2500V兆欧表
2)单套管电容器不测
2
电容值
1)投运后1年内
2)1~5年
1)电容值偏差不超出额定值的-5%~+10%范围
2)电容值不应小于出厂值的95%
用电桥法或电流电压法测量
3
并联电阻值测量
1)投运后1年内
2)1~5年
电阻值与出厂值的偏差应在±10%范围内
用自放电法测量
4
渗漏油检查
6个月
漏油时停止使用
观察法
12.1.2定期试验项目见表29中全部项目。
12.1.3交流滤波电容器组的总电容值应满足交流滤波器调谐的要求。
12.2耦合电容器和电容式电压互感器的电容分压器
12.2.1耦合电容器和电容式电压互感器的电容分压器的试验项目、周期和要求见表30。
表30耦合电容器和电容式电压互感器的电容分压器的试验项目、周期和要求
序号
项目
周期
要求
说明
1
极间绝缘电阻
1)投运后1年内
2)1~3年
一般不低于5000MΩ
用2500V兆欧表
2
电容值
1)投运后1年内
2)1~3年
1)每节电容值偏差不超出额定值的-5%~+10%范围
2)电容值大于出厂值的102%时应缩短试验周期
3)一相中任两节实测电容值相差不超过5%
用电桥法
3
tgδ
1)投运后1年内
2)1~3年
10kV下的tgδ值不大于下列数值:
油纸绝缘0.005
膜纸复合绝缘0.002
1)当tgδ值不符合要求时,可在额定电压下复测,复测值如符合10kV下的要求,可继续投运
2)电容式电压互感器低压电容的试验电压值自定
4
渗漏油检查
6个月
漏油时停止使用
用观察法
5
低压端对地绝缘电阻
1~3年
一般不低于100MΩ
采用1000V兆欧表
6
局部放电试验
必要时
预加电压0.8×1.3Um,持续时间不小于10s,然后在测量电压
下保持1min,局部放电量一般不大于10pC
如受试验设备限制预加电压可以适当降低
7
交流耐压试验
必要时
试验电压为出厂试验电压的75%
12.2.2定期试验项目见表30中序号1、2、3、4、5。
12.2.3电容式电压互感器的电容分压器的电容值与出厂值相差超出±2%范围时,或电容分压比与出厂试验实测分压比相差超过2%时,准确度0.5级及0.2级的互感器应进行准确度试验。
12.2.4局部放电试验仅在其他试验项目判断电容器绝缘有疑问时进行。
放电量超过规定时,应综合判断。
局部放电量无明显增长时一般仍可用,但应加强监视。
12.2.5带电测量耦合电容器的电容值能够判断设备的绝缘状况,可以在运行中随时进行测量。
12.2.5.1测量方法:
在运行电压下,用电流表或电流变换器测量流过耦合电容器接地线上的工作电流,并同时记录运行电压,然后计算其电容值。
12.2.5.2判断方法:
a)计算得到的电容值的偏差超出额定值的-5%~+10%范围时,应停电进行试验。
b)与上次测量相比,电容值变化超过±10%时,应停电进行试验。
c)电容值与出厂试验值相差超出±5%时,应增加带电测量次数,若测量数据基本稳定,可以继续运行。
12.2.5.3对每台由两节组成的耦合电容器,仅对整台进行测量,判断方法中的偏差限值均除以2。
本方法不适用于每台由三节及四节组成的耦合电容器。
12.3断路器电容器
断路器电容器的试验项目、周期和要求见表31。
表31断路器电容器的试验项目、周期和要求
序号
项目
周期
要求
说明
1
极间绝缘电阻
1)1~3年
2)断路器大修后
一般不低于5000MΩ
采用2500V兆欧表
2
电容值
1)1~3年
2)断路器大修后
电容值偏差应在额定值的±5%范围内
用电桥法
3
tgδ
1)1~3年
2)断路器大修后
10kV下的tgδ值不大于下列数值:
油纸绝缘0.005
膜纸复合绝缘0.0025
4
渗漏油检查
6个月
漏油时停止使用
12.4集合式电容器
集合式电容器的试验项目、周期和要求见表32。
表32集合式电容器的试验项目、周期和要求
序号
项目
周期
要求
说明
1
相间和极对壳绝缘电阻
1)1~5年
2)吊芯修理后
自行规定
1)采用2500V兆欧表
2)仅对有六个套管的三相电容器测量相间绝缘电阻
2
电容值
1)投运后1年内
2)1~5年
3)吊芯修理后
1)每相电容值偏差应在额定值的-5%~+10%的范围内,且电容值不小于出厂值
的96%
2)三相中每两线路端子间测得的电容值的最大值与最小值之比不大于1.06
3)每相用三个套管引出的电容器组,应测量每两个套管之间的电容量,其值与出厂值相差在±5%范围内
3
相间和极对壳交流耐压试验
1)必要时
2)吊芯修理后
试验电压为出厂试验值的75%
仅对有六个套管的三相电容器进行相间耐压
4
绝缘油击穿电压
1)1~5年
2)吊芯修理后
参照表36中序号6
5
渗漏油检查
1年
漏油应修复
观察法
12.5高压并联电容器装置
装置中的开关、并联电容器、电压互感器、电流互感器、母线支架、避雷器及二次回路按本规程的有关规定。
12.5.1单台保护用熔断器。
单台保护用熔断器的试验项目、周期和要求见表33。
表33单台保护用熔断器的试验项目、周期和要求
序号
项目
周期
要求
说明
1
直流电阻
必要时
与出厂值相差不大于20%
2
检查外壳及弹簧情况
1年
无明显锈蚀现象,弹簧拉力无明显变化,工作位置正确,指示装置无卡死等现象
12.5.2串联电抗器。
12.5.2.1串联电抗器的试验项目、周期和要求见表34。
表34串联电抗器的试验项目、周期和要求
序号
项目
周期
要求
说明
1
绕组绝缘电阻
1)1~5年
2)大修后
一般不低于1000MΩ(20℃)
采用2500V兆欧表
2
绕组直流电阻
1)必要时
2)大修后
1)三相绕组间的差别不应大于三相平均值的4%
2)与上次测量值相差不大于2%
3
电抗(或电感)值
1)1~5年
2)大修后
自行规定
4
绝缘油击穿电压
1)1~5年
2)大修后
参照表36中序号6
5
绕组tgδ
1)大修后
2)必要时
20℃下的tgδ(%)值不大于:
35kV及以下3.5
66kV2.5
仅对800kvar以上的油浸铁芯电抗器进行
6
绕组对铁芯和外壳交流耐压及相间交流耐压
1)大修后
2)必要时
1)油浸铁芯电抗器,试验电压为出厂试验电压的85%
2)干式空心电抗器只需对绝缘支架进行试验,试验电压同支柱绝缘子
7
轭铁梁和穿芯螺栓(可接触到)的绝缘电阻
大修时
自行规定
12.5.2.2各类试验项目:
定期试验项目见表34中序号1、3、4。
大修时或大修后试验项目见表34中序号1、2、3、4、5、6、7。
12.5.3放电线圈
12.5.3.1放电线圈的试验项目、周期和要求见表35。
表35放电线圈的试验项目、周期和要求
序号
项目
周期
要求
说明
1
绝缘电阻
1)1~5年
2)大修后
不低于1000MΩ
一次绕组用2500V兆欧表,二次绕组用1000V兆欧表
2
绕组的tgδ
1)大修后
2)必要时
参照表8中序号2
3
交流耐压试验
1)大修后
2)必要时
试验电压为出厂试验电压的85%
用感应耐压法
4
绝缘油击穿电压
1)大修后
2)必要时
参照表36中序号6
5
一次绕组直流电阻
1)大修后
2)必要时
与上次测量值相比无明显差异
6
电压比
必要时
符合制造厂规定
12.5.3.2各类试验项目:
定期试验项目见表35中序号1。
大修后试验项目见表35中序号1、2、3、4、5。
交流耐压试验方法比较
电力电容器极间交流耐压试验需要很大容量的试验装置,下面比较几种可能的方法。
常规方法
它用较大容量的试验变压器结合补偿电抗器试验(见图2)。
在试验大电容量的电容器时,要并联较多的电抗器,且难以避免一定的“脱谐度”,所需试验电源的容量较大,灵活性不够。
T2—试验变压器;L1—补偿电抗器;Cx—被试电容器
图1 电抗器补偿法
②谐振耐压试验系统
谐振耐压试验的显著优越性是:
a)降低试验电源的容量至被试设备总无功功率的1/Q,Q为谐振系统的品质因素,一般≥40。
b)试验电压正弦波形畸变度≤(0.5~1.0)%。
c)试验设备的总体积、总重量远小于常规设备(约1/5~1/10),利于现场应用。
d)试品击穿时系统失谐,试品损坏小。
谐振耐压可根据实际情况可作串联谐振、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耐压。
集合式电容器在工程中的应用
1概述
1.1该集合式并联电容器主要用于10kV、35kV工频电力系统进行无功补偿。
以提高电网功率因数,减少线损,改善电压质量,充分发挥发电、供电设备的效率。
由于该产品采用集合式结构,因而占地面积小,安装维护方便,可靠性高,运行费用省,特别是适用于大型变电站户外集中补偿及城市电网改造。
1.2该产品目前有BFMH、BAMH等2个系列。
1.2.1该产品型号的代表意义如下:
1.2.2示例:
BAMH11/√3-8000-3W
表示:
浸渍苄基甲苯,全膜介质的集合式并联电容器,额定电压为11/√3kV,额定容量为8000kvar,三相,户外式。
1.3使用环境条件
1.3.1安装地点海拔高度不超过1000米。
注:
用于海拔高于1000米地区的电容器,订货时请特别注明。
1.3.2使用环境温度
a.用苯基二甲苯基乙烷浸渍的产品:
-25℃~+45℃;
b.用苄基甲苯浸渍的产品:
-40℃~+45℃。
1.3.3抗震强度:
水平方向0.25g,垂直方向0.125g。
1.3.4周围不含有对金属有严重腐蚀气体或蒸汽,无导电尘埃,无剧烈的机械振动。
2主要性能指标
2.1集合式并联电容器的主要参数和外形尺寸见附表1(10KV),图1-4;附表2(35),图9-12。
电容器的成套布置方式灵活多样,故仅提供部分典型布置形式以供参考,见图5-8和图13-15。
图中场地尺寸均有裕度,在保证安全距离的情况下,用户可以做适当的调整,也可根据自己的情况选择其他的布置方式。
2.2稳态过电压
电容器的连续运行电压为1.00Un,且能在如表1所规定的稳定过电压下运行相应的时间。
能为电容器所耐受而不受到显著损伤的过电压值取决于持续时间,总的次数和电容器的温度,表1中高于1.15Un过电压是以在电容器的寿命期间发生总共不超过200次为前提确定的。
表1
工频过电压
最大持续时间
说明
1.10Un
长期
指长期工作电压的更高值应
不超过1.10Un
1.15Un
每24小时中30分钟
系统电压调整与波动
1.20Un
5分钟
轻负荷时电压升高
1.30Un
1分钟
轻负荷时电压升高
2.3操作过电压和过电流
用不重击穿和无弹跳的开关投切电容器时可能发生第一个峰值不大于2
倍施加电压(方均根值),持续时间不大于1/2周波的过渡过电压,相应过渡过电流峰值可能达到100In,在这种情况下,允许每年操作1000次。
2.4稳态过电流
电容器允许在由于电压升高及谐波造成的有效值为1.3In的稳定过电流下运行,对于电容具有最大正偏差的电容器,这个过电流允许达到1.43In。
2.5工频加谐波过电压
如果电容器在不高于1.10Un下长期运行,则包括所有谐波分量在内的电压峰值不超过1.2
Un。
2.6电容偏差
电容器的电容与其额定值的偏差不超过0~+5%,三相电容器任意两相实测电容值中最大值与最小值之比≤1.02。
2.7电容器的介质损耗角正切值
全膜介质结构电容器:
tg不大于0.0004。
2.8在使用环境温度内电容器在额定容量下连续运行时,其内部油温不超过65℃。
3结构简介与特点
3.1结构简介
3.1.1集合式并联电容器主要由内部电容器单元、框架、箱体、油补偿器和出线套管组成。
电容器单元内的元件全部采用露箔式结构,每个元件串有一根熔丝,当某个元件击穿时,其它完好元件即对其放电,使熔丝在毫秒级的时间内迅速熔断,将故障元件切除,从而使电容器能继续正常运行。
电容器单元安装在框架上,根据不同的电压和容量作适当的电气连接,并通过导线与箱盖上的出线套管相联,供进出线及放电线圈联接用。
根据用户的要求可将放电线圈放在电容器箱体侧壁或箱盖上。
3.1.2箱体由钢板焊接而成,箱盖上装有出线套管,金属膨胀器及压力释放器。
箱壁两侧焊有吊装攀(8000kvar以上的大容量产品装有片式散热器),箱壁一侧的下部装有注油阀、取油样阀及M16接地螺栓。
3.1.3所有规格的集合式电容器均采用金属膨胀器来补偿箱体内的油因温度变化而产生的体积变化。
金属膨胀器由不锈钢薄板焊接而成。
由于采用了全密封结构,因此不需要对箱体内的冷却绝缘油进行定期过滤和更换。
3.1.4电容无功补偿装置一般由高压开关柜、串联电抗器、氧化锌避雷器及其记录仪、放电线圈、隔离开关、接地刀闸、集合式电容器等组成。
当采用双星形接线时,还包括中性点电流不平衡保护用电流互感器。
3.1.5串联电抗器串接在电容器回路中,用于抑制高次谐波,限制合闸涌流。
A.用于抑制5次及以上谐波时,电抗器可按Xl/Xc=4.5%~6%配置。
B.用于抑制3次及以上谐波时,电抗器可按Xl/Xc=12%~13%配置。
C.仅用于限制合闸涌流时,电抗器可按Xl/Xc=0.5%~1%配置。
3.1.6放电线圈并接在电容器的两端,当电容器断开电源时,能将电容器两端剩余电压在5秒内自
Un降至50V以下。
3.2特点
3.2.1集合式并联电容器采用小元件加内熔丝的设计方案,靠内熔丝将损坏的元件断开仅使容量有微小的变化,电容器仍能继续运行,延长了检修周期,提高了运行可靠性。
3.2.2集合式并联电容器由多个带铁壳的电容器单元组合而成,容量大小,一次结线方式及继电保护形式可根据用户需要而定,方便省事。
3.2.3集合式并联电容器由于将多个电容器单元组合在一个箱体内,因此它与普通构架式电容器组相比,具有占地面积小,用于户外安装不必建房,可大大节省基建投资;同时安装方便,对电容器组的维护、检测也只需要在一台电容器上进行,大大减少了运行维护工作量及费用。
根据无功分层平衡,就地补偿的原则,变电站装设的无功补偿装置仅用来补偿站内的无功损耗。
站内的无功损耗主要是主变的无功损耗,包括励磁损耗和漏抗损耗两部分,励磁损耗属不变无功损耗,其值为变压器额定容量的比例即变压器的空载电流百分数,数值较小。
漏抗无功损耗与变压器的运行负荷大小有关,在变压器无功损耗中占绝大部分。
因此在计算时必须根据主变当前负荷并考虑到负荷将来的发展,计算出主变的无功损耗后,结合集合式电容器产品规格,来确定无功补偿容量。
集合式电容器的选用
集合式电容器由多个带小铁壳的单元电容器组成,单元电容器是全密封的,其内部主要是多个并联的装有内熔丝的小电容元件和液体浸渍剂。
单元电容器按设计要求并联和串联联接,固定在支架上,装入大油箱,注入绝缘油,组成集合式电容器。
我们采用的集合式电容器全部为全膜介质,全膜产品较膜纸复合产品损坏率很低,且体积小、重量轻、介损低、节能,元件击穿时击穿点的膜熔化,不析出气体,大大提高了产品的可靠性。
我们采用的集合式电容器可分三档(分Q/3、2Q/3和Q三档,Q为集合式电容器总容量)或两档(分Q/2和Q两档调容,这使变电站可根据负荷变化合理调整补偿容量,避免负荷轻时电容器投不上的弊病。
调容须在断电情况下进行,调容的方式有抽头调容和转换开关调容两种。
使用转换开关调容的集合式电容器调容转换开关置于集合式电容器的箱体内,由调容转换开关引出一根16芯控制电缆至调容控制器,在断电情况下通过调容控制器上的档位转换按钮实现集合式电容器的调容。
调容控制器上还装有远动接口,所以采用转换开关调容的集合式电容器为电容分组自动投切、实施无功、电压综合控制以及实现远方操作创造了条件。
其缺点是若转换开关出现故障,需打开集合电容器箱体进行维修,这需厂方派技术人员现场指导。
使用抽头调容的集合式电容器在电容器箱体上一般按总容量的1/3和2/3引出抽头,并在箱体上安装两组调容隔离开关,通过操作调容隔离开关,对集合式电容器进行调容。
其优点是调容隔离开关装置的故障机率较低,出现故障后也容易维修,缺点是使用抽头调容的集合式电容器体积较大,难以实现远动、自动功能。
目前全膜、充油的集合式电容器已成为并联补偿电容器的主导产品。
但更先进的产品已经出现并投入运行。
充气集合式电容器
这种集合式电容器的内部电容器单元与常规集合式电容器相同,但在大外壳中采用SF6等气体进行绝缘和散热,在场强和容量相同的情况下含油量为常规集合式电容器的1/8,大大降低了故障情况下造成火灾的危险性,当然也不存在渗漏油的问题。
充气集合式电容器更易维护,只在气体压力低于0.005MPa时,充入少量氮气既可,而这一般是在产品正常使用十年之后的事。
另外充气集合式电容器还具有零部件种类少,结构简单;重量轻,安装运输方便;防爆,经济性能好(成本与常规集合式电容器相当)等优点。
箱式电容器
箱式电容器基本上相当于去掉单元电容器小金属外壳的集合式电容器,这就排除了单元电容器对小金属外壳击穿的可能性,提高了可靠性。
用油量少,较同等级的集合式电容器重量减轻30%左右。
箱式电容器在比特性、制造成本、消耗金属材料和冷却介质以及重量等技术经济指标上均优于集合式电容器,但若发生内部故障则必须返厂修理。
在日本,集合式电容器经过短暂时间即被箱式电容器所取代。
干式可自愈高压并联电容器
这种电容器的元件采用金属化聚丙烯膜绕卷而成,并由树脂灌封,多个这种电容器元件并联组成电容器单元,电容器单元电压限制在1kV左右。
多个电容器单元串联组成这种电容器。
这种电容器难燃、难爆,免维护,为模块结构,可根据需要扩展成不同容量。
这些更先进的产品应是我们今后选用并联补偿电容器时重点关注的对象。
并联补偿电容器投入电网时的涌流计算及串联电抗器的选择
在电容器(组)投入电网运行的瞬间总会出现高幅值的电流,称为涌流。
若不串联电抗器加以限制,涌流峰值可能超过电容器(组)额定电流的100倍。
在高幅值涌流的冲击下,不仅会使电容器发生损坏,还会使电网中的开关、电流互感器等设备受损,继电保护设备误动。
并联补偿电容器装置的合闸涌流限值为电容器额定电流的20倍,当超过时应装设串联电抗器予以限制。
装设的串联电抗器仅用于限制合闸涌流时,电抗率宜取0.1%~1%。
并联补偿电容器的过电压保护
目前国内外主要使用氧化锌避雷器(MOA)对并联补偿电容器进行操作过电压保护。
试验研究中的数据表明:
①各种操作过电压中,分闸操作时的过电压是主要的,其中分闸操作过电压又主要出现在单相重击穿时,两相重击穿和一次操作时出现多次重击穿的机率均很少。
②单相重击穿的突出特点是电容器极间电压基本不升高,过电压主要在中性点对地的杂散电容上,然后由中性点传递到非重击穿相,因此,无论直接限制相—地间电压,还是限制中性点—地间电压,均能达到限制单相重击穿过电压。
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