專利名稱：電力電容器在多頻率電源下的損耗測量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及如高壓并聯(lián)電容器、濾波電容器以及其它有可能工作在多頻率電源條
件下的電容設備的損耗測量方法，具體是一種電力電容器在多頻率電源下的損耗測量方 法。
背景技術：
損耗是電力電容器設備的一項重要參數(shù)，它與設備的工作效率、發(fā)熱狀況、絕緣性 能、壽命等參數(shù)密切相關。目前，電容器產(chǎn)品都是以介質(zhì)損耗角的正切值(tanS)作為度 量其損耗大小的參數(shù)。tanS等于有功功率和無功功率的比值，在無功功率不變的條件下， tanS越小表示有功損耗越小。 通常，電容器都是采用電橋法來測量tan S的，即通過調(diào)節(jié)電橋四臂阻抗比的方 法來進行tanS的測量。 當電容器工作在單一頻率電源下時，電橋法是有效的。然而，當電源包含多個頻 率，如電源中存在諧波時，電容器回路實際上是兩個或多個相互獨立的線性系統(tǒng)的疊加，每 個線性系統(tǒng)都有各自的tanS值。在這種條件下，再用電橋來測量就不可能了。因為橋的 四臂阻抗關系被打亂了，電橋不可能在多個頻率下同時保持平衡。因此，普通的電橋法也就 無法對tanS進行測量，而且，此時也不能用單一的tanS值來表征設備的損耗。 在電力系統(tǒng)中，濾波電容器、并聯(lián)電容器等設備都是長期工作在工頻疊加多個諧 波條件下的。尤其是濾波電容器，其設計工況下的諧波電流值很大，有時甚至大于工頻電流 值。目前都是測量工頻額定電壓條件下的tanS值，用以計量電容器損耗的大小。而設備
的損耗值都是隨著頻率的變化而變化的，所以工頻下的tan S值并不能真實反映含諧波電 源下的損耗情況。因此，本發(fā)明提出一種在多個電源頻率條件下的電容器損耗測量方法。
中國專利2008102118511. 5 "—種電力電容器的介質(zhì)損耗在線測量裝置"，該裝置 采用的方法中利用測量電容器外殼表面溫度和環(huán)境溫度來計算電容器的有功功率，根據(jù)電 容電壓、電流計算電容器的視在功率，再用有功功率除以實在功率得到介質(zhì)損耗角。不足 之處在于(1)方法主要是用于在線監(jiān)測電容，器在工頻電源下的介質(zhì)損耗角，當電源含有 諧波時介質(zhì)損耗角的物理意義不清晰，該方法將無法測得準確的介質(zhì)損耗角，因此也無法 體現(xiàn)電容器的損耗狀況，適用范圍??；(2)該方法所測得的電容器損耗結(jié)果與其用熱電偶 測得的電容器外殼表面溫度的準確度有很大關系，在電容器運行發(fā)熱過程中，其本體各處 的溫度是不同的，各面的散熱系數(shù)也各不相同，因此，準確計算電容器的散熱量需要用微元 法，計算過程較復雜，通常需要借助計算機或微處理器來完成，有試驗表明，電力電容器運 行時各處的最大溫差可以達到10K以上，而該方法將熱電偶貼于電容器本體外殼的三分之 二高度處，用這一點的溫度來代表整個電容器外殼的溫度，這樣會導致較大的誤差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電力電容器在多頻率電源下的損耗測量方法，將電容器損耗測量等效為其散失熱能的測量，把會受電源頻率影響的電橋法轉(zhuǎn)換為不受電源頻率 影響，而直接測電容器耗散能量的方法。該方法具有廣泛的適用性，不僅適用于電力電容 器，也適用于其它電器設備，不僅適用于多頻率電源，也同樣適用于其它各類電源下的損耗 本發(fā)明解決問題的具體方案是電力電容器在多頻率電源下的損耗測量方法，其 特征在于將被測電容器放置于絕熱容器之中，容器內(nèi)灌滿比熱較小的絕緣液態(tài)介質(zhì)，將電 容器加電壓至測量狀態(tài)，開始計時，經(jīng)過一段時間發(fā)現(xiàn)介質(zhì)溫度有明顯升高之后斷電；此 后，保持電容器在絕熱容器之中若干時間，直至電容器和絕緣介質(zhì)溫度都不再變化為止，此 時電容器溫度和加電壓之前電容器溫度之差即為電容器和絕緣介質(zhì)的溫升值，根據(jù)電容器 和絕緣介質(zhì)的質(zhì)量、比熱、溫升，就可以求出它們吸收的熱量，即電容器的損耗熱能，再用這 個熱能值除以電容器通電時間，就得到了電容器的損耗功率。 本發(fā)明的原理是由于電容器中的損耗以介質(zhì)損耗、電極損耗為主，極化損耗只占 很小的一部分，損耗基本都轉(zhuǎn)化為熱能，一方面會提高電容器的溫度，另一方面會提高周圍 環(huán)境介質(zhì)的溫度。因此，在熱平衡條件下，電容器單位時間散發(fā)出的熱能就基本等于其損耗 功率?；谶@一點，本發(fā)明將損耗功率的測量轉(zhuǎn)化為熱能的測量，由于熱能是真實客觀存在 的物理量，與來自什么樣的電源無關聯(lián)性，完全有效地反映著消耗的有功量的大小。因此， 該測量方法有效地避免了電源頻率對測量損耗的影響，十分巧妙地解決了多頻率電源下的 損耗測量問題。 本發(fā)明所述方法的有益效果為可以較準確地測量電容器及其它電器在多個頻率 電源下的損耗值，對電容器及其它電器在多頻率電源下的發(fā)熱狀況有一準確了解和評價， 防止電容器及其它電器因損耗、測量不準而在運行中發(fā)生熱崩潰，從而提高電容器及其它 電器在特殊條件下的運行可靠性。
圖1電容設備在多頻率電源下的損耗測量原理圖。
具體實施例方式
下面通過附圖對本發(fā)明做進一步描述。 圖1中標記說明1_溫度傳感器，2-絕熱箱，3-電源，4-支架，5-絕緣油。
如圖1所示，將待測電容器放置在一個密閉的長方體絕熱箱2中，固定在支架4 上。支架4應由熱容量較低的材料制成，且應具有足夠的機械強度，能支撐待測電氣設備的 重量。絕熱箱2的內(nèi)空尺寸不宜過大，也不能過小，應在保證電容器放置其中不會與箱壁接 觸的條件下，尺寸盡量小。這樣電容器發(fā)出的熱量在短時間內(nèi)可以使得介質(zhì)溫度產(chǎn)生明顯 的上升，從而縮短試驗的時間。同時，絕熱箱2的6個面都應具有足夠低的導熱系數(shù)，以保 證當容器內(nèi)部裝滿IO(TC絕緣油5、外界空氣溫度為2(TC的條件下，絕緣油5的溫度在24
小時內(nèi)下降不超過o.5t:，從而試驗測量計算熱量時，可以忽略通過箱壁散失到空氣中的熱
量。將電氣設備的電源3通過穿墻套管引入絕熱箱2內(nèi)，套管處應密封良好，套管也應采用 絕熱材料(或?qū)嵯禂?shù)很低的材料)制成。 將絕熱箱箱2內(nèi)灌滿絕緣油5，靜置12小時左右，使絕熱箱2內(nèi)的油和電容設備各處均達到統(tǒng)一的溫度，記為T。。給待測電容設備通電，快速將電容器的電壓和電流調(diào)節(jié)至設 定值，開始計時，此時時間t。 = 0。持續(xù)通電8小時，此時貼在電容器表面和絕熱箱內(nèi)壁上 的溫度傳感器1都應出現(xiàn)明顯溫升，如果某一傳感器溫升低于2t:，則應繼續(xù)通電，直至溫 升超過2t:時斷開電源，記下此時的時間點、。靜置一段時間(一般要求24小時以上)，直 至電容器和油溫達到均勻一致為止，此時的溫度記為L。按式(2)即可算出待測電容器的
有功損耗功率?！?(附1"1+附2"2)《-。 (2) 式中 W :待測電容器的有功損耗功率，單位W ; mi :絕緣油的質(zhì)量，單位kg ; Cl :絕緣油的比熱容，單位j/kg K ; m2 :待測電容器的質(zhì)量，單位kg ; c2 :待測電容器的比熱容，單位J/kg K。 在多個頻率電源條件下，測出實際的有功損耗對提高電容器運行可靠性是十分有 意義的。因為這真實地體現(xiàn)了電容器總損耗量的大小，對電容器的實際運行條件有著客觀 的評價，使運行單位可針對問題采取措施，達到提高運行可靠性之目的。因此，以有功損耗 作為一個鑒定電容器質(zhì)量的參數(shù)是合理也是必要的。
權利要求
電力電容器在多頻率電源下的損耗測量方法，其特征在于將被測電容器放置于絕熱容器之中，容器內(nèi)灌滿比熱較小的絕緣液態(tài)介質(zhì)，將電容器加電壓至測量狀態(tài)，開始計時，經(jīng)過一段時間發(fā)現(xiàn)介質(zhì)溫度有明顯升高之后斷電；此后，保持電容器在絕熱容器之中若干時間，直至電容器和絕緣介質(zhì)溫度都不再變化為止，此時電容器溫度和加電壓之前電容器溫度之差即為電容器和絕緣介質(zhì)的溫升值，根據(jù)電容器和絕緣介質(zhì)的質(zhì)量、比熱、溫升，就可以求出它們吸收的熱量，即電容器的損耗熱能，再用這個熱能值除以電容器通電時間，就得到了電容器的損耗功率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電力電容器在多頻率電源下的損耗測量方法，將電容器損耗測量等效為其散失熱能的測量，把會受電源頻率影響的電橋法轉(zhuǎn)換為不受電源頻率影響，而直接測電容器耗散能量的方法。該方法具有廣泛的適用性，不僅適用于電力電容器，也適用于其它電器設備，不僅適用于多頻率電源，也同樣適用于其它各類電源下的損耗測量。
文檔編號G01R27/26GK101701991SQ200910272960
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月27日 優(yōu)先權日2009年11月27日
發(fā)明者嚴飛, 倪學鋒, 姜勝寶, 林浩 申請人:國網(wǎng)電力科學研究院