全膜脈沖電容器局部放電試驗(yàn)研究論文

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1、全膜脈沖電容器局部放電試驗(yàn)研究論文.freel雙面粗化聚丙烯薄膜，電極為鋁箔，浸漬劑為S油。元件壓緊系數(shù)分別為0．78、0．81、0．84、0．86四種，單個(gè)試品元件電容量0．63μF。試驗(yàn)中選擇記錄如下PD參數(shù)：（1）第一次出現(xiàn)大于規(guī)定的PD量Q0時(shí)的外加直流電壓值U1。受試驗(yàn)裝置的干擾水平限制，試驗(yàn)中取Q0＝10pC。（2）規(guī)定時(shí)間內(nèi)的放電次數(shù)Nt（t的單位為min）。指在一定的直流電壓作用下，規(guī)定時(shí)間t內(nèi)，放電量大于Q0的次數(shù)。Nt的多少取決于介質(zhì)中PD發(fā)展過程及電場(chǎng)恢復(fù)過程，此參數(shù)與絕緣的性能密切相關(guān)，該值越小越好。（3）自行放電時(shí)，規(guī)定時(shí)間內(nèi)（1m

2、in）PD次數(shù)N0。指元件加壓到規(guī)定值時(shí)斷開充電電源，電容器自行放電時(shí)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)大于Q0的放電次數(shù)。若電容器元件的泄漏電阻較小，則自行放電速度加快，電容器兩端電壓下降變快將導(dǎo)致N0減小。（4）視在放電量的最大值Qm。指在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，試品PD視在放電量的最大值。試驗(yàn)方法為：按500V／s的速度升壓到規(guī)定值，穩(wěn)定一段時(shí)間（0～10min）后，電容器自行放電（1～2min），最后經(jīng)大電阻釋放全部電荷。3試驗(yàn)結(jié)果3．1PD參數(shù)的重復(fù)性試驗(yàn)通過對(duì)同一試品的多次重復(fù)試驗(yàn)來檢測(cè)測(cè)量參數(shù)的重復(fù)性。每次試驗(yàn)時(shí)對(duì)電容器元件升到規(guī)定電壓值后，讓電容器自行放電2min，再經(jīng)大電阻

3、值接地。試驗(yàn)中記錄U1、N0及Qm。試驗(yàn)結(jié)果表明，元件第一次出現(xiàn)明顯的局部放電幾乎都是在升壓過程中出現(xiàn)。究其原因，可能因?yàn)樵谧兓碾妷鹤饔孟?，電容元件介質(zhì)中PP膜、S油或空隙雜質(zhì)等承受電壓是按介電常數(shù)分配的，油和氣隙承受的電場(chǎng)強(qiáng)度較高，而空氣及油的擊穿場(chǎng)強(qiáng)低于PP膜。試驗(yàn)得到如下結(jié)果：在穩(wěn)定電壓U≤11kV時(shí)，被試元件每次測(cè)量的PD參數(shù)U1、N0及Qm均在一定的范圍內(nèi)，測(cè)量參數(shù)分散性較小，因此可以用這些參數(shù)反映電容器元件的PD特性。而當(dāng)U＞11kV時(shí)，由于絕緣性能可能受到損傷，PD特性越來越差，PD參數(shù)的分散性較大。3．2不同壽命的電容器的PD檢測(cè)對(duì)比試驗(yàn)選

4、擇了兩組電容器試品進(jìn)行PD試驗(yàn)：一組為在一定電壓（充電電壓15kV）進(jìn)行過重復(fù)充放電試驗(yàn)1000次的元件，另一組是未做過壽命試驗(yàn)的元件。目的是通過PD試驗(yàn)，找出兩者PD參數(shù)的差距。對(duì)比試驗(yàn)的方法為：升壓后自行放電1min，期間測(cè)PD參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。表中N1表示穩(wěn)定電壓作用下第一分鐘內(nèi)PD電荷量大于Q0的次數(shù)。從表1可以看出，經(jīng)過壽命試驗(yàn)的絕緣已有不同程度老化的試品與未經(jīng)壽命試驗(yàn)的試品的PD檢測(cè)有以下差別：（1）老化了的試品的U1（平均4kV）遠(yuǎn)小于未經(jīng)試驗(yàn)的元件的U1（平均7kV）。第一次PD都是在升壓過程中出現(xiàn)，而老化了的試品的重復(fù)充放電試驗(yàn)后，

5、經(jīng)強(qiáng)電場(chǎng)、大電流的作用，試品絕緣材料被劣化，膜及油中出現(xiàn)炭化微?；虍a(chǎn)生的氣泡增多，在升壓的過程中氣泡、雜質(zhì)中易出現(xiàn)PD造成U1下降。可見，用U1的大小能反映出同樣結(jié)構(gòu)的絕緣的優(yōu)劣。（2）老化了的試品的N1通常都大于N0，且N0接近于0；而未經(jīng)驗(yàn)的試品的N1與N0無明顯差別。3．3不同壓緊系數(shù)試品的PD比較試驗(yàn)表2為多個(gè)試品的在外加穩(wěn)定電壓4min的條件下測(cè)得的PD參數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果電壓U1取3個(gè)范圍，表中N4表示穩(wěn)定加壓后第4min內(nèi)PD量大于Q0的次數(shù)。由表2可以看出：（1）壓緊系數(shù)K與U1值的大小對(duì)應(yīng)關(guān)系。總體看來K小的電容器元件的U1值稍高。如K＝0．78

6、、0．81的試品中，U1＞10kV的占試驗(yàn)總數(shù)的60％，而在K＝0．84、0．86的試品中僅占18％。分析其原因，可能在于K值大的試品，介質(zhì)中的三層膜之間、膜與鋁箔之間的貼合更緊密；在真空干燥和浸漬時(shí)，K值大的元件中S油的滲透比較困難，氣泡難以脫出；升壓過程中氣隙易發(fā)生局部放電，因而U1值較小。（2）在相近的外加穩(wěn)定電壓范圍內(nèi)（10．5～12kV），放電次數(shù)與K值的大小也呈相應(yīng)關(guān)系。如穩(wěn)定加12kV的電壓4min，則K＝0．78和0．81的試品的N4遠(yuǎn)大于K＝0．84和0．86的試品。前者的N4＞N0，可見K小的試品在穩(wěn)定耐壓條件下，絕緣性能劣于K值大的試品

7、。壽命試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了這一點(diǎn)，充電電壓為15kV的充放電壽命試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。（3）元件出現(xiàn)大量PD時(shí)臨界電壓的確定。試驗(yàn)情況表明，隨著外加直流電壓的升高，試品出現(xiàn)PD的次數(shù)及放電量都會(huì)增加。重復(fù)充放電試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，當(dāng)電容器元件在穩(wěn)定直流電壓作用階段，每分鐘出現(xiàn)大于10pC的PD量達(dá)到30次以上時(shí)，脈沖電容器運(yùn)行在這種狀態(tài)下時(shí)將加快絕緣劣化，壽命大為下降。設(shè)出現(xiàn)大量PD時(shí)的最小外加穩(wěn)定直流電壓為臨界電壓UPD，確定脈沖電容器局部放電試驗(yàn)的UPD值對(duì)電容器結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)很有參考價(jià)值。圖3為UPD與t的關(guān)系曲線。由圖可以看出，隨著t的上升，UPD迅速減小。而當(dāng)外

8、加電壓低于9kV時(shí)，即使t＞10min試品也不會(huì)出現(xiàn)