一種并聯(lián)補(bǔ)償電容器絕緣狀態(tài)診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種并聯(lián)補(bǔ)償電容器絕緣狀態(tài)診斷方法，通過對內(nèi)熔絲電容器熔絲熔斷后完好元件上承受的過電壓倍數(shù)來判斷電容器的絕緣狀態(tài)。根據(jù)電容器組的實(shí)際接線方式得到當(dāng)電容器內(nèi)熔絲熔斷后出現(xiàn)過電壓的具體元件位置，然后根據(jù)電容器具體結(jié)構(gòu)計(jì)算這兩種情況下電容器內(nèi)元件承受的最大過電壓值。最后根據(jù)最大過電壓值來判斷電容器絕緣是否能夠耐受，從而判斷是否需要對電容器進(jìn)行更換。本發(fā)明中最大過電壓閾值選擇為：當(dāng)電容器的電容量減少為95%（達(dá)到報警標(biāo)準(zhǔn)）時的電容器內(nèi)完好元件所承受的過電壓值。
【專利說明】一種并聯(lián)補(bǔ)償電容器絕緣狀態(tài)診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電氣設(shè)備狀態(tài)維修領(lǐng)域，特別涉及一種并聯(lián)補(bǔ)償電容器絕緣狀態(tài)診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)電容器是電力系統(tǒng)的主要無功補(bǔ)償設(shè)備。并聯(lián)電容器是在較高場強(qiáng)下運(yùn)行的產(chǎn)品，目前所廣泛使用的全膜電容器的設(shè)計(jì)場強(qiáng)約為53?57kV/mm，個別產(chǎn)品的設(shè)計(jì)場強(qiáng)還可更高。制造廠對這類產(chǎn)品保證的年故障率為小于0.2%，即允許運(yùn)行中有個別電容器被損壞，但損壞的個別電容器，其的損壞不應(yīng)影響整體電容器裝置的安全運(yùn)行，更不能使其本身的故障造成其它設(shè)備的故障，所以電容器裝置內(nèi)部必須安裝有單臺電容器故障保護(hù)措施以便在部分元件損壞下啟動保護(hù)，以便提高電容器裝置整體運(yùn)行的安全可靠性。實(shí)際中的保護(hù)措施主要為熔絲。我國電力系統(tǒng)中按照時間發(fā)展先是采用外熔絲電容器，后是內(nèi)外熔絲同時使用，近年開始普遍采用內(nèi)熔絲的大容量電容器，與國外逐步接軌。我國目前并聯(lián)補(bǔ)償電容器組的電壓等級以35kV和IOkV為主，66kV及以上電壓等級的電容器組并不多見，此類電容器多為內(nèi)熔絲電容器。
[0003]通常，并聯(lián)電容器由高壓套管、高壓引出線、連接片、芯子和不銹鋼材質(zhì)的油箱等幾部分組成。電容器元件在圓軸上繞制成空心圓筒狀，壓扁之后整齊地疊裝起來并按照額定電壓和容量的需要串并聯(lián)組成電容器芯子。單臺電容器內(nèi)部芯子一般為M并N串的方式連接。芯子經(jīng)過外包封絕緣后裝入箱殼中密封焊接，再放到真空罐中經(jīng)過高真空脫水脫氣，注入浸潰劑將聚丙烯薄膜浸透，彌補(bǔ)固體介質(zhì)聚丙烯薄膜上的電弱點(diǎn)，提高產(chǎn)品的局部放電性能和耐電強(qiáng)度。每個元件理論上是平板電容器，由很薄兩到三層(9-18 μ m)的電工粗化聚丙烯膜和浸潰劑的復(fù)合絕緣介質(zhì)和更薄的鋁箔(4.5-6 μ m)電極構(gòu)成。電容器元件額定電壓通常小于2kV，極板間復(fù)合介質(zhì)厚度約在30 μ m左右，電容器的額定場強(qiáng)通常都在60-70MV/m左右。容量較大的電容器內(nèi)部通常帶有內(nèi)熔絲和放電電阻保護(hù)，內(nèi)熔絲保護(hù)——即每一個元件串聯(lián)一根鍍錫細(xì)銅絲，當(dāng)其中的某一個元件發(fā)生故障，被擊穿的時候，就會造成極板短路，和這個元件并聯(lián)的其他正常的元件就會向該短路點(diǎn)釋放電能，產(chǎn)生很大的放電電流，將內(nèi)熔絲熔化燒斷，使這個元件就從電路中脫離，而其它沒有損壞的電容元件則繼續(xù)處于運(yùn)行狀態(tài)。大多數(shù)廠家都將內(nèi)熔絲安裝在元件的側(cè)面，并在熔絲與電容元件之間安裝上用絕緣紙制成的襯板，起到隔離的作用，在內(nèi)熔絲發(fā)生熔化燒斷的情況時，起到將熔爆能量與元件進(jìn)行有效隔離的作用，以保護(hù)相鄰元件不受傷害，防止內(nèi)熔絲發(fā)生群體爆炸。
[0004]電容器狀態(tài)綜合判斷所需要的參數(shù)與電容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，但判斷的最終依據(jù)都會歸結(jié)到電容器和系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。根據(jù)國標(biāo)GB/T11024.1-2001《標(biāo)稱電壓IkV以上交流電力系統(tǒng)用并聯(lián)補(bǔ)償電容器第I部分:總則性能、試驗(yàn)和定額安全要求安裝和運(yùn)行導(dǎo)則》，并聯(lián)補(bǔ)償電容器在工作時，電容器上的電壓、基波電流、諧波電流、電容量、環(huán)境溫度及外殼溫度是與可以反映出電容器是否處于安全運(yùn)行的狀態(tài)，為了能準(zhǔn)確判斷電容器運(yùn)行狀態(tài)，并能記錄故障過程中電容器參數(shù)值的變化情況，需要對電容器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，為電容器的運(yùn)行維護(hù)提供準(zhǔn)確信息。
[0005]目前現(xiàn)場運(yùn)行人員對電容器絕緣狀態(tài)的判斷主要依據(jù)是:對于電容器組，電容值變化范圍在O?+5%，對于單個電容器，電容值變化范圍在-5%?+10%，超出則需對電容器進(jìn)行更換。上述方法比較繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種基于過電壓水平的并聯(lián)補(bǔ)償電容器絕緣狀態(tài)診斷方法。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種并聯(lián)電容器絕緣狀態(tài)診斷方法，包括以下步驟:
[0008]步驟1、對并聯(lián)補(bǔ)償電容器組中的電容器的電壓進(jìn)行測量，從而確定存在故障電容的單個電容器的位置；確定故障電容的位置的方法具體為:實(shí)時測量電容器元件的電壓值，當(dāng)該電容器元件的電壓值升高，并且升高后的電壓值大于其常態(tài)電壓的1.048倍時，該電容器即為故障電容器。
[0009]步驟2、確定故障電容器承受的最大過電壓閾值；所述的最大過電壓值為:電容器的電容量減少為原電容量的95%時電容器內(nèi)完好兀件所承受的過電壓閾值。
[0010]步驟3、判斷實(shí)際測量的電壓值是否高于故障電容器承受的最大過電壓閾值，如果高于，則更換電容器，否則不處理。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為:本發(fā)明從電容器內(nèi)部元件的絕緣耐壓水平考慮，當(dāng)電容器內(nèi)部由于過流的影響使內(nèi)熔絲熔斷時，故障電容器的電容量將減小，導(dǎo)致該故障電容器內(nèi)元件承受過電壓的作用，而且同組中其它電容器也可能承受過電壓的影響。此過電壓若超過電容器內(nèi)部元件的絕緣耐壓，則電容器將會被擊穿。因此本發(fā)明的診斷依據(jù)為:通過對內(nèi)熔絲電容器熔絲熔斷后完好元件上承受的過電壓倍數(shù)來判斷電容器的運(yùn)行狀態(tài)。
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明中并聯(lián)電容器內(nèi)部元件的連接示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明中電容器組的仿真計(jì)算模型原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]一種并聯(lián)電容器絕緣狀態(tài)診斷方法，包括以下步驟:
[0016]步驟1、對并聯(lián)補(bǔ)償電容器組中的電容器的電壓進(jìn)行測量，從而確定存在故障電容的單個電容器的位置；確定故障電容的位置的方法具體為:實(shí)時測量電容器元件的電壓值，當(dāng)該電容器元件的電壓值升高，并且升高后的電壓值大于其常態(tài)電壓的1.048倍時，該電容器即為故障電容器。
[0017]步驟2、確定故障電容器承受的最大過電壓閾值；所述的最大過電壓值為:電容器的電容量減少為原電容量的95%時電容器內(nèi)完好兀件所承受的過電壓閾值。
[0018]步驟3、判斷實(shí)際測量的電壓值是否高于故障電容器承受的最大過電壓閾值，如果高于，則更換電容器，否則不處理。
[0019]一般并聯(lián)補(bǔ)償電容器組中的電容器采用的是M并N串的連接方式(如12并4串)，組內(nèi)單個電容器的內(nèi)部元件的連接方式為P并Q串(如15并3串)。當(dāng)電容器內(nèi)部元件的熔絲熔斷時，流過故障電容器的電流將變小，由于電容器連接方式具有對稱性，不妨設(shè)故障電容器SCl0l，流過故障電容器的電流Il0l的值變小，但是元件的內(nèi)熔絲發(fā)生了熔斷，即某一串段的元件并聯(lián)數(shù)減小了，故該串段中元件所承受的電壓有可能最大，此過電壓為一種可能。另外與Cl0l同一串段的電容器中流過的電流有變大的趨勢，不同串段中電容器的電流也有微小的變大，由于與故障電容器在同一串段的電容器比不同串段的電容器中流過的電流大，因此兩者比較元件承受的最大過電壓應(yīng)該出現(xiàn)在與故障電容器在同一串段的完好電容器中，此為第二種過電壓可能。
[0020]通過上述過電壓出現(xiàn)的可能性分析可得到出現(xiàn)過電壓的具體元件位置，然后根據(jù)電容器具體結(jié)構(gòu)計(jì)算這兩種情況下電容器組內(nèi)承受的最大過電壓值。最后根據(jù)最大過電壓值來判斷電容器絕緣是否能夠耐受，從而判斷是否需要對電容器進(jìn)行更換。本發(fā)明中最大過電壓閾值選擇為:當(dāng)電容器的電容量減少為95% (達(dá)到報警標(biāo)準(zhǔn))時的電容器內(nèi)完好元件所承受的過電壓值。
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述:
[0022]以型號BAM12/2-334-1W，額定電壓為12/2kV，額定容量為29.55uF的電容器為例，每只電容器內(nèi)部元件為15并3串的方式連接。電容器采用內(nèi)熔絲保護(hù)的形式，電容器的內(nèi)部元件的連接示意圖如圖1所示，其中ClOl是第一個串段中的第一個電容器，Ll0lS起保護(hù)作用的內(nèi)熔絲。圖2所示為電容器組的仿真計(jì)算模型原理圖電容器組為例，組內(nèi)電容器為12并4串連接方式。
[0023]所述電容器組內(nèi)承受的最大過電壓值的計(jì)算需要根據(jù)熔絲熔斷的個數(shù)分情況計(jì)算:
[0024]情況1:電容器組中有I根熔絲熔斷時元件的過電壓計(jì)算
[0025]若電容器組中只有I根內(nèi)熔絲熔斷，由于電容器內(nèi)部元件的對稱性故不妨熔絲L101熔斷。
[0026]利用Simulink仿真分析可得到流過各電容器的電流,記流過圖2電容器組中Cl0l的電流為Il0l,流過Cl02的電流為Il02，流過其它電容器的電流的記法以此類推。當(dāng)圖1中L101熔斷時流過各電容器的電流和無故障時電流的對比情況如下表1所示。
[0027] 表1Ll0l熔斷時流過各電容器的電流和無故障時電流的對比
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種并聯(lián)電容器絕緣狀態(tài)診斷方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、對并聯(lián)補(bǔ)償電容器組中的電容器的電壓進(jìn)行測量，從而確定存在故障電容的單個電容器的位置； 步驟2、確定故障電容器承受的最大過電壓閾值； 步驟3、判斷實(shí)際測量的電壓值是否高于故障電容器承受的最大過電壓閾值，如果高于，則更換電容器，否則不處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)電容器絕緣狀態(tài)診斷方法，其特征在于，步驟I中確定故障電容的位置的方法具體為:實(shí)時測量電容器元件的電壓值，當(dāng)該電容器元件的電壓值升高，并且升高后的電壓值大于其常態(tài)電壓的1.048倍時，該電容器即為故障電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)電容器絕緣狀態(tài)診斷方法，其特征在于，步驟2中所述的最大過電壓值為:電容器的電容量減少為原電容量的95%時電容器內(nèi)完好兀件所承受的過電壓閾值。
【文檔編號】G01R31/12GK103630810SQ201310628757
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月1日
【發(fā)明者】李妍, 朱立位, 尹雷, 楊浩, 周光宇, 張勇, 伏祥運(yùn), 何玲 申請人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司連云港供電公司