CN102175939A - 一种电力电容器温升试验的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电力电容器温升试验的方法，将试品电容器和陪试电容器平行间隔固定在支架上，其特征在于：将试品电容器和支架放置于无风且各处温度相同的大空间中，静置至少24小时且试品电容器内部温度均达到环境温度后加电压至要求值；加压保持至少48小时且试品电容器表面温度不再发生变化时，记录此时环境温度T₀和试品电容器表面温度T₁；根据T₀、T₁和要求的试验环境温度T′₀，利用公式T′₁＝T₁+T′₀-T₀计算得到试品电容器在T′₀下试验时的表面温度T′₁。本发明的方法可以通过在常温下测量电力电容器的温升值推算出在其他指定环境温度下的温升值，使得电力电容器的温升试验不必非得在高低温实验室中进行，降低了试验难度和成本；同时也使试验精度得到大大提高。

Description

一种电力电容器温升试验的方法

技术领域

本发明涉及一种电力电容器的温升试验方法，特别是涉及一种电力电容器在常温下进行的温升试验方法。

背景技术

温升值是电力电容器的一项重要参数，温升过高时，电力电容器的绝缘性能会下降，影响其安全运行，同时，长期在较高温度下工作会缩短设备的寿命，因此，必须将电力电容器运行时的温升值限定在允许范围内，温升试验(或热稳定性能试验)是检验电力电容器温升情况的最基本手段。

电力电容器都有相应的允许环境温度范围，温升试验通常都要求在最高允许环境温度加上一定的裕度下进行，测量最热点的温度，并要求其不能超过电力电容器自身允许的最高运行温度。因此，温升试验必须在高低温实验室中进行，在高低温实验室中进行温升试验存在如下几方面的问题：

(1)电力电容器是高电压设备，放置在高低温实验室内，接线很不方便，而且电源通常都要引出室外，这会降低高低温实验室的密封和保温性能。

(2)为了保证高压绝缘距离，要求高低温实验室必须有足够大的容积，随着电压等级的升高，要求的容积成平方关系增大，容积太大时，很难保证整个空间温度的均匀性，从而降低了试验精度。

(3)在高低温实验室内进行试验，不便于观察试验现象和结果。

(4)目前，高低温实验室基本都是通过风机抽风降温来控制室内温度的，这样就很难保证标准规定的“在静止空气环境下进行试验”的要求，风速对试品散热性能的影响很大，因此，温升测量的准确度受到很大影响。

由于存在上述这些问题，目前电力电容器的温升试验方法测量误差较大，而且试验操作很不方便，实验室建设和维护成本较高。因此，有必要提供一种电力电容器的温升试验方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对目前电力电容器的温升试验存在上述问题，本发明提供一种电力电容器在常温下进行温升试验的方法，通过电力电容器在常温下的温升值推算出在要求环境温度下的温升值，解决了在高低温实验室中进行温升试验测量精度较低以及操作不便等问题，降低了试验成本。该方法具有广泛的适用性，不仅适用于电力电容器，也适用于其它类似的电器设备。

本发明所采用的技术方案是：一种电力电容器温升试验的方法，将试品电容器和陪试电容器平行间隔固定在支架上，其特征在于：将试品电容器和支架放置于无风且各处温度相同的大空间中，静置至少24小时且试品电容器内部温度均达到环境温度后加电压至要求值；加压保持至少48小时且试品电容器表面温度不再发生变化时，记录此时环境温度T₀和试品电容器表面温度T₁；根据T₀、T₁和要求的试验环境温度T′₀，利用公式T′₁＝T₁+T′₀-T₀计算得到试品电容器在T′₀下试验时的表面温度T′₁。

如上所述的电力电容器温升试验的方法，其特征在于，测量试品电容器表面温度T₁时，使用红外测温仪沿试品电容器外壳顶部连续测量的方法寻找最热点；环境温度T₀在离试品电容器3m以上距离范围外测量。

本发明的有益效果是：本发明的优点在于可以通过在常温下测量电力电容器的温升值推算出在其他指定环境温度下的温升值，使得电力电容器的温升试验不必非得在高低温实验室中进行，从而降低了试验难度和成本。同时也解决了高低温实验室中难以长时间保持静止恒温状态，从而导致测量准确度下降的问题，使得试验精度得到大大提高。

附图说明

图1为本发明实施例的电力电容器在大空间静止空气环境下的热稳定试验布置图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

附图1符号说明：1-试品电容器、2-陪试电容器、3-支架。

参见图1所示，为本发明实施例提供的电力电容器在大空间静止空气环境下的热稳定试验布置图。

将试品电容器1和两个陪试电容器2平行安装固定在支架3上，试品电容器1与陪试电容器2之间的距离应不超过实际运行时的间距，其相对位置及放置方式应符合制造厂对现场安装的规定。支架3应由热容量较低的材料制成，且应具有足够的机械强度，能支撑试品电容器1和陪试电容器2的重量。支架3应有足够的高度，通常应在30cm以上，使得试品电容器1和陪试电容器2的散热基本不受地面影响。

将电容器与支架整体放置在静止大空间中，静置足够长的时间，通常应该保证在24小时以上，保证电容器整体达到环境温度。所谓静止是指风速为零，电容器与空气之间的热交换属于自然对流换热的范畴。所谓大空间指的是试品与陪试品的散热不会受到墙壁和其它物体的影响，环境空气的温度不会因为试品和陪试品的发热而整体升高。也就是，传热学中所说的，无限空间的自然对流换热中的大空间。在实际操作时，可以选择无风的车间或者空旷的无风的室外空地进行。

对试品电容器和陪试电容器加正弦波交流电压，历时至少48小时，使得它们的无功功率不小于1.44倍额定功率。也可以采用两台装有电阻器的模型电容器作为陪试单元，应调节电阻器的损耗使模型电容器的发热功率与试品电容器的损耗功率相等。在最后6小时内，应测量外壳接近顶部处的温度至少4次，在整个6小时内温升的增加应不大于1K。如果观察到较大的变化，则试验应继续进行直到在6小时内的连续4次测量满足要求为止，此时认为电容器已经达到了热平衡状态，记录此时电容器外壳最热点的温度T₁和环境温度T₀。

在热平衡状态下，电容器外壳的最热点通常在顶部，测量时应使用红外测温仪沿试品电容器1表面连续测量的方法寻找最热点。环境温度应在离试品电容器1足够远处测量，保证测量设备不会受到试品发热的影响，这个距离通常应在3m以上。

根据式(1)算出在要求的试验环境温度T′₀下试品电容器外壳的最热点温度值T′₁。

T′₁＝T₁+T′₀-T₀             (1)

本发明的原理是：在相同电压条件下，同一台电容器的发热量是恒定的，与环境条件无关。在恒定发热量的条件下，电容器的温升只与散热量有关。热传导有三种方式：导热、对流和辐射。在空气作为散热介质的条件下，导热散热量完全可以忽略不计；同时由于电容器在进行热稳定试验时，试品两边距离很近的位置平行放置有发热量与试品接近的陪试电容器，试品通过辐射发出的热量和其接受陪试电容器辐射的热量几乎相等，所以，试品通过辐射发出的热量也可以忽略不计。

因此，电容器在进行热稳定试验时，其发出的热量主要是以对流的方式散发出去的。对流换热的计算公式如式(2)所示：

Q_h＝hS(T₁-T₀)                            (2)

式中：

Q_h：电容器在单位时间内的对流散热量，单位W；

h：电容器表面的平均自然对流换热系数，单位W/(m²·K)；

S：电容器的散热面积，单位m²；

由式(2)可见，电容器表面和环境之间的温差(T₁-T₀)由对流散热量与对流散热系数h决定。在静止空气中的对流散热属于自然对流散热的范畴，自然对流散热系数h与散热结构以及空气的热物理性质有关。常温下空气的热物理性质变化不大，在0～80℃范围内，可以认为空气的主要热物理参数基本不变，根据传热学知识可以估算出电容器的自然对流散热系数h约为3.14W/m²·K，保持不变，即在0～80℃范围内，电容器的h和Q_h都保持不变。因此，温差(T₁-T₀)保持不变，那么只要测出在某一环境温度下电容器表面某一点的温升，就可以算出在0～80℃范围内任何其它环境温度下电容器表面同一点处的温升值。

得到T′₁值是很有意义的，因为通过T′₁可以计算出电容器芯子最热点的温度，从而判断电容器在运行时的最高温度是否会超过允许值。本发明提出的方法使得对T′₁的测量更加方便和准确，因此对于提高电容器的运行可靠性是很有意义的。

Claims (2)

1.一种电力电容器温升试验的方法，将试品电容器和陪试电容器平行间隔固定在支架上，其特征在于：

将试品电容器和支架放置于无风且各处温度相同的大空间中，静置至少24小时且试品电容器内部温度均达到环境温度后加电压至要求值；

加压保持至少48小时且试品电容器表面温度不再发生变化时，记录此时环境温度T₀和试品电容器表面温度T₁；

根据T₀、T₁和要求的试验环境温度T′₀，利用公式T′₁＝T₁+T′₀-T₀计算得到试品电容器在T′₀下试验时的表面温度T′₁。

2.根据权利要求1所述的电力电容器温升试验的方法，其特征在于，测量试品电容器表面温度T₁时，使用红外测温仪沿试品电容器外壳顶部连续测量的方法寻找最热点；环境温度T₀在离试品电容器3m以上距离范围外测量。

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