[發明專利]電力電容器在多頻率電源下的損耗測量方法

有效

• 申請號: 200910272960.2
• 申請日: 2009-11-27
• 公開（公告）號: CN101701991A
• 公開（公告）日: 2010-05-05
• 發明（設計）人: 林浩;嚴飛;倪學鋒;姜勝寶
• 申請（專利權）人: 國網電力科學研究院
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武;李南平

技術領域

本發明涉及如高壓并聯電容器、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，它與設備的工作效率、發熱狀況、絕緣性能、壽命等參數密切相關。目前，電容器產品都是以介質損耗角的正切值(tanδ)作為度量其損耗大小的參數。tanδ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，tanδ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tanδ的，即通過調節電橋四臂阻抗比的方法來進行tanδ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的疊加，每個線性系統都有各自的tanδ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tanδ進行測量，而且，此時也不能用單一的tanδ值來表征設備的損耗。

在電力系統中，濾波電容器、并聯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tanδ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tanδ值并不能真實反映含諧波電源下的損耗情況。因此，本發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“一種電力電容器的介質損耗在線測量裝置”，該裝置采用的方法中利用測量電容器外殼表面溫度和環境溫度來計算電容器的有功功率，根據電容電壓、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損耗角。不足之處在于：(1)方法主要是用于在線監測電容，器在工頻電源下的介質損耗角，當電源含有諧波時介質損耗角的物理意義不清晰，該方法將無法測得準確的介質損耗角，因此也無法體現電容器的損耗狀況，適用范圍小；(2)該方法所測得的電容器損耗結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，在電容器運行發熱過程中，其本體各處的溫度是不同的，各面的散熱系數也各不相同，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。

發明內容

本發明的目的是：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。

本發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，容器內灌滿比熱較小的絕緣液態介質，將電容器加電壓至測量狀態，開始計時，經過一段時間發現絕緣液態介質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，直至電容器和絕緣液態介質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液態介質的溫升值，根據電容器和絕緣液態介質的質量、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。

本發明的原理是：由于電容器中的損耗以絕緣液態介質損耗、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境介質的溫度。因此，在熱平衡條件下，電容器單位時間散發出的熱能就基本等于其損耗功率。基于這一點，本發明將損耗功率的測量轉化為熱能的測量，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。