全膜电容器热稳定试验研究2————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：3全膜电容器热稳定试验研究严玉婷1，倪学锋2(1武汉大学99575班，武汉430072；2武汉高压研究所，武汉430074)摘要：全膜电容器由于绝缘性能优良，比特性远优于其它介质电容器。但正因为如此，其散热面积也远小于其它介质电容器。因此，其热的稳定特性并不一定就优于其它电容器。本文通过对电容器比例单元热稳定性能的试验研究，确定了内部最热点与外壳最热点的关系，为更好地做好电容器热稳定性能试验提供了参考依据。关键词：电容器；温升；介质损耗0前言由于全膜电容器优良的介电性能和比特性，近年来全膜电容器已获得越来越广泛的使用。大有替代其它介质电容器的势头。虽然全膜电容器的介质损耗小于膜纸电容器，但全膜电容器的体积和表面积也小于膜纸电容器。因此，全膜电容器的热稳定性能不一定就较膜纸电容器好，这一点已从耐久性试验和运行中得到证实。然而全膜电容器的热稳定试验一直无深入的试验研究，而一直沿用膜纸电容器的经验数据。由于全膜电容器同膜纸电容器相比，不仅介质变了，而且结构方式也变了。因此，其热过程显然是会有差别的，这种差别将直接影响热稳定试验的试验结果。本文通过在电容器内预埋热电偶和控制注入能量，找出了内部4最热点、外壳最热点等部分的温升值同介质损耗量间的相互关系。为科学、准确的进行全膜电容器的热稳定试验提供了参考依据。1试品准备试品以334kvar(尺寸360×180×670mm)电容器做参照，线性尺寸按1：2进行缩小。电容器模型尺寸为180×90×335mm。内部按全膜凸箔式结构绕制，绝缘电阻丝随某一面铝箔卷入，并引出两极用于外接。内部元件为4串12并。热电偶埋于从最顶端元件下数第16个元件和底部上数第32个元件之间，另一热电偶置于上层油中，外壳热电偶置于离底部1/2高处和2/3高处，另一热电偶测环境温度布置见图1所示。2试验过程由于试品是按334kvar的外尺寸1：2缩小，其表面积为真型334kvar电容器的1／4，散热能力是正比于表面积的。因此，注入试样的能量为真型电容器对应介质损耗的1／4。根据全膜电容器的制造水平，其介质损耗角正切值大多在0.01%～0.03%之间。因此，分别取介质损耗角为0.01%，0.02%，0.03%三个点进行试验研究。这时真型电容器的有功损耗和模型电容器的对应损耗如表1所示，试验中考虑到电容器允许运行电压为1.1UN及谐波、容差等的作用，试验中实际注入功率为表1值的1.35倍［2］。5环境因素考虑室温条件和温度类别上限值加5℃两种状况，温度类别按最常用的-40/B选取。试验过程为先室温条件下进行，后烘箱条件下进行，先介损小的进行，后进行介损大的试验，以避免电容器模型绝缘过早劣化。3试验结果及分析3.1室温条件下试验结果室温14℃，按1.35QN注入功率，试验结果如表2。3.2烘箱加热条件下试验结果烘箱内温度按温度类别上限加5℃进行升温，按1．35QN注入功率，试验结果如表3。3.3试验结果分析在这个试验中，有价值的数据是电容器内最热点同外壳最热点的关系。从表2、3中不难得出电容器内最热点与外壳最热点的温差值，如表4所示。从表4中不难看出，电容器内部最热点同外壳最热点的温差值并不是个常数，而是随着介损的增大而增大。从热传导公式中亦不难看出这一规律。式(1)是热传导公式：式中：Q—发热量；k—导热系数；dt／dz—在dz厚度材料上的温度变化值为dt；A—传导散热面积6以介损为0.01%时的电容器为例，外包7式中：d1、d2—外包封厚和油隙厚；由(2)式分别可计算出介损为0.02%、0.03%下的温差值分别为11.2℃和16.8℃。同室温条件下试验结果相比，计算结果偏小较多，但同烘箱内试验结果相比较接近。这主要是在室温条件下，外壳散热主要是对流散热，对流散热可用函数式(3)表示：Q=f(Δtαdβ)(3)温度随距离变化激剧变化，因此采用有尺寸的铂电阻(Φ3mm圆柱体)测温，所测得值偏小，致使测量所得温升值较计算值大，而烘箱中对流散热作用小于室温条件下，因此，所测温升值与计算值接近。另一现象是在温度较低时，电容器最热点与外壳最热...
