4-86  一种脉冲电容器绝缘的无损检测方法

于成龙  何承基  姚永和

对脉冲电容器绝缘的检测，常用的耐压试验或测量介质损耗方法都不足以全面真实地反映绝缘状况。前者属破坏性试验，由于脉冲电容器本身的工作场强很高，绝缘裕度较小，因此高于工作电压的耐压试验很容易导致正常的电容器因绝缘击穿而损坏，且不能反映绝缘状况的渐进式劣化。介质损耗虽然也反映了绝缘微观上的变化，但主要反映了材料内的热效应；对于脉冲电容器而言，由于其不连续工作和有效工作时间短，由介质损耗导致的发热很小，因而对绝缘的损害可以忽略。

受绝缘装置中电场分布不均及绝缘材料的电气物理性能的影响，当电容器承受一定电压的时候，内部某处承受的场强大于其耐受场强后，就会在该处发生局部的、微小的放电。发生局部放电时，介质分解并产生气体，当产生的气体超过吸收强度后，就会形成气泡。由于气泡介电常数小且耐压低，容易击穿，故局部放电强度增大，这又使气泡继续增加，局部放电电压下降，局部放电的扩大逐渐导致绝缘的损坏。局部放电虽然不会立即引起击穿，但可以反映击穿的发展过程。因此，在脉冲电容器工作或保存过程中对其施加一定电压进行局部放电的检测，可能是判定其绝缘强度更有效的方法。而且局部放电测量是一种无损检测方法（不加超过工作电压的电压），对绝缘裕度小的脉冲电容器尤其有用。

由于直流条件下的局部放电无电压相位参考，脉冲重复率低，单个脉冲放电随机性强；加之电容器设备的电容量大，局部放电量导致的电压下降量低，因此局放信号较其他设备更小。鉴于上述原因，因此在脉冲电容器的局放测量中抗干扰和信号分离问题更为突出，尚缺乏普遍认可的有效方法。

应用传统的电脉冲检测法对我所高压脉冲电容器进行了局部放电测试（接线图见图1），由于屏蔽措施不具备，对环境噪声采取了回避的办法，对信号的分析以最大放电量和具有一定放电量的放电次数为准。

测试时选取了同一批次同一型号的新电容器和已进行不同放电次数试验的电容器进行直流局部放电对比试验。对于环境噪声采取回避的方法，即通过对比测试无局放电容器和待测高压储能电容器的局部放电统计图，认为环境噪声在测试的一小段时间内不变。通过大量试验发现干扰绝大部分集中在固定的相位，判断测试结果时将该相位的信息不予考虑，只考虑其余相位的局部放电信息，实际的直流局部放电本无放电相位之说，图2出现的相位角是由于测试仪器习惯上按交流标准设计和显示，因此相位角在本文仅具有参考意义，并无实际物理意义。

图2给出了新电容器和已经进行1 600次放电试验的同型号同批次电容器的最大局部放电量与相位统计图，该统计图按20 ms的周期将5 min的局部放电量信息叠加在一起形成的。图2的上半部分是测试当时的背景噪声测试图，图2的下半部分为该电容器加额定电压时的局部放电测试图。

从图2得到结论: (1)由图形比较，就能初步判断储能电容器的新旧或使用程度，判断出不同电容器的电气性能的优良；(2)具有一定放电次数的电容器与同型号同批次新电容器的局部放电统计参量有较大的区别，经过一定寿命试验后，由于电容器的绝缘介质老化，其最大放电量和具有一定放电量的放电次数都比新电容器大许多；(3)对已进行一定寿命试验的电容器以及不同贮存时间的同型号电容器进行直流局部放电试验，可建立最大和一定放电量的放电次数与寿命次数或贮存时间的关系，为电容器的质量判断提供定量依据。