摘要：为了满足电力电容器日益增长的市场需求，降低电力电容器因出厂试验不当造成的潜在“内伤”，减轻和杜绝电力电容器在电网长时间带电运行的情况下进一步将“内伤”扩大，防止演变为电气事故。作者通过理论计算和试验，在确保满足相关标准和保证试验可靠的前提下，对串联、直流和并联电力电容器的出厂试验环节进行对比分析，通过缩短串联和直流电力电容器耐压试验放电环节的时间，来降低长时间的直流耐压试验对产品寿命造成的影响，与此同时随着试验时间的减少，提升了产品试验效率，降低了生产成本。
关键词：电容器试验；放电电阻；
一、引言
当前随着我国电网的蓬勃发展，高电压输电建设突飞猛进，特高电压长距离输电已成为我国电网建设的重要标志，电力电容器在改善电力系统的电能质量和提高输电线路输电能力方面有着重要的作用，是电力系统的重要电力设备。
电力电容器主要应用于电力输配电系统、高电压试验装置、工业生产设备及现代科学技术装备等方面。它是由任意两块金属导体，中间用绝缘介质隔开，即构成一个电容器。电容器电容的大小，由其几何尺寸和两极板间绝缘介质的特性来决定。当电容器在交流电压下使用时，常以其无功功率表示电容器的容量，单位为乏或千乏。
现在随着工业化自动化的不断推进，电力电容器行业竞争日益激烈，客户要求产品价格低还要质量高，这就造成生产企业必须不断改进以适应市场变化，在此形势下，使用自动化装置和提高生产效率无疑成了一个重要的解决方案。
我公司是生产电力电容器的制造型企业，由于我们的电力电容器出厂试验是在全自动智能试验线上进行的，经过使用发现在直流及串联电力电容器出厂试验中其放电速度耗时远比并联电力电容器的耗时多，不仅效率低，而且耐压试验时间的长短对电力电容器产品本身构成潜在风险，为后续电力电容器在电网中的运行和寿命构成隐患。
正是基于这一考虑，为降低和消除产品隐患，提高我公司电力电容器自动化试验效率，进行如下研究。
二、串联和直流电力电容器试验效率提升研究
按照相关国家和行业标准，电力电容器出厂试验包含电容测量、电容器损耗角正切值测量、端子间耐压试验、端子对外壳交流耐压试验、局部放电试验、内部熔丝放电试验、放电器件试验、密封性试验 。 当前我公司除了密封性试验在其他工序进行外，其余的7项试验项目已经全部实现全自动智能测试操作，并分布到不同的5个试验工位同步进行各项试验测试。
经过一段时间的使用发现，同样是电力电容器产品，直流和串联电力电容器的出厂试验耗时远远超过并联电力电容器的耗时。熟悉电气试验的人都知道，电气试验一般来说试验条件都是比较苛刻的，虽然这是对产品性能的检验的一种手段，但毕竟试验不是在额定工况下进行的，试验时间（尤其是耐压试验和放电试验）过长，会对产品本身直接构成潜在风险——即直流和串联产品在试验线的耐压试验中试验时间过长会对产品寿命存在不可逆的影响，甚至发生击穿的概率大大增加。
(一) 背景
从罗列的几种典型型号产品的测试数据统计来看（图1），直流和串联产品的试验时间基本上比交流产品要多出60秒。2018和2019年我公司年平均生产电容器约5万余台，直流和串联产品比交流产品的数量约为1:5，也就是说，每年如果生产1万台直流和串联产品，要多耗时600000秒，如果将600000秒结余下来用来试验交流产品，则可节约近3000台的试验产能（600000/201.7=2975台）。
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图1 典型型号产品测试耗时数据
(二)设计思路及具体方案
由于国家标准GB/T 20993-2012《高压直流输电系统用直流滤波电力电容器及中性母线冲击电力电容器》、GB/T 6115.1-2008《电力系统用串联电力电容器 第1部分：总则》要求，串联电力电容器及直流电力电容器在进行出厂试验时需要进行直流耐压试验。
鉴于以上标准和实际的试验情况进行分析：
1.首先国家标准和电力行业相关标准，对产品的试验和耐压时间均进行了规定，不可能缩短，否则不符合标准要求。
2.提升试验装置升压速率；
3.缩短产品放电时间。
显然1是不能实现的，那么从2考虑，如果提升升压速率，一方面受到升压设备自身性能的影响，另一方面升压速率过快，容易发生过冲（就像惯性一样），导致产品承受的瞬间电压高于实际值，对产品本身质量有不可逆的潜在影响。
照此来看，缩短直流和串联电力电容器试验后的放电时间是比较理想的办法，但由于电力电容器在制造过程中本身附带有放电电阻，加上电阻和电容器损耗角正切值呈反比关系，所以在电力电容器本体上就形成了鱼与熊掌不可兼得的局面。
既然从电力电容器产品本体上不能做改动，就需要考虑利用外部手段进行解决——使放电电阻变小。
方案原理：考虑在试验回路中并联电阻，减小放电电阻阻值，缩短放电时间。
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图3更改后 直流和串联产品试验电路
(三)增加放电电阻的具体举措和解决方法
从设计方案中可以看出，要想提高放电速率降低产品放电时间，就应该想方设法使放电电阻尽可能的减少，我本着节约和变废为宝的宗旨，利用公司现存的呆滞或拆卸下来的放电电阻制作工装，具体计算如下
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经上述计算新电阻工装就利用仓库呆滞物料额定电阻0.9MΩ，额定电压 3kV并进行组装连接后再并入试验装置的回路中。
(四)装置变更前后的实验结果对比
1.从图10未连接工装前的测试系统数据可以看出，测试时间为4分22秒，即262s；
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图4 未连接工装前测试
2. 从图11增加工装（测试系统中并联新电阻）后的测试系统数据可以看出，测试时间为3分17秒，即197s;
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图5 增加工装后测试
本人通过在直流/串联电力电容器试验回路中并联放电电阻的做法，缩短了电力电容器试验的放电时间，提升了试验效率。放电时间的缩短等于变相的也减小了产品极间耐压时间（直流产品极间耐压试验为4.3Un），从根本上减轻了极间耐压试验对产品造成的潜在风险。
改善后, 直流/串联电力电容器试验时间从原来的262s减少到197s，单台试验节约时间65s，按照我公司全年10000台的直流产品产量，即可节约10000min/60/8=20.83个工作日的试验产能。
三、结论
通过以上的研究，实施试验改造之后，大大提升了产品试验效率，并提高了产品质量和可靠性，降低了因试验给产品造成的安全隐患。
直流/串联电力电容器的试验时间从原来的262s减少到197s，单台试验节约时间65s,即1min，按照我公司全年10000台的直流产品产量，即可节约10000min/60/8=20.83个工作日的试验产能，利用节约出来的时间可以多试验电力电容器3000余台。
四、引用标准
GB/T 20993-2012《高压直流输电系统用直流滤波电力电容器及中性母线冲击电力电容器》
GB/T 6115.1-2008《电力系统用串联电力电容器 第1部分：总则》
【参考文献】
[1],周存和 著《我国电力电容器技术进步方向初探》. 广西科学技术出版社，2015.
[2],电力行业电力电容器标准化技术委员会 著《并联电力电容器装置技术及应用》. 中国电力出版社, 2011.