高压电容器阻抗频响法是一种较为新颖的非破坏试验方法，典型优点在于可广泛应用于补偿电容器，耦合电容器，电力试验分压电容器等。阻抗频响法实质是对电容器内部分布参数的测试，具有灵敏度高，可做老化分析的特点。本篇通过对用于高压电容器阻抗频响法的原理和关键技术指标进行了分析，通过实证提出了针对不同容量和电压等级的电容器的试验带宽，对现场应用时采用的接线方式的影响进行讨论。 马铃薯曲奇标签：高压电容器 阻抗频响法 试验
0引言：
作为电力系统重要的容性设备，高压电容器应用较为广泛，包括提高电力稳定性的补偿电容器，进行电力试验的耦合电容器和分压电容器等，其容量从几十pF到数十uF不等。随着电容器现场故障率居高不下，电容器的测试检修越发受到重视，传统基于电容器测试的方法也受到挑战。另外，用于局部放电试验的分压耦合一体化电容器由于受到配套试验源的作用，规格不齐，尤其是分压耦合电容器还包括滤波回路时，其综合频率响应特性的非线性特性已经
对局部放电试验信号的正常获取构成了障碍。因此研究电容器的频响特征，不仅可用于补偿电容器的故障缺陷及老化分析，还可用于提升电力试验的一致性和规范性，为局部放电等绝缘试验的规范性操作提供帮助。 尽管频响法已经较为普遍应用在变压器绕组变形分析领域，但由于用于电容器的非容性成分占总阻抗比例较低，导致试验时容性电流较大，因此用于高压电容器的阻抗频响法对试验装置的要求较高，是一种功率型的频响测试法。
1 电容器的等效阻抗模型与频响测试方法
電容器由于其绝缘构造不同，等效阻抗模型有较大差异，一般将其等效为代表不同频率成分的RC支路构成。典型的阻抗频响特性曲线如下
如图1，电容器在固有谐振频率 处发生谐振，如实线所示。当绝缘特性发生改变时，谐振频率点会发生偏移，如两组虚线所示。谐振点偏移得越远，证实绝缘特性变化程度越大，这是基于阻抗频响分析用于电容器绝缘评估的基础。由此，建立参考图谱成为电容器绝缘缺陷以及进一步进行故障识别的第一步程序。正因此如此，基于阻抗频响分析法可为任意一只电容器建立特性阻抗数据库，为分析绝缘老化，容量下降提供依据。
2 补偿电容器阻抗频响法测试的频带范围
由于阻抗频响法是一种对高压电容器等效阻抗分布特性的描述，因此频率带宽对于分析电容器故障缺陷极为重要，频率太低，则电容器阻性成分较大，频率太高，电容器内部绝缘层或分支电容之间的连接点会形成较大成分的电感从而减少故障识别能力。阻抗频响法的宽频域阻抗图谱如下：
最佳试验频带范围介于 和 之间，低于 时逐渐呈现阻性，高于 时逐渐呈现容性。
由此确定最佳试验频率范围对于分析电容器绝缘老化情况至关重要。就参考文献【2】，【3】，其确定了针对大容量补偿电容器的频率范围0.1Hz-30kHz，该方案将阻性成分纳入试验范围，重点考虑电容器受湿度影响后的绝缘极化特性。而主要用于绝缘故障缺陷查及分析的，主要试验频率范围在1kHz以上。
3 其他非补偿电容器的阻抗频响特性
由于电容器用途不同，电压等级和电容量差别较大，不考虑其具体的绝缘介质，试验装置的电压和频带范围都不能采用统一量程。而且获取的阻抗频率特性不具备统一特征，一般
需要建立参考模型进行。
本篇重点针对工频耐压试验耦合分压电容器和超低频试验滤波耦合电容器进行了分析，如表1所示。
如表1数据，电容量较大时试验电压相应减少，但试验频带除了参考电容量外，还应考虑被试品的绝缘构造，当电容器为纯电容时，可以随着电容量增大缩短试验带宽，但当构造复杂时，应拓展试验带宽，现针对0.1Hz超低频试验的耦合滤波及分压一体化电容器结构简单分析如下：
由于超低频试验信号源采用逆变产生，一般逆变电源的控制频率在50k-200kHz之间，考虑到设计容量，电容器的滤波带宽一般设计在20-400kHz范围，滤波类型为π型和т型居多，
造纸废水处理工艺典型的阻抗频率特性如下：
超低频滤波电容器由于其构造复杂，如果展开频率测试，会产生多个谐振点，由此给分析滤波特性，电容器绝缘特性增加难度。
图4为频率范围1k-20MHz范围阻抗频率响应特性曲线
4 电容器阻抗频响测试方法讨论
电容器阻抗频响测试方法有四级法，向量阻抗法和谐振法，其中四级法因其硬件设计简单用得较为普遍，向量阻抗法由于需要内部参考信号源，设备造价高，一般用于实验室研究。谐振法具备高度灵活性，由于试验时采用了可调电抗器，因此可以较大程度的对谐振点的阻抗特性进行放大处理【3】，但谐振法由于采用的LC谐振原理，会产生过电压及其高次谐波影响，因此对采集装置要求较高。以上三种方法只是操作方式的差别，均能较灵敏的反应电容器阻抗频响的曲线过渡特性。
但基于阻抗频响的分析如果只观察阻抗模值的频率特性曲线则只能简单分析绝缘老化特性的变化，对于明显老化及故障特征时表现明显，如进行深入分析，如故障特征识别，绝缘稳定性分析等，则需要分析阻抗的向量特性。表2列出了典型的分析方法跑偏传感器
如表2分析，在电容器绝缘故障特征较为复杂或电容器购置复杂时，基于阻抗频响分析方法最好借助多种阻抗频响分析特性，包括奈奎斯特曲线，相位频谱，试验输出功率频谱等，但是基于多种曲线的分析依旧需要一定经验，累积典型故障图谱后进行故障识别。另外，基于前所述，建立独立电容器的参考阻抗频响曲线依旧是最重要的分析方法，利于研究电
容器绝缘变化趋势和绝缘老化机理。
风力发电汽车5 小结
矿用可移动式救生舱本篇对阻抗频响法用于电容器的绝缘故障分析的关键要素进行了分析，重点对试验频率带宽，绝缘分析方法及其测试方法进行了总结。本文对于试验装置的设计开发，线路补偿参数设计，绝缘耐受电压试验及现场应用都有一定帮助。但由于电容器用途较多，本篇仅针对高压补偿电容器和耦合分压电容器进行了分析，本篇提出的试验频率带宽只是一个典型参考值，实际应用时应进行调整。6 参考文献
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3. 幅频域综合分析法在高压电容器故障检测应用中的讨论
段军鹏 刘譞 胥均 王柳青 康勇 张建 张方荣 ，《电源技术应用》 2014年01期
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quid Media， The III Int. Symposium on Soil Water Measurement using Capacitance， Impedance and Time Domain Transmission Murcia （Spain）， 7-9 April 2010 8. DIRA700 寬频域容性储能响应分析系统技术文案，2013，成都高斯电子技术有限公司
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