GB／T 17702-2021  电力电子电容器

GB/T177022021/IEC61071:2017

3.22 最大峰值电流 maximumpeakcurrent 1 可在连续运行中出现的最大重复峰值电流。 3.23 最大电流maximumcurrent ImX 连续运行时的最大方均根电流。 3.24 最大冲击电流 maximum surgecurrent 1， 由投切或系统中任何其他扰动所引起的非重复峰值电流，允许出现有限的次数，持续时门 周期。 3.25 脉冲频率pulsefrequency 周期电流脉冲的重复率。 3.26 电流脉冲宽度 current pulse width 电容器从一个电压值充电或放电到另一个电压值时的电流通过时间。 注：脉冲电流波形示例见附录A。 3.27 谐振频率 resonancefrequency f. 当电容器的阻抗达到最小值时的最低频率。 3.28 工作周期dutycycle 3.28.1 连续工作 continuousduty 电容器大部分时间处于热平衡状态的运行时间。 3.28.2 间歇工作intermittentduty 不连续的工作或在以“通/断”或“高/低”阶段及其持续时间来表示的变动负荷下的运行 3.29 热平衡thermal equilibrium 当在电容器外壳上或内部任一位置上测得的温度与在固定的环境温度、冷却及内部功圣 下等待非常长时间后达到的温度变化小于3K时电容器的一种状态。 3.30 热时间常数thermaltimeconstant 在环境温度、冷却或内部有功率损耗变化后电容器达到热平衡所需的测量时间。

3.39 电容器的等效串联电阻equivalentseriesresistanceofacapacitor Rs 一个有效电阻，当串联连接于一个理想电容器、其电容值与所探讨的电容器的电容值相等时，在规 定运行条件下，其产生的损耗功率与在电容器内消耗的有功功率相等。 3.40 串联电阻seriesresistance Rs 在规定运行条件下电容器导体的有效欧姆电阻。 3.41 最大损耗功率 maximumpowerloss Pmax 电容器可在最高外壳温度下运行的最大功率损耗。 3.42 最大损耗功率和最大电流下的最高频率 maximumfrequencyformaximumpowerlossandmaxi mum current f2 电容器在最大电流（Imx）下产生最大损耗功率（Pmx）时的频率。 注，对f。的鲜择向附显B的图B1

电子标准本文件给出了拟在下述条件下使用电容器的要求。

文件给出了拟在下述条件下使用电容器的要求。

：如果避拨超过 外绝缘的影响

.1.3最高运行温度（0.）

4.1.4强制冷却下的运行温度

如果电容器拟采用流动媒质的强制冷却，应遵守4.1.3中规定的运行温度条件。考到流体粘度， 应对冷却流体的最低人口温度进行规定。 规定冷却媒质的上限温度限值有两种方法：采用入口冷却流体温度或采用出口冷却流体温度。 除非另有协议，选用哪种方法应由电容器制造商决定。 对于入口方法，应对冷却媒质的流量进行规定

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非正常使用条件需要有附加测量，以确保即使在这种非正常使用条件下也 如果存在这类非正常的使用条件则应告知电容器制造商。 非正常使用条件包括： 非正常的机械冲击和振动； 冷却水带有腐蚀性和阻塞颗粒（海水、极硬水）； 冷却空气中的腐蚀性和磨损性颗粒； 冷却空气中的尘埃，特别是导电性尘埃； 爆炸性尘埃或气体； 油或水蒸气或腐蚀性物质； 核辐射； 非正常储存或运输温度； 非正常湿度（热带或亚热带地区）； 过量且快速的温度变化（超过5℃/h)或相对湿度变化（超过5%/h）)； 使用地海拔高于1000m； 叠加的电磁场； 过高的过电压，就超过第6章中给出的限值而言

本条款给出了电容器单元的试验要求。

除非对特定试验或测量另有规定，电容器电介质的温度应在十5℃～十35℃的范围内。如需校正 寸，参考温度应是十20℃，除非制造商和用户另有协议。 注：如果将未带电的电容器置于恒定的环境温度中经过足够的时间以达到热平衡状态，则可认为电介质温度与环 境温度相同。 交流试验和测量应在制造商所规定频率的基本正弦电压下进行

试验分为例行试验和型式试验。

例行试验包括： a) 密封性试验（5.8）； b) 外观检查（5.14.2)； c) 端子间电压试验（5.5.2)； d）端子与外壳间交流电压试验(5.6.1);

e）电容和tan测量（5.3)； f）内部放电器件试验（5.7）。 制造商应在交货之前对每台电容器进行例行试验。 如用户要求，应为用户提供详述以上试验结果的证明书， 试验顺序如上所示

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型式试验包括： a）机械试验（5.14)； b）端子间电压试验（5.5.3）； c）端子与外壳间交流电压试验（5.6.2）； d）冲击放电试验（5.9）； e）自愈性试验（5.11)； f）环境试验（5.13）； g）损耗角正切（tang）测量（5.4）； h）热稳定性试验（5.10）； i）内部放电器件试验（5.7）； j）谐振频率测量（5.12）； k）耐久性试验（5.15）； 1）熔丝的隔离试验（5.17）； m）破坏试验（5.16）。 型式试验旨在验证电容器设计的完善性及电容器在按本文件所述的条件下运行的适应性。 型式试验应由制造商进行，如用户要求，应为用户提供详述以上试验结果的证明书。 除非另有规定，每台拟进行型式试验的电容器试品均应首先通过所有的例行试验。 应对与合同规定完全相符或在相同或更为严的试验条件下所设计的电容器进行这些试验。 没有必要在同一台电容器试品上进行所有的型式试验

5.3电容和 tan 8 测量

电容及tan8应在制造商选定的电压和频率下测量。 所用方法应能排除由谐波或被测电容器外部附件诸如测量电路中的电抗器和隔直电路等所导致的 差。 应给出测量方法的准确度，且电容的准确度应优于0.2%，tan则应优于10%。 注：对于毫法级范围内的电容器，可采用较低的测量准确度。 电容测量应在端子间电压试验之后进行（见5.5）。 对于有内部熔丝的电容器，在电压试验之前也应进行电容测量。

5.3.2电容的允许偏差

如果没有其他规定，所测得的电容 差不应超过一10%~十10%。

5.3.3损耗角正切要求（tan）

电容器损耗角正切的有关要求可由制造商和用户协议确定。

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5.4损耗角正切(tan8）测量

5.4.1.2 交流电容器

电容器的损耗角正切（tan3)应在热稳定性试验（见5.10）结束时进行测量。测量电压和频率可由 制造商和用户协商确定

5.4.1.3直流电容器

测量应在热稳定性试验结束时在适合电容器额定值的交流电压下进行，但此电压应为U.的最高 值除以22，

5.4.2损耗角正切要求

应根据表1进行试验。

如果电容器拟用于间歇工作（见3.28.2)或短时工作，则表1中所示试验电压可以降低，其试验电压 值可由制造商和用户协商确定。 注：交流试验电压的频率为 50Hz或60Hz

每台电容器均应承受环境温度下5.5.1中的任一试验电压，历时10S。由制造商选择。 应既不发生永久性击穿也不发生闪络。 允许有自愈性击穿。 只要电压提高10%，持续时间就可减少至2S。 在单元全部元件并联的情况下，只要电容偏差仍然满足，则允许有内部元件熔丝动作。 注：例行试验拟进行一次。如果重复进行的话，宜以初始值的90%进行试验，除非制造商另有协议。

器应承受5.5.1中的任一试验电压，历时1min。

电容器应承受5.5.1中的任一试验电压，历时1min。

由制造商选择。 在端子间电压试验之后应进行电容和tan测量。

5.6端子与外壳间交流电压试验

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其所有端子均与外壳绝缘的单元应按照5.6.1使用相同电压值进行试验，但持续时间为1min。有 绝缘外壳的电容器在试验期间应在其周围紧紧包裹一层金属箔，金属箔应连接到试验电源的一个端 子上：

5.7内部放电器件试验

内部放电器件的电阻（若有)应用测量电阻或测量自放电速率的方法来检验。 应在5.5的电压试验之后进行试验。

应对单元（处于未喷漆状态）进行一项能够有效检测出外壳和端子渗漏的试验。试验程序由制造商 决定。 如果制造商未规定程序，下述试验程序适用。 将未带电的电容器单元整体加热到一个至少为最高运行温度加上5℃的温度，在此温度下应保持 至少三倍的热时间常数，但不少于2h。 不应出现渗漏。建议使用适当的检测器。 电容器的渗漏处可通过目测来检查。 电容器单元的试验位置应根据制造商和用户之间的协议确定，并考虑到装置的使用位置。 注，加果电容渠不包念滋床材料具否进行试瑜由制流 抽进得

应使用直流电源对单元充电，然后通过尽可能靠近电容器的短路装置放电，应对单元进行5次这 的放电。 试验之后，应对单元进行端子间电压试验（见5.5）

应在（冲击）放电试验之前和电压试验之后进行电容测量。 两次测得值之差应不大于相当于一个元件击穿或一只内部熔丝熔断之量。 对于自愈式电容器，电容变化应在士1%范围内。 应核对公式：

tano试验之后的值； tang。 试验之前的值。 对于没有规定冲击电流限值的电容器（抗短路电容器），冲击放电试验的试验电压应等于1.1U或 1.1UNDC。 对于试验电压高于1.1U~或1.1UNDc，应由制造商和用户协商确定。 然而，如果规定了最大冲击电流，则应通过降低充电电压和/或增大放电回路的阻抗使放电电流调 整到

试验在交流电容器和直流电容器上均需要进行，并提供关于被试电容器的下列信息： a）确定电容器在过负荷条件下的热稳定性 b）电容器使其能够进行可再现的损耗测量的条件

5.10.2 测量程序

应将电容器单元放置在一密闭箱中，其中冷却温度为： a）对于自然冷却，为电容器可在Pmx稳定状态下运行的冷却空气温度（amb）加5℃； b）对于强制冷却，为电容器可在Pmx稳定状态下运行的规定出口冷却温度加5℃。 当电容器的所有部位均达到冷却媒质的温度之后，应对电容器施加实际正弦交流电压至少48h。 在试验过程中，电压值和频率应保持恒定。 电源条件如图B.1所示，功率等于1.21Pmx。 对于单一频率的纯交流电容器，以最大无功功率为基准来进行计算，并确定试验条件。热稳定性访 验宜按无功功率Qtest=1.21Q[Qtest=1.21（U~）"/2×wC]，即等同于1.21Pmax进行。 在试验的最后6h期间，应对外壳接近顶部处的温度至少测量4次，在这整个6h期间内，温升的增 加量不应超过1K。 如果观察到变化量较大，可继续进行试验直到在6h期间的连续4次测量均满足以上条件。 试验前后，均应在5.1.2中给出的试验温度范围内测量电容，且应将两次测量值校正到同一电介质 温度。 对于非自愈式电容器，两次测量值之差应小于相当于一个元件击穿或一只内部熔丝动作之量。 对于自愈式电容器，电容值变化应在士1%范围内。 在试验结束时，应进行tan测量（见5.4.1）。 应核对下列公式：

式中： tan一试验之后的值； tan。一试验之前的值。 注1：在检验电容器的tan和温度条件是否满足要求时，需要考虑在试验期间的电压、频率和冷却媒质温度的波 动。鉴于此原因，可绘制这些参数和外壳温度与时间的函数曲线。 注2：如果损耗功率保持在1.21Pmx，可根据制造商和用户的协议，使用非正弦电压进行试验。 注3：试验并不代表最终应用。

试验旨在验证自愈性工艺。试验仅适用于自愈式电容器，只要被试元件与单元中的元件相同且元 件条件与单元中的元件条件相似，试验可在一个完整单元上、独立元件上或者作为单元部件的一组元件 上进行。由制造商选择。 电容器单元或元件应承受历时10s的直流电压，其电压值为1.1倍的非周期冲击电压(U.），或等于 例行试验电压（对于交流电容器为2.15UN，直流电容器为1.5UNpc），选两者之中较高者。 如果本次试验期间发生的击穿少于5次，则应缓慢升高电压直到从试验开始起发生5次击穿为止， 或直到电压达到2.5倍的额定电压。 如果当电压达到2.5U~或2.5UNDc时，10s内发生的击穿少于5次，则应结束试验。 试验前后，均应测量电容和tan。电容值的变化应小于0.5%。 应核对下列公式：

式中： tan 试验之后的值； tan. 试验之前的值。

可从附录C的图C.1、图C.2和图C.3中给出的两个示例中选择适当的测量方法。 并非所有的应用都需要进行此项测量。 注1：从谐振频率计算得出的自感值不能大于制造商和用户协商之值。 注2：现代设备可要求电容器具备非常低的自感值以便正常运行

5.13.2恒定湿热试验

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5.14.1端子机械试验

按照表2进行端子强度试验。

且测检查电容器的表面、标志和外形尺寸。

5.14.3振动和冲击

耐久性试验应在一个完整单元或模型电容器上进行

5.15.2试验前单元的预处理

单元应在温度不低于十10℃的静止空气中耐受1.1U或1.1UDc的电压，历时16h～24h。应允 许单元在预处理后在室温下冷却并达到热平衡。 注：此项程序由制造商选择决定。

单元应在5.1.2所述的试验条件下接5.3测量电容值和tan8，应记录测量期间的环境温度。

5.15.4耐久性试验

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将试验箱加热至接近于试验温度。 应将试验单元放入试验箱中，并按照表3在合适的条件下通电。交流电容器和直流电容器应按制 造商的规定进行相应的试验。当单元已达到试验温度时，调节冷却/加热条件以确保其稳定在试验温 度。在初始稳定后，不允许改变冷却/加热条件。 在最大连续运行条件下，即排除短时和异常条件，试验温度为最高外壳温度（0mx）。 应施加试验电压U.（等于UnDc的纯直流电压乘以加速因数或峰值电压等于U交流正弦电压乘以 加速因数）。 可由制造商根据表3选取不同的加速因数/试验时间。在耐久性试验的中途应使电容器断电，在环 境温度下的静止空气中使其冷却，并按照5.9对其进行1000次冲击放电，但是峰值电流为1.4I，I为最 大峰值电流（见3.22）。 放电频率应由制造商决定。 1000次冲击放电后，应再次对电容器通电以完成试验

试验中的条件可与使用条件有所不同，例如，50Hz或60Hz可用于所有交流电容器。 如果外壳温度超过日，则应使用附加冷却。 对于由用户和制造商商定的门极可关断晶闸管（GTO)用的阻尼电容器，可由用于交流电容器的纹 的)U,=U,=(1.25或1.35)U%进行试验，

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由于试验时间长，充许中断试验电压。 中断期间，单元应保持在受控环境中。如果试验箱断电，应 在建立环境试验温度12h后再次给单元通电 注，试验的目的不是预测电容器的差命,而是显示电容器在严酷条件下的工作能九

5.15.5最终电容和tan测量

在完成耐久性试验后的两天内，按照5.3所述进行测量。最终测量的环境温度与初次测 环境温度偏差应在士2℃范围内

.15.3和5.15.5 直的3%。应记录损耗角正切， 如果单元/电容器出现故障，允 许再次出现故障

安全系统类型与破坏试

5.16.2交流电容器试验顺序

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试验应在电容器单元上进行。 当制造商明确说明时，可使用已通过耐久性试验的电容器。 试验原理即通过一具有高内阻抗的直流电源来加速元件损坏，井随后检查电容器在施加交流电压 性能。无内部熔丝的非自愈式电容器可按5.17.4的程序来加速损坏。由制造商选择。电容器应 在一个具有循环空气的烘箱中，其温度等于电容器运行温度的最高环境温度。 当电容器的各个部位均达到烘箱的温度时，应按照图1中所示的电路进行以下试验程序。如果电 由过压力检测器保护，则使用由过压力检测器控制的断路器而不使用图1中的熔断器。交流电容 验程序如下： a）选择开关H和K分别置于位置1和"a”，将交流电压源N整定为1.3Un并记录电容器电流； b）将直流电压源T整定到制造商规定的电压和短路电流值，将开关H置于位置2； 按照制造商的要求，将开关H置于位置3，开关K置于位置“b”，以便在一个给定期间保持施 加在电容器上的直流试验电压； d）开关K随后再次置于位置a”，以便对电容器施加历时5min的交流试验电压，并再次记录 电流。 可获得下列条件： 1）电流表I和电压表U均指示零：在这种情况下，应检查熔断器F或检查过压力检测器的状态： 如果熔断器F已熔断，则应予以更换。然后对电容器施加电压N，如果熔断器再次熔断或者 过压力检测器已经动作，则中断程序。 如果熔断器F没有熔断或过压力检测器还未动作，则仅使用开关K继续进行如c)和d)项规 定的在电容器上施加电压T和电压N的试验程序。 2）电流表I指示的电流为零，且电压表U指示1.3U：在这种情况下，中断程序。 3）电流表I指示的电流大于零：这种情况下，继续接照b)、c)和d)项进行各项试验程序。 如果在重复这一程序多次之后，剩余电容大于零，或在采用熔断隔离设计的自愈式电容器的情况下 初始值的10%，则可使用另一台试品，和/或提高试验电压并延长试验时间，或使单元承受一个外 操作过压力直到隔离器或过压力检测器动作。这一压力值应由制造商给定。 当程序中断时，将电容器冷却至环境温度且按照5.5和5.6进行端子间和端子与外壳间交流电压试 如果过压力检测器已动作，则无需进行端子间电压试验。应对在冷却至环境温度后的检测器状态 记录。

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注2：如来电容器单元太大 用和用户协商进行试验。 注3：对于无保护的电容器，发生爆炸的风险与短 舒续时间有关 用户可提供理论信息，而制造商可声明It排水标准规范范本，这 助设计人员合理地估计爆炸的风险

5.16.3直流电容器试验顺序

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标引序号说明： 一高电压、大电流直流发生器； 一被试试品； 逆变器、晶闸管、电感器

涂料标准规范范本标引序号说明： 高电压、小电流(300mA)直流发生器； 低电压、大电流交流发生器； 低电压整流桥； 阻塞高压整流器； 短路电流调整器； 被试试品。

图2直流电压源N—类型1