本发明涉及电力电容器可靠性检测领域，具体涉及一种高压并联电容器加速老化试验方法。
背景技术：
随着我国建设的超高压、特高压直流输电线路越来越多，电力电容器作为无功补偿装置，其可靠性越来越引起重视。目前，现用电力电容器的寿命试验一般是按照国标《标称电压1kv以上交流电力系统用并联电容器第2部分耐久性试验》进行的。标准中具体操作是将三台电力电容器温度稳定在60℃后，施加1.40un持续运行1000h，或者施加1.25un，持续运行3000h。验收准则是两单元试验时不发生击穿，三单元试验时允许有一单元击穿。没发生击穿即试验完毕后测得的电容量与初测电容量之差应小于相当于一个元件击穿或一根内部熔丝动作之量。标准中应力施加方式为恒加应力，这种施加方式由于其比较容易进行，且其估计精度较高而比较常见。但这种耐久性评估方法因其应力固定不变，导致加速试验时间较长，费用贵。
随着科学技术的发展，由于产品结构不断优化，所用原材料不断革新，寿命也不断提高；另一方面由于行业竞争激烈，新产品从研发到应用的周期也相应缩短，迫切需要压缩新产品的试验时间，这就要求可以快速的评估产品的可靠性(耐久性)。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高压并联电容器加速老化试验方法，用于解决现有技术的问题，本发明能够缩短评价高压并联电容器可靠性试验的时间，减少其花费。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高压并联电容器加速老化试验方法，包括以下步骤：
步骤1：抽取若干电容器元件放置在密封的油槽中，向油槽中充注绝缘油后，放置在温度可调可控的烘箱中；
步骤2：对电容器元件依次施加若干时间阶段的温度和电压，电压随时间阶段的增加逐步升高，而温度随时间阶段的增加逐步降低；
步骤3：当步骤2运行结束后，统计电容器元件击穿数量，若电容器元件击穿数量小于抽样电容器元件的三分之一，则通过加速老化试验，若电容器元件击穿数量大于等于抽样电容器元件的三分之一，则不通过加速老化试验。
进一步地，步骤2中对电容器元件依次施加五个时间阶段的温度和电压，五个时间阶段分别如下：第一时间阶段施加84～90℃和1.26～1.34une；第二时间阶段施加79～83℃和1.46～1.54une；第三时间阶段施加74～78℃和1.66～1.74une；第四时间阶段施加69～73℃和1.86～1.94une；第五时间阶段施加66～68℃和2.06～2.14une。
进一步地，步骤2中每个时间阶段的运行时间为22.4h～38.1h。
进一步地，步骤2中对电容器元件依次施加五个时间阶段的温度和电压，五个时间阶段分别如下：第一时间阶段施加85℃和1.3une；第二时间阶段施加80℃和1.5une；第三时间阶段施加75℃和1.7une；第四时间阶段施加70℃和1.9une；第五时间阶段施加67℃和2.1une。
进一步地，步骤2中每个时间阶段的运行时间为30.7h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明是通过对电容器元件施加步加应力进行加速老化试验，然后通过经验公式判断电力电容器可靠性，试验时间大大缩短，仅为国标要求的试验时间七分之一，另外本发明运用电容器元件代替单元电容器，元件的体积较小，方便操作，对烘箱等测试资源的要求较低，且只需简单的试验环境，因此本发明能够大大降低试验难度、试验成本，提高试验效率。
进一步地，由于浸于油槽的电容器元件本身温度就会随电压升高而升高，而升高的温度难以量化，为此，本发明在阶梯式升高电压的同时阶梯式降低温度，相比于两种应力同时随时间而阶段上升，这种施加方式更有利于整个老化过程中应力施加的均衡化。
附图说明
图1为元件上施加电压-时间图；
图2为元件上施加温度-时间图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细描述：
本发明为了缩短评价高压并联电容器可靠性试验的时间，减少其花费，采用以下加速老化方法予以实现：(1)改变应力施加方式，由恒加应力变成步加应力，且两种不同应力一个步加上升，同时另一个步加下降。(2)从单元电容器进行试验，变成由其主要组成部分电容器元件进行试验。
现有的产品可靠性评价方法采用恒加应力寿命试验方法，这种加速方法较为常用。例如，在针对电力电容器产品进行恒定应力寿命试验时，其施加的温度和电压恒定不变。本发明是采用步加应力进行试验，即在试验时间内，温度和电压呈阶梯型增加或减小。
对高压并联电容器可靠性影响最大的两个因素是温度和电压，这即为两个应力。本发明是下降阶梯式施加温度，同时上升阶梯式施加电压来实现加速老化的。虽为下降阶梯式施加温度，但施加的最低温度仍大于实际运行温度，也为加速应力。
本发明施加的温度为外部环境温度，基于浸于油槽的电容器元件本身温度就会随电压升高而升高，而升高的温度难以量化，为了弱化这部分的影响，使应力施加在整个过程均衡化，所以采用下降阶梯式施加温度，同时上升阶梯式施加电压这种施加方式。
步加应力的施加，对可靠性的影响是每个时间段的累加，步加试验计算公式为
式1中δτi表示在电压ui的i阶段上的试验持续时间；α为加速指数，此数为经验指数，结合应用最小二乘法，本发明中α选取7.6；τ1—电容器在额定电压u1下的运行寿命；θn—额定运行状态下的介质温度，单位为℃；θs—加速寿命试验时的介质温度，单位为℃。
根据上述经验，本发明中先确定了各段施加的电压及温度，要求其可靠性为40年，从而求出各段的试验时间。
试验最高温度的确定是基于保证老化机理不变的考虑，制造电力电容器的主材在90℃以下老化机理不变，所以最高温度小于90℃。
本发明选用电容器元件作为试验对象而非单元电容器，是因为浸渍绝缘油的电容器元件是影响单元电容器可靠性的决定部件，可代替单元电容器节省费用，此外电容器元件的温度较体积大的单元电容器好控制，元件温度可以在短时间内稳定下来。
综上所述，一种电力电容器加速老化的试验方法，包括以下步骤：
步骤1，电容器元件放置在密封的油槽，油槽中充注苄基甲苯绝缘油后，放置在温度可调可控的烘箱中，设定的烘箱温度变化范围在66～90℃；
步骤2，给抽样电容器元件依次同时施加如下电压和温度条件：1.26～1.34une和84～90℃，1.46～1.54une和79～83℃，1.66～1.74une和74～78℃，1.86～1.94une和69～73℃，2.06～2.14une和66～68℃；各段的运行时间均为22.4h～38.1h；
步骤3，统计电容器元件击穿数量，电容器元件击穿数量小于抽样电容器元件三分之一，则通过加速老化试验。
本发明优选方案是，步骤2中给抽样电容器元件依次同时施加如下电压和温度条件：1.3une和85℃，1.5une和80℃，1.7une和75℃，1.9une和70℃，2.1une和67℃，各段的运行时间均为30.7h，总时长为153.5h。
图1为元件上施加电压-时间图，从图上可以看出，随着连续的等长的时间变化，电压呈等间隔阶梯型升高。图2为元件上施加温度-时间图，从图上可以看出，随着连续的等长的时间变化，温度呈等间隔阶梯型降低。图1和图2的时间是一致的，因为是电压和温度两种应力同时施加。
下面结合实施例对本发明做详细描述：
实施例1
一种高压并联电容器加速老化试验方法，包括如下步骤：
a、选取用来制作高压并联电容器一个固定产品型号的元件作为试验对象，随机抽取60个元件，测量并记录其进行试验前的电容。
b、随后将元件放置于油槽中，油槽中充注苄基甲苯绝缘油后，放置在温度可控可调的烘箱中。
c、设置烘箱温度为85℃，待元件温度在85℃稳定后，随即施加1.3une的电压，时间持续30.7h，结束后，测量并记录其电容，如果电容减少，说明有元件击穿，拆除元件并记录拆除元件数量，剩余元件继续试验。
d、调控烘箱温度为80℃，待元件温度在80℃稳定后，随即施加1.5une的电压，时间持续30.7h，结束后，测量并记录其电容，如果电容减少，说明有元件击穿，拆除元件并记录拆除元件数量，剩余元件继续试验。
e、调控烘箱温度为75℃，待元件温度在75℃稳定后，随即施加1.7une的电压，时间持续30.7h，结束后，测量并记录其电容，如果电容减少，说明有元件击穿，拆除元件并记录拆除元件数量，剩余元件继续试验。
f、调控烘箱温度为70℃，待元件温度在70℃稳定后，随即施加1.9une的电压，时间持续30.7h，结束后，测量并记录其电容，如果电容减少，说明有元件击穿，拆除元件并记录拆除元件数量，剩余元件继续试验。
g、调控烘箱温度为67℃，待元件温度在67℃稳定后，随即施加2.1une的电压，时间持续30.7h，结束后，测量并记录其电容，如果电容减少，说明有元件击穿，拆除元件并记录拆除元件数量，试验结束。
h、统计总共击穿的元件数量，若元件数量小于20，则通过加速老化试验。
实施例2
一种高压并联电容器加速老化试验方法，包括如下步骤：
a、选取用来制作高压并联电容器一个固定产品型号的元件作为试验对象，随机抽取60个元件，测量并记录其进行试验前的电容。
b、随后将元件放置于油槽中，油槽中充注苄基甲苯绝缘油后，放置在温度可控可调的烘箱中。
c、设置烘箱温度为84℃，待元件温度在84℃稳定后，随即施加1.26une的电压，时间持续38.1h，结束后，测量并记录其电容，如果电容减少，说明有元件击穿，拆除元件并记录拆除元件数量，剩余元件继续试验。
d、调控烘箱温度为79℃，待元件温度在79℃稳定后，随即施加1.46une的电压，时间持续38.1h，结束后，测量并记录其电容，如果电容减少，说明有元件击穿，拆除元件并记录拆除元件数量，剩余元件继续试验。
e、调控烘箱温度为74℃，待元件温度在74℃稳定后，随即施加1.66une的电压，时间持续38.1h，结束后，测量并记录其电容，如果电容减少，说明有元件击穿，拆除元件并记录拆除元件数量，剩余元件继续试验。
f、调控烘箱温度为69℃，待元件温度在69℃稳定后，随即施加1.86une的电压，时间持续38.1h，结束后，测量并记录其电容，如果电容减少，说明有元件击穿，拆除元件并记录拆除元件数量，剩余元件继续试验。
g、调控烘箱温度为66℃，待元件温度在66℃稳定后，随即施加2.06une的电压，时间持续38.1h，结束后，测量并记录其电容，如果电容减少，说明有元件击穿，拆除元件并记录拆除元件数量，试验结束。
h、统计总共击穿的元件数量，若元件数量小于20，则通过加速老化试验。
实施例3
一种高压并联电容器加速老化试验方法，包括如下步骤：
a、选取用来制作高压并联电容器一个固定产品型号的元件作为试验对象，随机抽取60个元件，测量并记录其进行试验前的电容。
b、随后将元件放置于油槽，油槽中充注苄基甲苯绝缘油后，放置在温度可控可调的烘箱中。
c、设置烘箱温度为90℃，待元件温度在90℃稳定后，随即施加1.34une的电压，时间持续22.4h，结束后，测量并记录其电容，如果电容减少，说明有元件击穿，拆除元件并记录拆除元件数量，剩余元件继续试验。
d、调控烘箱温度为83℃，待元件温度在83℃稳定后，随即施加1.54une的电压，时间持续22.4h，结束后，测量并记录其电容，如果电容减少，说明有元件击穿，拆除元件并记录拆除元件数量，剩余元件继续试验。
e、调控烘箱温度为78℃，待元件温度在78℃稳定后，随即施加1.74une的电压，时间持续22.4h，结束后，测量并记录其电容，如果电容减少，说明有元件击穿，拆除元件并记录拆除元件数量，剩余元件继续试验。
f、调控烘箱温度为73℃，待元件温度在73℃稳定后，随即施加1.94une的电压，时间持续22.4h，结束后，测量并记录其电容，如果电容减少，说明有元件击穿，拆除元件并记录拆除元件数量，剩余元件继续试验。
g、调控烘箱温度为68℃，待元件温度在68℃稳定后，随即施加2.14une的电压，时间持续22.4h，结束后，测量并记录其电容，如果电容减少，说明有元件击穿，拆除元件并记录拆除元件数量，试验结束。
h、统计总共击穿的元件数量，若元件数量小于20，则通过加速老化试验。