串聯電容器冷負載試驗
Cold Duty Test
適用設備：電容器及電抗器 / 串聯電容器
串聯電容器冷負載試驗依 IEC 60143-1 §5.12 型式試驗，驗證單元於最低環境溫度起始下承受保護位準過電壓後接續過電流之能力。單元先冷卻至溫度分類最低溫度，取出後 10 分鐘內施加 U_EL 30 s，再施加 1.1 × U_lim（≥ 2.25 × Un）過電壓持 5～10 週波並與 U_EL 交替（t1 = 1.5～2 min，Figure 3），共 50 個過電壓週期，最後維持 U_EL 30 分鐘。U_EL = max(1.2 Un，最大 30 分鐘過載對應電壓)。合格判準：試驗前後電容量無顯著變化且差異小於相當於元件擊穿或內部熔絲動作者（依 §5.9.1 判讀）。
安全資訊 — 高風險
試驗將電容器單元先冷卻至溫度分類之最低溫度（介質溫度 ≤ 該最低值），取出後 10 分鐘內施加一連串工頻過電壓循環： 1.1 × U_lim（且至少 2.25 × Un）持續 5 至 10 週波，與 U_EL 交替，共 50 個過電壓週期，最後再維持 U_EL 30 分鐘。 過電壓遠高於額定 Un，電容器於低溫脆化狀態下承受高應力，介質擊穿、容器膨脹或漏油風險升高。 受測電容器儲存大量電能，過電壓循環期間保護電路失效可能造成過壓事故；取出冷凍設備時有低溫凍傷風險。
- 絕緣手套
- 防凍手套（取出冷凍設備時）
- 絕緣鞋
- 安全帽
- 面罩
- 接地棒
- 冷凍設備可將單元介質溫度降至溫度分類之最低溫度或更低
- 工頻試驗電源可輸出 substantially sinusoidal 過電壓，幅值達 1.1 × U_lim（≥ 2.25 × Un）
- 試驗回路適當阻尼，抑制超過規定工頻電壓之暫態
- U_EL 值已依 Clause 7 / §10.3.1 計算（取 1.2 × Un 與最大 30 分鐘過載對應電壓之較高者）
- 試驗前電容量已依 §5.3.1 量測並記錄介質溫度
- 備有自動斷電保護（擊穿或異常時切離）
- 單元介質溫度無法降至溫度分類最低值
- 取出冷凍設備後無法於 10 分鐘內開始施加電壓
- 試驗電源無法穩定維持 1.1 × U_lim 過電壓或回路阻尼不足
時序嚴格：取出冷凍設備後 10 分鐘內須先施加 U_EL 30 s，再進入過電壓循環。 過電壓循環為 1.1 × U_lim（至少 2.25 × Un）持 5～10 週波，不得中斷電壓即轉回 U_EL（Figure 3）維持 t1 = 1.5～2 min， 如此反覆直到完成 50 個過電壓週期，最後一個 1.1 × U_lim 週期後再維持 U_EL 達 30 分鐘。 U_EL 取 1.2 × Un 與最大 30 分鐘過載對應電壓兩者之較高者。
試驗接線圖
檢測四階段
型式試驗 (Type Test)
適用§5.12 型式試驗，驗證串聯電容器單元於最低環境溫度起始下承受保護位準過電壓後接續過電流之能力。
1. 試驗前依 §5.3.1 量測電容量，記錄介質溫度（§5.1.2）。 2. 計算 U_EL：取 1.2 × Un 與「系統擾動後最大 30 分鐘過載對應電壓」（Clause 7、§10.3.1）兩者之較高者。 3. 將單元置入冷凍設備，冷卻至介質溫度 ≤ 溫度分類之最低溫度。 4. 取出後 10 分鐘內，於端子間施加 U_EL 持續 30 s。 5. 施加過電壓 1.1 × U_lim（且至少 2.25 × Un）持 5 至 10 週波，工頻、substantially sinusoidal、回路適當阻尼。 6. 不中斷電壓，轉回 U_EL 維持 t1 = 1.5 min 至 2 min（Figure 3）。 7. 重複步驟 5～6，直到完成 50 個「1.1 × U_lim 後接 U_EL」之過電壓週期。 8. 最後一個 1.1 × U_lim 週期後，維持 U_EL 達 30 分鐘。 9. 試驗後依 §5.3.1 量測電容量，與試驗前值校正至相同介質溫度後比較。
- 起始條件：單元冷卻至溫度分類最低溫度（介質溫度 ≤ 該最低值）
- 取出後 10 分鐘內須先施加 U_EL 30 s
- 過電壓 1.1 × U_lim（≥ 2.25 × Un）持 5～10 週波，工頻 substantially sinusoidal、回路阻尼
- 共 50 個過電壓週期，期間 t1 = 1.5～2 min 維持 U_EL（Figure 3）
- 最後 1.1 × U_lim 週期後維持 U_EL 30 分鐘
- U_EL = max(1.2 × Un，最大 30 分鐘過載對應電壓)（Clause 7 / §10.3.1）
- U_lim = 限制電壓（CP-013）；保護位準對應 CP-012
執行頻率：產品型式認證時執行一次；設計變更或更高應力／duty 等級時重新執行
來源：IEC 60143-1 (2023), Clause 5.12
出廠試驗 (Routine Test)
不適用§5.12 為型式試驗，非每具執行之 routine test。
竣工試驗 (Commissioning)
不適用現場竣工不執行本試驗。
維護試驗 (Maintenance)
不適用本試驗為型式試驗，運轉中之過載／過電壓由保護與控制系統監測。
試驗設備
- 冷凍設備 — 可將單元介質溫度降至溫度分類之最低溫度或更低
- 工頻高壓試驗電源 — substantially sinusoidal，可輸出 1.1 × U_lim（≥ 2.25 × Un）過電壓，回路適當阻尼
- 電容量測量儀 — 依 §5.3.1，於 0.9 ～ 1.1 × Un 量測，排除諧波誤差，試驗前後用
- 介質溫度量測 — 解析度 ±0.5 K，確認冷卻達標與供電容量溫度校正（§5.1.2）
- 時序與電壓記錄器 — 記錄各過電壓週期之電壓幅值與時間（U_EL 30 s / 1.1 U_lim 5～10 週波 / t1 1.5～2 min / 末段 U_EL 30 min）
相關名詞
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