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技術(shù)文章

并聯(lián)電力電容器

 
下面對(duì)電力電容器的主要部件作一些介紹:
(1)元件
元件是電力電容器的基本電容單元,它是由電介質(zhì)和被它隔開的電極所構(gòu)成的部件。高壓并聯(lián)電力電容器中的元件通常由兩張鋁箔作極板、中間夾多層薄層固體介質(zhì)卷繞后壓扁而成。隱箔插引線片結(jié)構(gòu)是電力電容器元件的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),其極板利用率高,使元件及引線片引出部位局部電場集中,在過電壓的作用下,電場集中的地方會(huì)首先發(fā)生局部放電。為了防止早期損壞,電力電容器只能在較低的電場強(qiáng)度下工作。鋁箔凸出折邊結(jié)構(gòu)是針對(duì)隱箔插引線片結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)而作出改進(jìn)的一種結(jié)構(gòu)。兩張鋁箔分別向一邊凸出于固體介質(zhì)層之外,鋁箔的另一邊則向內(nèi)折邊,處于固體介質(zhì)層邊緣之內(nèi)。元件不插引線片,而由凸出的鋁箔引出和導(dǎo)入電流。這樣就可基本消除邊緣鋁箔和引線片的毛刺和尖角對(duì)局部電場分布的**影響,使電力電容器元件的局部放電起始、熄滅電壓和擊穿電壓得到提高。由于與插引線片結(jié)構(gòu)比較,所以這種結(jié)構(gòu)的電力電容器的損耗更低。鋁箔凸出折邊結(jié)構(gòu)的元件,其局部放電起始場強(qiáng)比不折邊的元件高23%~43%。
美國Cooper公司從上世紀(jì)90年代開始采用經(jīng)激光分切的鋁箔設(shè)計(jì)、制造電力電容器。鋁箔經(jīng)激光分切后,邊緣呈圓柱。這種構(gòu)造同樣有利于降低鋁箔邊緣部位電介質(zhì)和電場強(qiáng)度,從而提高電力電容器的電氣性能。
(2)套管和導(dǎo)電桿
線路端子采用瓷質(zhì)的油絕緣套管,外部采取多個(gè)傘裙的形式以增長爬電距離。表面涂釉燒結(jié),其機(jī)械強(qiáng)度、工頻擊穿電壓、外表干閃絡(luò)、濕閃絡(luò)和內(nèi)腔油中閃絡(luò)距離均應(yīng)在套管設(shè)計(jì)時(shí)予以充分考慮。載流導(dǎo)體即導(dǎo)電桿采用銅棒,導(dǎo)電桿上端有螺紋,下端焊有銅絞線,載流密度一般不超過2.5A/mm2,銅絞線在套管腔內(nèi)與電力電容器心子出線連接,表面有紙層或紙管覆蓋。制造工藝良好的電力電容器,套管內(nèi)腔應(yīng)基本上充滿絕緣油。套管與導(dǎo)電桿及套管與箱殼連接目前有兩種方式,即釬焊式和裝配式。裝配式是將套管與導(dǎo)電桿法蘭及套管與箱殼的連接部位制作成密封機(jī)構(gòu),嵌入橡膠密封圈加力壓入,并注入密封膠。套管與導(dǎo)電桿及套管與箱殼連接部位強(qiáng)度不可能很高,在搬運(yùn)、安裝電力電容器時(shí),應(yīng)盡量避免直接受力,嚴(yán)禁拎套管。外部與電力電容器線路端子的連線應(yīng)采用軟導(dǎo)線,以免硬質(zhì)導(dǎo)電排熱脹冷縮時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力而破壞套管部位的密封,從而導(dǎo)致因電力電容器的密封問題而發(fā)生漏油現(xiàn)象。
(3)箱殼
高電壓并聯(lián)電力電容器通常采用1.5~2mm厚的冷軋薄鋼板或不銹鋼板制成的矩形箱殼,其機(jī)械強(qiáng)度較高,易于焊接和散熱,也便于安裝。電力電容器中的絕緣油因溫度改變引起的體積變化可由箱殼大面的彈性變形來進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)。箱殼窄面兩側(cè)焊有供搬運(yùn)和安裝用的吊攀。為了**,箱殼上均裝有供接地或固定電位用的接地片或接地螺栓。箱殼的焊接通常采用氣體保護(hù)焊(一般為氬弧焊接),以減少箱殼的變形,提高焊接質(zhì)量。箱殼的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)滿足相應(yīng)的耐受爆破能量的要求。
(4)內(nèi)部熔絲
并聯(lián)電力電容器用內(nèi)部熔絲是設(shè)置在電力電容器內(nèi)部的有選擇性的限流熔絲,設(shè)置方法是每個(gè)元件一個(gè),故也稱為元件熔絲。通過元件熔絲動(dòng)作將故障元件瞬時(shí)斷開,從而使該電力電容器單元的其余部分以及接有該電力電容器單元的電力電容器組繼續(xù)運(yùn)行。外部并聯(lián)電力電容器數(shù)量和電源系統(tǒng)可達(dá)到的短路電流不影響內(nèi)部熔絲的限流。
(5)內(nèi)部放電器件
電力電容器單元是否需裝內(nèi)部放電電阻應(yīng)視使用場合而定。如果電力電容器或電力電容器組額定電壓屬中壓級(jí),裝設(shè)了放電線圈,則電力電容器單元中不必裝放電電阻。若電力電容器組應(yīng)用于超高壓場合,無法裝設(shè)放電線圈,通常設(shè)置在電力電容器箱殼的頂蓋下方。放電電阻應(yīng)有足夠的耐受電壓能力和功率,特別應(yīng)顧及到電力電容器極間可能進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)的情況。放電電阻通常由多個(gè)電阻串并聯(lián)后組成,電阻之間和電阻與引出端子之間的連接必須可靠。
單相電力電容器單元中的放電電阻值的計(jì)算式為:
式中:R——放電電阻值,MΩ
C——電容,μf
UN——單元的額定電壓,V
UR——允許剩余電壓,V
t——從UN放電到UR的時(shí)間(S)
電力電容器單元內(nèi)裝有放電電阻后也有不利的方面:電力電容器的損耗增大,由于增加了元器件可靠性有可能降低,成本增加。

 
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