緊湊型集合式高壓并聯(lián)電容器裝置的特點分析

華佳佳　姚成

摘 要：文章主要分析緊湊型集合式高壓并聯(lián)電容器裝置的使用環(huán)境、占地面積、運行安全性、壽命、安裝維護。

關(guān)鍵詞：緊湊型集合式高壓并聯(lián)電容器裝置；特點；分析

引言

隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，電網(wǎng)建設(shè)也在快速發(fā)展中?？墒怯捎诃h(huán)境污染日益嚴(yán)重、資源面臨消耗殆盡等原因，如何保護環(huán)境、如何保持可持續(xù)性發(fā)展成為了重要課題。本文對緊湊型集合式高壓并聯(lián)電容器裝置做了分析。

1 緊湊型集合式高壓并聯(lián)電容器裝置的特點和分析

裝置由集合式II型高壓并聯(lián)電容器、油浸式串聯(lián)電抗器、放電線圈、保護器件及電纜進線箱等組成。電容器、電抗器和放電線圈為一體式全密封油浸式結(jié)構(gòu)。根據(jù)類型分別裝設(shè)絕緣油補償裝置、溫度保護器件。裝置采用近似于零故障的設(shè)計理念、獨特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、先進的工藝及設(shè)備，使其具有抗惡劣自然環(huán)境強、占地面積小、運行安全可靠、壽命長、安裝方便、維護量小等特點。

1.1 抗惡劣自然環(huán)境強

（1）抗地震：直接落地安裝的裝置在抗震方面優(yōu)點明顯，在一旦發(fā)生地震中保持完好的可能性極大，能夠降低地震災(zāi)害造成的損失。（2）抵抗覆冰和鹽害：裝置由于外露的帶電部位極少，能有效的抵抗覆冰和鹽害。（3）抗高強度光照：全密封結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的散熱性能，能讓裝置抵御更強的光照烈度而不會發(fā)生絕緣介質(zhì)加速老化和容量變化。（4）適用高海拔和晝夜溫差大地區(qū)：增加裝置瓷套爬電裕度或遮蔽帶電部位以應(yīng)對高海拔地區(qū)防污要求，采用膨脹器補償溫差引起的油量變化。

1.2 占地面積小

以10kV 6000kvar電容器成套裝置為例，緊湊型集合式高壓并聯(lián)電容器裝置占地面積6.67m2；集合式II型電容器裝置占地面積19.2m2。兩種方案相比較，緊湊型集合式高壓并聯(lián)電容器裝置的占地面積僅為集合式II型電容器裝置的三分之一。

1.3 運行安全可靠

1.3.1 繼電保護

35kV 60000kvar電容器組，框架結(jié)構(gòu)由于電壓及容量的關(guān)系，采用開口三角保護時，得到二次電壓整定值過小，無法達(dá)到繼電保護要求，所以采用橋差保護。而緊湊型集合式高壓并聯(lián)電容器裝置采用的集合式II型電容器，內(nèi)部采用大容量元件構(gòu)成及不采用內(nèi)熔絲結(jié)構(gòu)，當(dāng)內(nèi)部一個元件故障時，整個串聯(lián)段退出運行，容量變化極大，裝置采用開口三角繼電保護整定值為3.5V左右，當(dāng)相間偏差為1.01時，初始不平衡保護整定值為0.8V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于開口三角保護的整定值。因此緊湊型集合式高壓并聯(lián)電容器裝置即使采用開口三角保護，也同樣保證電容器故障時，快速的退出運行。

1.3.2 壓力保護

電容器、電抗器、放電線圈發(fā)生嚴(yán)重故障后，釋放大量氣體而會引起內(nèi)部壓力增高。裝置裝有壓力釋放閥，當(dāng)內(nèi)部壓力超過0.05MP時，釋放內(nèi)部壓力的同時，也可以發(fā)出繼電保護信號，使裝置退出運行。

1.3.3 溫度保護

電容器、電抗器裝有油面溫度控制器，當(dāng)上層油溫超過預(yù)設(shè)值時，可向主控室發(fā)出警報。也可以通過PT100向主控室輸出電阻信號或電流信號，使監(jiān)控人員可以實時監(jiān)測裝置的油溫。

1.3.4 防爆防火

裝置采用全封閉結(jié)構(gòu)，油箱外殼由厚度5～20mm的鋼板制成，為了保證油箱機械強度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，同時滿足抽真空注油工藝，外部焊有加強筋，加強箱體。保證裝置油箱能承受住0.1MPa負(fù)壓及0.06MPa正壓的機械強度，而無損傷及永久性變形。由于箱體結(jié)構(gòu)及完善的保護措施，保證了裝置在任何情況下都不會出現(xiàn)爆炸或者失火現(xiàn)象。

1.4 壽命長

裝置中壽命終結(jié)的具體表現(xiàn)為內(nèi)部絕緣介質(zhì)絕緣失效。而導(dǎo)致內(nèi)部絕緣介質(zhì)絕緣失效的原因主要有溫升過高引起的熱老化、局部放電引起的電老化、油箱及外部構(gòu)件機械老化。以下將從產(chǎn)品的設(shè)計、工藝等方面介紹采用何種措施，確保裝置具有較長的壽命。

1.4.1 產(chǎn)品設(shè)計

（1）電容器設(shè)計。a.采用較低的電場強度，低場強設(shè)計是延長電容器使用壽命最有效的方法之一。b.優(yōu)化元件及芯體設(shè)計，達(dá)到降低電容器的損耗和改善電場分布。c.增大導(dǎo)體截面積，避免因為通流能力不足引起的發(fā)熱。d.增大油隙，避免芯體內(nèi)部局部溫升過高。（2）電抗器及放電線圈設(shè)計。a.原材料采用高品質(zhì)取向性冷軋硅鋼片，夾件采用高強度非磁性特種鋼。b.獨有的屏蔽技術(shù)優(yōu)化磁場結(jié)構(gòu)。c.線圈恒張力卷繞保證線圈的均勻性，線圈恒壓力干燥保證線圈的一致性。d.采用真空浸漬整體固化技術(shù)，損耗和噪音減至最低。e.專有線圈換位技術(shù)，防止渦流損耗。（3）裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計。a.采用全密封油箱結(jié)構(gòu)，避免由于裝置滲漏油，引起外部水分進入箱體內(nèi)部，破壞電容器絕緣，影響裝置壽命。b.采用進口油量補償裝置，用以補償溫度引起的浸漬劑體積變化，使密封的裝置內(nèi)部處于充滿浸漬劑的微正壓狀態(tài)。

1.4.2 產(chǎn)品工藝

（1）嚴(yán)控原材料品質(zhì)。絕緣介質(zhì)的介損對裝置溫升有比較顯著的影響，故有必要通過對原材料性能的控制降低裝置溫升。針對裝置所用的原材料，與供應(yīng)商簽訂專用的技術(shù)協(xié)議，對原材料性能指標(biāo)、檢驗監(jiān)測方法等進行嚴(yán)格要求，其中對原材料的介損性能進行了進一步的規(guī)定。其次原材料的入廠檢驗適當(dāng)?shù)脑黾恿顺闄z范圍和頻率，確保使用的不同批次原材料性能在較高水平上盡量接近。（2）電容器鋁箔采用折邊工藝。鋁箔采用激光切割工藝，元件卷繞時鋁箔一邊折邊、一邊凸箔，一邊折邊后，邊緣消除毛刺，曲率半徑增大，大大改善邊緣電場畸變，提高元件的局部放電水平，增強耐受過電壓的能力。（3）電容器獨特元件的連接方式。元件采用機械壓接方式，壓接端子為進口的專用端子，具有兩項主要優(yōu)點：壓接效果可視化，不會發(fā)生連接處接觸不良現(xiàn)象；壓接端子經(jīng)過特殊鈍化處理，不會發(fā)生毛刺放電。避免導(dǎo)體之間的連接處不良引起局部發(fā)熱。（4）采用獨特的真空浸漬技術(shù)降低局放量。真空處理采用三步法，真空干燥、真空注油、熱烘試漏分步進行，處理終點以處理效果來判定不以固定時間來判定，保證達(dá)到工藝要求，使工藝過程合理化，科學(xué)化。真空干燥過程采用雙抽變壓法先進工藝，注油過程采用爐外單抽單注、加壓浸漬工藝，保證浸漬充分。提高了裝置的局部放電水平。（5）添加進口環(huán)氧添加劑降低局放量。絕緣油老化過程中，會產(chǎn)生少量的活性氫離子。在絕緣油中添加進口環(huán)氧添加劑，通過活性鍵吸收絕緣油老化產(chǎn)生的活性氫離子，有效的抑制絕緣油絕緣耐力的下降，減少局放的生成。

1.5 安裝方便免維護

（1）裝置采用全封閉結(jié)構(gòu)，絕緣油完全與大氣隔離，整個壽命期內(nèi)無需油樣檢測。電容器箱壁采用6mm以上的鋼板雙面焊接，壽命期內(nèi)不會出現(xiàn)任何漏油點。（2）裝置采用一體化設(shè)計，外露的帶電部位全部遮蔽，此種布置使得裝置在整個壽命期間內(nèi)不需要任何維護。對于沒有專業(yè)電容器裝置維護人員的企業(yè)用戶，免維護是非常適用的。（3）裝置運至現(xiàn)場后，不需要出更多的人力物力來安裝。直接將裝置落在基礎(chǔ)上，電纜接入裝置便可上網(wǎng)運行。

2 結(jié)束語

公司幾十年的電力電容器設(shè)計、制造的經(jīng)驗基礎(chǔ)，憑借先進科學(xué)的工裝設(shè)備和生產(chǎn)工藝，依托對產(chǎn)品技術(shù)的深刻研究和全面掌握，以“為客戶提供滿意的產(chǎn)品和服務(wù)”為宗旨，不斷的進行產(chǎn)品技術(shù)和原材料性能的研究和結(jié)合自身設(shè)計和制造能力，提高產(chǎn)品性能并滿足客戶的需求。

參考文獻(xiàn)

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[2]GB 50227-2008.并聯(lián)電容器設(shè)計規(guī)范[S].