【正文】 ——513027低壓箔式電容器/萬kvar192993————低壓自愈式電容器/萬kvar——7636940757542電容式電壓互感器/萬kvar13378952471377122139電容器全品種綜量/萬kvar771103961911334631397從表1可以看出：2008年與1980年相比，殼式高壓并聯(lián)及濾波電容器產(chǎn)量增長到56倍；集合式及箱式電容器從零發(fā)展到1141萬kvar；在低壓并聯(lián)電容器領(lǐng)域，先進的自愈式電容器完全取代了傳統(tǒng)的箔式電容器。尤其是電容式電壓互感器(CVT)，則從發(fā)展初期的年產(chǎn)133臺，逐步發(fā)展到成長期和成熟期，目前年產(chǎn)量已達到22139臺，增長到166倍，應用范圍覆蓋到35kV～1000kV電壓等級，在110～220kV范圍，市場占有率為80％以上，在330—1000kV的超高壓和特高壓領(lǐng)域市場占有率為100％，在我國電力系統(tǒng)的電能計量、電壓測量、繼電保護和自動控制等方面發(fā)揮著重要的作用。近年來，我國電力電容器制造業(yè)的工藝裝備水平有了大幅度提升，廣泛采用了國際上最先進的全自動卷制機、全自動真空浸漬設(shè)備以及國際一流的電容器芯子生產(chǎn)線，有的還采用了機器人焊接箱殼、機器人噴漆等先進設(shè)備和工藝，使電容器的質(zhì)量水平有了明顯提高。過去多年困擾著制造企業(yè)和用戶的老大難問題—電容器的滲漏油問題得到了基本解決。國內(nèi)企業(yè)的工藝裝備總體上說已達到了國際一流水平，這一方面是市場競爭的促進作用，同時也有中外合資企業(yè)的帶動作用。電容器制造裝備的進步也帶動了國內(nèi)相關(guān)機械制造業(yè)的發(fā)展，我國電力電容器行業(yè)走過了大量從國外進口設(shè)備到廣泛采用具有同樣技術(shù)水平的國產(chǎn)設(shè)備的路子。近年來，隨著電容器設(shè)計、制造水平的提高，高性能絕緣油和雙面粗化膜等介質(zhì)的選用，鋁箔折邊、壓力注油、壓力浸漬等工藝的廣泛采用，使整個國內(nèi)電力電容器行業(yè)已形成了以全膜電力電容器產(chǎn)品為主導、多種新產(chǎn)品并存的主要格局。目前國外可以生產(chǎn)的產(chǎn)品品種，國內(nèi)企業(yè)基本都可生產(chǎn)，并且有一部分產(chǎn)品已達到國際先進水平，一部分優(yōu)勢企業(yè)已開始問鼎國際市場并取得了不俗的戰(zhàn)績。過去，制造廠僅提供電容器單元散件，由用戶組裝成套；現(xiàn)在，電容器制造企業(yè)提供的是整體解決方案、完整成套產(chǎn)品和全過程的技術(shù)服務(wù)。第2章 各類電容器的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 殼式高壓并聯(lián)及濾波電容器，并研制出1000kvar的樣機。:／kvar左右，／kvar。％～+5％，有的可達到更嚴格的要求?！埽ァ＃骸?0Pc。：聚丙烯薄膜浸漬芐基甲苯(M／DBT)。、滾壓式套管。％以下?！?10kV，1000kV特高壓變電站用110kV并聯(lián)電容器裝置已經(jīng)投入運行。制造企業(yè)普遍實現(xiàn)了工廠組裝，整體發(fā)運的供貨模式[5]。 集合式及箱式電容器技術(shù)現(xiàn)狀～66kV，單臺容量1000—10000kvar；箱式電容器電壓為6～35kV，單臺容量已達26000kvar。、占地省、安裝和運行維護簡單等優(yōu)點。對環(huán)境污穢、鳥害、蟲害的防護性能好，對冰雪、地震、臺風等自然災害的抵御能力強。，從2005年全行業(yè)實施質(zhì)量改進措施以來，產(chǎn)品質(zhì)量有了明顯提高。 高壓自愈式電容器我國在1998年自行開發(fā)了干式高壓自愈式電容器，投放市場后，逐步發(fā)現(xiàn)故障率較高，之后在保護方面作了很多有效的研究和改進工作，惡性故障得到了控制，但還存在著電容損失較大的問題。目前，有的公司正在開發(fā)研制新型干式高壓自愈式電容器。 低壓自愈式電容器介質(zhì)材料為金屬化聚丙烯薄膜，普遍采用自動卷制機進行元件卷制。有的浸漬電容器蠟，有的浸漬菜籽油，比較先進的是真空下經(jīng)硅油浸漬后再環(huán)氧封裝。常規(guī)單臺容量為30kvar，最大到60kvar。目前，國內(nèi)技術(shù)總體上與國外先進技術(shù)水平還有一定差距，各制造企業(yè)一方面正在努力提高電容器的產(chǎn)品質(zhì)量，同時也在與補償裝置和配套件制造單位合作，力求完善控制和保護功能，以適應廣大用戶投切頻繁、電網(wǎng)諧波含量高等日益嚴酷的使用條件，確保產(chǎn)品運行可靠。 電容式電壓互感器近年來，開發(fā)出了765kV和1000kV電容式電壓互感器，并在電網(wǎng)中成功運行。為適應電力市場高精度電能計量的需要，已經(jīng)投入市場。研制出SF6氣體絕緣CVT，電壓等級覆蓋110～500kV，投人電網(wǎng)運行達3年以上。由于電力系統(tǒng)廣泛采用微機保護和數(shù)字化儀表，使CVT的二次負荷大幅度下降。目前，正在改進設(shè)計和制造工藝，使產(chǎn)品的絕緣裕度和測量精度進一步提高。第3章 電容器產(chǎn)品設(shè)計的進展 電容器設(shè)計思路目前廣泛采用的設(shè)計結(jié)構(gòu)是全膜介質(zhì)(既可以是三層粗化膜介質(zhì)，也可以是兩層雙面粗化膜介質(zhì))、鋁箔突出折邊。新結(jié)構(gòu)介質(zhì)耐電強度高，損耗小，鋁箔折邊改善邊緣場強，改善局部放電性能。鋁箔突出焊接引出，不插引線片，排除了引線片對介質(zhì)造成的機械損傷。同時，就產(chǎn)品內(nèi)部來說，現(xiàn)在先進的國產(chǎn)大容量電容器已經(jīng)采用新型內(nèi)熔絲技術(shù)。 采用金屬化全膜結(jié)構(gòu)針對電容器的特點，電容器的固體介質(zhì)采用安全型聚丙烯鋅鋁金屬化薄膜，即全膜結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品的介質(zhì)損耗極小，以確保電容器工作時很低的溫升。薄膜的介電強度高，電容器的工作場強則大大提高。采用安全防爆型金屬化聚丙烯膜，又在普通金屬化膜的基礎(chǔ)上提高電容器的工作場強10％~20％。電容器的工作場強可達到200VDC／μm，300VDC／μm。因此電容器的體積大大縮小，減輕了電容器的重量，／。為了能夠更進一步的減少體積，電容器芯子還采用扁平式卷繞設(shè)計，更大程度的減少了電容器芯子占據(jù)的空間。同時電容器具有優(yōu)異的自愈功能，不影響電容器的正常工作。 采用金屬極板內(nèi)熔絲保護電容器設(shè)計摒棄了原有老式的機械防爆式結(jié)構(gòu)設(shè)計，改用新型的安全防爆金屬化極板熔絲保護膜，即安全防爆金屬化膜。目前其它的國產(chǎn)機車用電力電容器均采用普通型油浸膜箔復合式電容器，元件全部并聯(lián)，一般用金屬熔斷絲保護。當一個元件擊穿時，熔絲熔斷，電容器的電容量將發(fā)生變化，若單個元件的電容量為50μF，總?cè)萘繛?000μF時，％。此種電容器失效率高、可靠性差，而且沒有自愈功能。采用安全防爆型金屬化膜以及合理的安全防爆型金屬化極板結(jié)構(gòu)設(shè)計，金屬化極板上局部范圍的金屬化熔斷絲熔斷，發(fā)生自愈擊穿的局部面積與其周圍的金屬化極板斷開，電容量變化極小。薄膜的一個局部范圍內(nèi)發(fā)生自愈擊穿，電容量的損失率一般不會超過50PPM。電容器完成自愈后，照常工作，提高了運行可靠性，大大提高了電容器的壽命。安全防爆型金屬化膜金屬化極板結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖31所示。圖31 安全防爆型金屬化膜金屬化極板結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖 采用特殊設(shè)計的邊緣加厚及波浪邊技術(shù)電容器的抗涌流能力大小直接和電容器芯子和芯組端面金屬接觸牢度有關(guān)。端面接觸面積大，接觸電阻小，通過電流及涌流的能力就很強。所以電容器根據(jù)特定要求，采用了特殊設(shè)計邊緣加厚、波浪邊金屬化膜。如圖3圖33[2]。圖32 波浪分切金屬化膜電容器心子展開圖圖33 波浪邊膜增大噴金接觸面積示意圖波浪邊金屬化膜有兩種結(jié)構(gòu)形式：邊緣加厚區(qū)或留邊區(qū)波浪邊。兩者取其一，與直邊分切的薄膜配套進行卷繞。適當控制好錯邊量，可以顯著減小由于卷繞錯邊引起的金屬化膜的邊緣收縮效應。噴金層和金屬化膜鍍層接觸面積增大，大大提高電容器芯子端面的噴金附著力，降低了其接觸電阻，從而大大提高了電容器的通流及抗浪涌電流的能力。 使用精煉菜籽油作為浸漬介質(zhì)精煉菜籽油作為電容器浸漬介質(zhì)已經(jīng)有很長時間了，但目前國內(nèi)都基本上未采用菜籽油作為電容器浸漬介質(zhì)，而國外電容器仍廣泛采用精煉菜籽油作為浸漬介質(zhì)。電容器采用菜籽油有著顯著的優(yōu)點：薄膜擊穿強度可以提高25％以上。通過浸漬，油滲透進薄膜內(nèi)部，填充了薄膜內(nèi)部的空隙，提高了薄膜的擊穿強度。菜籽油粘度很低，流動性好，對薄膜的溶脹率不超過2％～％，所以不會對金屬化鍍層造成影響。另外，菜籽油還具有良好的吸氣性，能很好地吸收由于放電產(chǎn)生的氣泡，電容器在較差的局部放電條件仍能正常工作。菜籽油取材方便，價格低廉，綠色環(huán)保，不會對環(huán)境造成污染。 小單元設(shè)計制造技術(shù)的進步小單元是集合式電容器的核心部分，小單元的質(zhì)量直接決定集合式產(chǎn)品的使用壽命。近幾年電力電容器技術(shù)發(fā)展迅速，介質(zhì)、結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化。90年代生產(chǎn)的全膜電容器，普遍采用雙面粗化的優(yōu)質(zhì)聚丙烯薄膜，鋁箔采用折邊，引線片(作為電極)引出結(jié)構(gòu)，這種產(chǎn)品主要集中在1994—1999年，后來從返修產(chǎn)品解剖中發(fā)現(xiàn)，引線片結(jié)構(gòu)存在很大缺陷，引線片本身的質(zhì)量直接影響元件的質(zhì)量，如引線片邊緣存在尖角、毛刺(肉眼很難發(fā)現(xiàn))，則邊緣電場集中，是元件擊穿的主要原因，另外引線片結(jié)構(gòu)接觸電阻大、損耗大。所以從2001年開始，國內(nèi)電容器廠家借鑒國外技術(shù)，采用鋁箔極板一邊折邊，一邊突出結(jié)構(gòu)，不僅改善了電極邊緣的電場分布，降低損耗(／kvar)，降低了電容器發(fā)熱功率，直接提高了電容器的質(zhì)量[3]。小單元開始設(shè)計階段普遍采用全并結(jié)構(gòu)，每個元件串聯(lián)一個內(nèi)熔絲作保護。內(nèi)熔絲開始使用階段缺乏研究經(jīng)驗，采用的純銅熔絲在實際使用中不是很理想，經(jīng)常在返修產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)熔絲群爆現(xiàn)象，所以近年來經(jīng)過大量試驗研究，終于取得了突破，從2003年以后采用了新型熔絲，熔絲的安秒特性很好，改進了熔絲在元件上的布置和絕緣結(jié)構(gòu)，這種新型熔絲結(jié)構(gòu)從根本上解決了熔絲群爆的問題。但現(xiàn)有的熔絲結(jié)構(gòu)還有缺陷，熔絲在熔斷后，就會對絕緣油污染，影響電容器的質(zhì)量。如果內(nèi)熔絲在一個封閉的結(jié)構(gòu)中就不會影響絕緣油了，所以內(nèi)熔絲結(jié)構(gòu)還有待進一步研究。在浸漬劑方面，國內(nèi)電容器生產(chǎn)企業(yè)從2001年末開始使用了苯基乙苯基乙烷(PEPE)和芐基甲苯(M／DBT)取代了苯基二甲苯基乙烷(PXE)，因前兩者在低溫下粘度低、吸氣性好、電氣性能優(yōu)于PXE，提高了電容器的電氣性能和質(zhì)量。第4章 絕緣材料方面的進展 介質(zhì)材料全膜電容器的固體介質(zhì)材料是聚丙烯薄膜，液體介質(zhì)材料是芳香烴類的混合油，目前大多數(shù)企業(yè)使用芐基甲苯、苯基乙苯基乙烷，也有少數(shù)企業(yè)用二芳基乙烷。 聚丙烯薄膜聚丙烯薄膜最早由GE公司在20世紀70年代初應用在電容器上，而且GE公司首創(chuàng)了電力電容器用聚丙烯薄膜生產(chǎn)技術(shù)（管膜法）。此后，西歐出現(xiàn)了平膜法生產(chǎn)技術(shù)。目前，我國引進了10多條管膜法和平膜法生產(chǎn)線，可以生產(chǎn)粗化膜（單面粗化和雙面粗化）和光膜（主要用于自愈式電容器），薄膜厚度最小可達4μm，全膜電容器所用的膜厚通常在10μm以上。經(jīng)過20多年的發(fā)展，國產(chǎn)的聚丙烯薄膜性能與先進國家的已經(jīng)處于同一水平上，無論是電性能、機械性能還是工藝性能都基本接近，有的性能甚至超過先進國家的水平。以國內(nèi)電容器生產(chǎn)企業(yè)常用的15μm厚的粗化膜為例，國產(chǎn)膜與進口膜性能比較列于表1[9]。表：15μm國產(chǎn)膜與進口膜性能比較性能國 產(chǎn)進 口（元件法，DC，ＭＶ/m）365342tanδ電弱點（個/㎡）≤≤ρ(??㎝)隨著全膜電容器技術(shù)水平的提高，厚度薄的聚丙烯薄膜的應用越來越大，例如12μm及以下的薄膜將占主導地位。厚度減少后，薄膜制造廠的質(zhì)量控制難度將會增大，當然薄膜的性能穩(wěn)定性也會受影響。從國家標準GB／T12802－1996《電容器用聚丙烯薄膜》的規(guī)定中可見，12μm膜的（元件法）直流介電強度中值比15μm的低20MV／m（6％），10μm膜的的比15μm膜的低30MV／m（10％）。更主要的是薄膜越薄，電弱點越多，接GB／T12802－1996的規(guī)定，12μm以上的薄膜電弱點≤／m2，而10μm的≤0．6個／m2。如果按2m2／kvar計算，則一臺200kvar電容器可能會有多達200個的電弱點，即200個絕緣缺陷。對于高場強電容器，由于運行的場強提高了，選用更薄的薄膜，電容器的損壞幾率也會提高。因此，聚丙烯薄膜的性能必須得到提高以后才能應用到更高電場強度（60MV／m以上）的全膜電容器。實際上，某些廠家薄膜的性能指標，比如介電強度和電弱點遠高于國標要求值，只是在質(zhì)量穩(wěn)定性上需加強控制，即可滿足高場強電容器的要求。從試驗的統(tǒng)計得出，降低粗糙度可有效提高薄膜的電氣強度，減少電弱點。隨著電容器生產(chǎn)工藝的提高和液體介質(zhì)的發(fā)展，浸漬問題已經(jīng)得到解決。因此，為了提高薄膜的介電強度和減少電弱點，應該使用單面粗化膜或粗糙度更小的薄膜生產(chǎn)高場強全膜電容器。即薄膜制造企業(yè)今后應重點控制介電強度和電弱點這兩個指標。 液體介質(zhì)液體介質(zhì)應滲透到電容器固體介質(zhì)內(nèi)的所有空隙，消除產(chǎn)品內(nèi)的殘存氣體，提高產(chǎn)品局放性能。因此，對液體介質(zhì)的基本要求有三個方面：①介電強度高，一般要求達到60kV／；②吸氣性好，能夠溶解和吸收更多氣體；③粘度低，能夠充分浸漬和滲透聚丙烯薄膜。目前普遍使用的芐基甲苯、苯基乙苯基乙烷和二芳基乙烷都能滿足以上要求，只是二芳基乙烷的粘度較高，低溫性能稍差。如果用于生產(chǎn)高場強電容器時，液體介質(zhì)中還必須加入添加劑，以提高液體介質(zhì)的抗老化性能。西容所從83年起就對芐基甲苯進行了研究。先是對四川晨光化工廠的產(chǎn)品進行精制處理，性能測試。后對湖南大學合成的芐基甲苯進行較深入研究，制造了模型電容器，經(jīng)過了1000多小時的加速壽命試驗，86年通過了小試階段應用鑒定。88年起又同湖南大學、武漢有機合成材料研究所協(xié)作，進行芐基甲苯的中試工作現(xiàn)中試油已成功，正在進行電容器應用方面的研究工作。這種油的優(yōu)點是吸氣性好，比色散僅次于IPB，為200左右，粘度小，(雙芐基甲苯略大，與單芐基甲苯摻和比IPB、PXE都小得多)，有利于浸漬全膜電容器。凝固點低(－60℃以下)低溫局部放電優(yōu)于其它介質(zhì)。耐壓高，可這70千伏/，是理化電氣性能優(yōu)良的絕緣油。但遺憾的是它的氣味問題?，F(xiàn)在法國為解決人們厭惡的氣味問題，研究了氣味掩蔽劑，但涉及專利，沒有公布。 絕緣油發(fā)展問題電容器行業(yè)要求絕緣油性能好、毒性小、價格便宜、易精制處理。因此，在研究新絕緣油時必須綜合考慮這些問題。，絕緣油的分子中應含有兩個芳香環(huán)。只有一個芳香環(huán)的絕緣油吸氣性不夠好，含有更多芳香環(huán)會使油的粘度增大，凝固點增高，保證不了油的其它性能。、介電系數(shù)大。但一般不易精制處理，絕緣強度不高，吸氣性能也不太好，不宜做高壓并聯(lián)電容器用油，且一般價格較貴。，提高油的閃點