【正文】 膜為例，國產(chǎn)膜與進(jìn)口膜性能比較列于表1[9]。 聚丙烯薄膜聚丙烯薄膜最早由GE公司在20世紀(jì)70年代初應(yīng)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）。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。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。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。 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)。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。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)。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。 采用金屬極板內(nèi)熔絲保護(hù)電容器設(shè)計摒棄了原有老式的機(jī)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(hù)膜，即安全防爆金屬化膜。電容器的工作場強(qiáng)可達(dá)到200VDC／μm，300VDC／μm。 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)。第3章 電容器產(chǎn)品設(shè)計的進(jìn)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。為適應(yīng)電力市場高精度電能計量的需要，已經(jīng)投入市場。有的浸漬電容器蠟，有的浸漬菜籽油，比較先進(jìn)的是真空下經(jīng)硅油浸漬后再環(huán)氧封裝。，從2005年全行業(yè)實施質(zhì)量改進(jìn)措施以來，產(chǎn)品質(zhì)量有了明顯提高。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]。％～+5％，有的可達(dá)到更嚴(yán)格的要求。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(dá)到國際先進(jìn)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。表11列出了各類電力電容器產(chǎn)品在各個發(fā)展階段的年產(chǎn)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)[1]。從此打破了電容器關(guān)鍵制造設(shè)備依賴進(jìn)口的局面。 技術(shù)改造和新廠建設(shè)2001年以來，我國電力電容器行業(yè)吸取國外先進(jìn)技術(shù)，加快了企業(yè)的技術(shù)改造，大量進(jìn)口國外一流的關(guān)鍵生產(chǎn)裝備，淘汰原有陳舊落后的設(shè)備。20世紀(jì)80年代后期走向了市場經(jīng)濟(jì)，企業(yè)成為市場的主題，市場競爭有力地促使了產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步和企業(yè)的發(fā)展，新的生產(chǎn)企業(yè)如“雨后春筍”般出生，原有老企業(yè)開始了大規(guī)模的技術(shù)引進(jìn)和技術(shù)改造工程。在改革開放的初期剛剛形成的弱小的電力電容器行業(yè)總共不超過十幾個工廠，經(jīng)過30年的發(fā)展，一躍成為世界上的電容器生產(chǎn)大國，全行業(yè)有100多家生產(chǎn)企業(yè)，采用世界上最先進(jìn)的電容器生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，產(chǎn)出了具有世界先進(jìn)水平的電力電容器產(chǎn)品，產(chǎn)量是改革開放初期的25倍以上。我國電力電容器當(dāng)前生產(chǎn)的主要品種有高、低壓并聯(lián)電容器及成套裝置、濾波電容器及成套裝置、電熱電容器、耦合電容器及電容式電壓互感器、試驗室用電容器及成套裝置等。產(chǎn)品發(fā)熱問題得到改善，單臺容量提高近20倍?？傮w說來，我國電力電容器發(fā)展歷史可分為3個階段。目前，國產(chǎn)電容器的技術(shù)性能與國外先進(jìn)水平基本相當(dāng)，但在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上，除個別產(chǎn)品與國外先進(jìn)水平比較接近外，大多數(shù)與國外先進(jìn)水平有較大差距。改革開放30年來，我國的電力電容器制造業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，通過大量的科學(xué)研究實踐活動和學(xué)習(xí)、消化吸收國外的先進(jìn)技術(shù)，已經(jīng)從根本上擺脫了大量進(jìn)口國外產(chǎn)品的局面，逐步發(fā)展成為世界上的電容器生產(chǎn)大國。關(guān)鍵詞　電力電容器；制造技術(shù)；技術(shù)發(fā)展The development of manufacturing technologies about power capacitorAbstractPower capacitors are divided into series capacitor and shunt capacitor. Series capacitors can increase the line terminal voltage, decrease the fluctuation of voltage, improve the line transmission capacity，change the flow distribution system and raise the stability of the system. Shunt capacitor is similar to a capacitive load on the system39。因此，并聯(lián)電容器能向系統(tǒng)提供感性無功功率，系統(tǒng)運行的功率因數(shù)，提高受電端母線的電壓水平，同時，它減少了線路上感性無功的輸送，減少了電壓和功率損耗，因而提高了線路的輸電能力。并聯(lián)電容器并聯(lián)在系統(tǒng)的母線上，類似于系統(tǒng)母線上的一個容性負(fù)荷，它吸收系統(tǒng)的容性無功功率，這就相當(dāng)于并聯(lián)電容器向系統(tǒng)發(fā)出感性無功。分別對電力電容器的設(shè)計方法，絕緣材料，生產(chǎn)工藝，試驗方法，應(yīng)用等方面的技術(shù)進(jìn)展做出了綜合的分析，在與國外電力電容器產(chǎn)品先進(jìn)水平對比的基礎(chǔ)上，討論了我國電力電容器產(chǎn)品的差距和某些對策，并對我國電力電容器技術(shù)發(fā)展趨勢提出了一些看法。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行 IV 第1章 緒論 課題背景電力電容器是一種重要的基礎(chǔ)工業(yè)產(chǎn)品，他是電力系統(tǒng)并聯(lián)無功補(bǔ)償、串聯(lián)補(bǔ)償、濾波裝置的核心器件；主要由電容器組成的電容式電壓互感器在高壓電力系統(tǒng)的電能計量、電壓測量、繼電保護(hù)和自動控制等方面發(fā)揮著重要作用；儲能和脈沖電容器還在國防裝備和科研試驗中有著重要用途。目前，國產(chǎn)電容器生產(chǎn)所用設(shè)備在國際上也屬一流，關(guān)鍵設(shè)備都是全自動的，生產(chǎn)環(huán)境的凈化條件甚至比國外要求更高。 我國電力電容器的發(fā)展歷程我國電力電容器制造業(yè)發(fā)展是從20世紀(jì)50年代開始的，發(fā)展至今已經(jīng)有50多年的歷史。這些新介質(zhì)的采用，使膜紙復(fù)合介質(zhì)電容器的損耗僅為全紙電容器的1/—。它以聚丙烯膜為固體介質(zhì)，以二芳基乙烷、芐基甲苯或SAS70為液體介質(zhì)，電容器的單臺容量達(dá)到3341000kvar，可靠性得到了很大的提高。20世紀(jì)50年代，在原蘇聯(lián)技術(shù)的基礎(chǔ)上實施國產(chǎn)化，生產(chǎn)單臺容量50kvar以下的油浸電容器，電容器的綜合年產(chǎn)量僅為700萬kvar。 企業(yè)改革和改制促使行業(yè)不斷發(fā)展壯大改革開放初期，我國電力電容器行業(yè)是是清一色的公有制企業(yè)，實行的是典型的計劃經(jīng)濟(jì)體制，有21個機(jī)械行業(yè)定點企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)。在這期間，過內(nèi)原有的國有企業(yè)也進(jìn)行了大規(guī)模的改制，普遍實行了按《企業(yè)法》運作的公司制，而且絕大部分國有企業(yè)改制為民營企業(yè)，電力電容器制造企業(yè)的改制，極大的增添了企業(yè)的活力，促進(jìn)了企業(yè)的發(fā)展。更重要的是，進(jìn)口設(shè)備的國產(chǎn)化已經(jīng)取得突破性的進(jìn)展，無錫先導(dǎo)公司試制成功的全自動卷制機(jī)的性能可以與美國的卷制機(jī)媲美；國產(chǎn)全自動真空浸漬設(shè)備和其它先進(jìn)的配套設(shè)備也已經(jīng)制造出來。到2008年，生產(chǎn)企業(yè)達(dá)到100多家(其中年產(chǎn)量100萬kvar以上規(guī)模的較大企業(yè)34家，中外合資企業(yè)4家，各類領(lǐng)頭企業(yè)6家)，電力電容器綜合產(chǎn)量達(dá)31397萬kvar。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(jìn)的全自動卷制機(jī)、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(jī)器人焊接箱殼、機(jī)器人噴漆等先進(jìn)設(shè)備和工藝，使電容器的質(zhì)量水平有了明顯提高。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(dǎo)、多種新產(chǎn)品并存的主要格局。:／kvar左右，／kvar。：聚丙烯薄膜浸漬芐基甲苯(M／DBT)?！?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。對環(huán)境污穢、鳥害、蟲害的防護(hù)性能好，對冰雪、地震、臺風(fēng)等自然災(zāi)害的抵御能力強(qiáng)。 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(jī)進(jìn)行元件卷制。 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。目前，正在改進(jìn)設(shè)計和制造工藝，使產(chǎn)品的絕緣裕度和測量精度進(jìn)一步提高。同時，就產(chǎn)品內(nèi)部來說，現(xiàn)在先進(jìn)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(qiáng)10％~20％。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。此種電容器失效率高、可靠性差，而且沒有自愈功能。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。如圖3圖33[2]。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。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。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。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(jìn)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。第4章 絕緣材料方面的進(jìn)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。經(jīng)過20多年的發(fā)展，國產(chǎn)的聚丙烯薄膜性能與先進(jìn)國家的已經(jīng)處于同一水平上，無論是電性能、機(jī)械性能還是工藝性能都基本接近，有的性能甚至超過先進(jìn)國家的水平。從國家標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度中值比15μm的低20MV／m（6％），10μm膜的的比15μm膜的低30MV／m（10％）。因此，聚丙烯薄膜的性能必須得到提高以后才能應(yīng)用到更高電場強(qiáng)度（60MV／m以上）的全膜電容器。因此，為了提高薄膜的介電強(qiáng)度和減少電弱點，應(yīng)該使用單面粗化膜或粗糙度更小的薄膜生產(chǎn)高場強(qiáng)全膜電容器。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。后對湖南大學(xué)合成的芐基甲苯進(jìn)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(yīng)用鑒定。耐壓高，可這70千伏/，是理化電氣性能優(yōu)良的絕緣油。因此，在研究新絕緣油時必須綜合考慮這些問題。但一般不易精制處理，絕緣強(qiáng)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。因此，硝化絕緣油也沒有研究的必要。但摻和應(yīng)能很好相混合，并久不分層。相繼進(jìn)口全自動高壓電容器元件卷制機(jī)13臺，全自動真空浸漬系統(tǒng)6套，其數(shù)量之大使國外的專業(yè)設(shè)備制造商應(yīng)接不暇。具有國際先進(jìn)水平的電容器生產(chǎn)成套設(shè)備，先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和潔凈的作業(yè)環(huán)境有利地保證了產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和運行可靠性的提高。元件卷制工藝是電力電容器生產(chǎn)過程中非常重要的一道工序，卷制工藝的成敗，直接影響電容器產(chǎn)品的質(zhì)量[13]。其主要功能如下：，可預(yù)先在屏幕上設(shè)置相關(guān)參數(shù)，其功能有自動和手動調(diào)節(jié)兩種轉(zhuǎn)換裝置；，數(shù)字化顯示，即屏幕上可顯示元件繞卷參數(shù)及故障等功能；；；；，即元件卷繞后自動送入耐壓機(jī)進(jìn)行耐壓測試，合格的元件能自動堆疊，不合格元件自動剔除。之間的翻轉(zhuǎn)?，F(xiàn)在研制成功具有6個工位的芯子翻轉(zhuǎn)工作臺，適用于帶內(nèi)熔絲芯子三個面的錫焊，不管芯子多大，都可借助翻轉(zhuǎn)工作臺使芯子的三個面分別呈水平狀態(tài)，便于錫焊作業(yè)，避免了芯子人工搬運造成對芯子的損傷。自動包繞裝置由芯子翻轉(zhuǎn)架，芯子轉(zhuǎn)動夾具，電纜紙傳送、分切裝置，PLC程序控制和人機(jī)對話屏等部分組成。左右，便于器身兩端包封紙折疊，并由滾珠平臺轉(zhuǎn)入裝箱工序。 卷繞設(shè)備中張力控制工藝的進(jìn)展電容器材料卷繞設(shè)備中，放卷、收卷和卷繞的張力控制是必不可少的控制環(huán)節(jié)，直接影響著電容器產(chǎn)品的質(zhì)量。如圖51所示：圖51 分切設(shè)備張力控制示意圖速度分切加工部分：主電機(jī)驅(qū)動牽引輥將材料由左向右傳送，電機(jī)的速度決定了材料傳送的線速度。收卷部分：收卷張力取決于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩，隨著卷徑的增大，轉(zhuǎn)矩也應(yīng)增加。壁自動折彎設(shè)備采用滾珠絲杠保證送料精度；采用氣動夾緊，自動送料，液壓折彎分次成形，由PLC觸摸屏進(jìn)行編程控制。外殼的底和蓋的焊接采用仿形自動氬弧焊。真空浸漬工藝要解決兩個關(guān)鍵問題，一是如何盡可能地排除水份和氣體；二是如何使液體介質(zhì)能夠充分滲透產(chǎn)品內(nèi)的所有空隙。通過兩種途徑解決這個問題，一是利用液體介質(zhì)的溶氣能力將殘存的氣體溶解；二是在注入液體介質(zhì)的同時，繼續(xù)抽真空?！半p抽單注式”是將“單抽單注式”的大型烘房改為真空加熱罐，真空抽氣系統(tǒng)不僅對每臺電容器單獨進(jìn)行抽真空，而且對真空加熱罐也進(jìn)行抽真空，干燥結(jié)束后，再在真空加熱罐內(nèi)對每臺電容器單獨進(jìn)行真空浸漬。 “變壓法”真空干燥浸漬工藝它把低真空、高真空合二為一，在此階段通過向真空罐內(nèi)充干燥空氣來改變罐內(nèi)真空度，以便電容器芯子中的水分能充分逸出。它的缺點是進(jìn)入注油階段前，電容器芯子中的水份是否已充分逸出是沒法真正判斷的。以便提高電容器的電氣性能，節(jié)省能源。但真空度也不能無限的提高，它受真空泵的極限真空度的限制，再