【正文】 我國電力電容器的發(fā)展歷程 1 電容器行業(yè)的發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模的增長 2 企業(yè)改革和改制促使行業(yè)不斷發(fā)展壯大 2 技術(shù)改造和新廠建設(shè) 3 近3O年來我國電力電容器制造行業(yè)的發(fā)展 3第2章 各類電容器的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 5 殼式高壓并聯(lián)及濾波電容器 5 集合式及箱式電容器技術(shù)現(xiàn)狀 5 高壓自愈式電容器 5 低壓自愈式電容器 6 電容式電壓互感器 6第3章 電容器產(chǎn)品設(shè)計的進(jìn)展 7 電容器設(shè)計思路 7 采用金屬化全膜結(jié)構(gòu) 7 采用金屬極板內(nèi)熔絲保護(hù) 7 采用特殊設(shè)計的邊緣加厚及波浪邊技術(shù) 8 使用精煉菜籽油作為浸漬介質(zhì) 9 小單元設(shè)計制造技術(shù)的進(jìn)步 9第4章 絕緣材料方面的進(jìn)展 11 介質(zhì)材料 11 聚丙烯薄膜 11 液體介質(zhì) 12 絕緣油發(fā)展問題 12第5章 生產(chǎn)工藝方面的進(jìn)展 14 生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀 14 元件卷制工藝方面的進(jìn)展 14 新型電容器芯子制造的流水作業(yè)線 14 卷繞設(shè)備中張力控制工藝的進(jìn)展 16 電容器外殼壁自動折彎設(shè)備 17 電容器外殼焊接技術(shù) 17 電力電容器真空干燥浸漬工藝方面的進(jìn)展 17 一體式真空干燥及真空壓力浸漬工藝 18 “變壓法”真空干燥浸漬工藝 18第6章 試驗方法方面的進(jìn)展 21 產(chǎn)品出廠試驗 21 極間耐受電壓前電容測量 21 極間耐受試驗 21 局部放電試驗 22 放電電阻值測量 22 極對殼耐受電壓試驗 23 損耗角正切的測量 23 電容器的壽命試驗 23 電容器的涌流試驗 23 電容器的溫升試驗 23第7章 應(yīng)用方面的進(jìn)展方面 25 電容器的主要用途 25 電力電容器的補(bǔ)償原理 25 電力電容器補(bǔ)償?shù)奶攸c 25 電力電容器無功補(bǔ)償?shù)姆绞?26 無熔絲電容器的應(yīng)用 26 集合式電容器的應(yīng)用 27 影響和制約我國電力電容器制造技術(shù)的主要問題 27 達(dá)到達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平的對策 27 從從產(chǎn)品設(shè)計上來分析 28 從制造工藝過程來分析 28 提高國產(chǎn)原材料薄膜的質(zhì)量 28 高度重視電容器產(chǎn)品運(yùn)行故障的統(tǒng)計和分析 29 電力電容器技術(shù)的發(fā)展趨勢 29結(jié)論 30致謝 31參考文獻(xiàn) 32附錄 34千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。本文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)展做出綜合的分析。同時，由于新液體介質(zhì)具有良好的吸氣性能，使電容器運(yùn)行及發(fā)生故障時外殼膨脹爆破的可能性大為減少，大大提高了電網(wǎng)安全運(yùn)行的可靠性。當(dāng)前，我國電力電容器制造業(yè)正處于發(fā)展的大好時期，電力電容器在國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)市場占有率達(dá)95%以上，還有少量出口到亞洲和非洲市場。幾年來全行業(yè)進(jìn)口全自動電容器原件卷制機(jī)20多臺，使美國專業(yè)制造卷制機(jī)的希爾頓公司生產(chǎn)爆滿。表11各類電力電容器產(chǎn)品產(chǎn)量增長情況類 型年 份19801990200020052008殼式高壓并聯(lián)及濾波電容器/萬kvar193430865424010802集合式及箱式電容器/萬kvar——336914191141高壓自愈式電容器/萬kvar————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(jìn)的自愈式電容器完全取代了傳統(tǒng)的箔式電容器。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)。、滾壓式套管。 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(hù)方面作了很多有效的研究和改進(jìn)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。研制出SF6氣體絕緣CVT，電壓等級覆蓋110～500kV，投人電網(wǎng)運(yùn)行達(dá)3年以上。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。目前其它的國產(chǎn)機(jī)車用電力電容器均采用普通型油浸膜箔復(fù)合式電容器，元件全部并聯(lián)，一般用金屬熔斷絲保護(hù)。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(qiáng)。電容器采用菜籽油有著顯著的優(yōu)點：薄膜擊穿強(qiáng)度可以提高25％以上。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]。此后，西歐出現(xiàn)了平膜法生產(chǎn)技術(shù)。如果按2m2／kvar計算，則一臺200kvar電容器可能會有多達(dá)200個的電弱點，即200個絕緣缺陷。 液體介質(zhì)液體介質(zhì)應(yīng)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。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。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。一種絕緣油很難滿足各方面的性能要求。配套的專用設(shè)備，如新型的芯子壓裝、熔絲繞制、芯子包繞和自動裝箱設(shè)備已在國內(nèi)研制成功并應(yīng)用于生產(chǎn)。各工序由滾珠平臺輔以傳送(帶)裝置來完成芯子及相關(guān)零部件的傳遞和運(yùn)送，其動力源由電機(jī)和壓縮空氣提供。角的豎直方向時，可用于元件(預(yù)先將由元件卷繞機(jī)經(jīng)傳送帶傳送過來的元件放置好內(nèi)熔絲，襯墊等)、紙板及芯子內(nèi)包封等的疊裝，然后將臥式壓床翻轉(zhuǎn)至水平位置，用手提打包機(jī)打包。工作程序啟動后，芯子由翻轉(zhuǎn)架使其立放于芯子轉(zhuǎn)動夾具上，并上下夾緊，隨后將電纜紙起始端用膠紙粘貼在芯子大面上，使電纜紙隨芯子轉(zhuǎn)動而包繞在芯子上，直至包繞的電纜紙層數(shù)符合技術(shù)要求為止。張力控制包括手動式張力控制，卷徑檢測式張力控制，全自動張力控制，浮輥式張力控制，張力錐度控制等方式[4]。 電容器外殼壁自動折彎設(shè)備電容器外殼由壁、底、蓋以及吊環(huán)等焊接而成。設(shè)備符合國家技術(shù)安全和環(huán)境噪聲要求。由于真空干燥浸漬的工藝過程的重要性，隨著產(chǎn)品質(zhì)量意識的強(qiáng)化，近十多年來，國內(nèi)電力電容器行業(yè)的各生產(chǎn)廠家對此進(jìn)行了大量有益的探索，現(xiàn)在已由過去傳統(tǒng)的“群抽浸泡式”向“單抽單注式”和“雙抽單注式”發(fā)展。 現(xiàn)有的電力電容器真空干燥浸漬工藝要經(jīng)歷加熱、低真空、高真空、降溫、注油和浸漬這幾個階段。再對真空罐抽真空，降低電容器周圍空間的壓力，這樣電容器芯子和周圍空間就形成了一個壓力差ΔP，從而使水蒸汽從電容器芯子中擴(kuò)散、遷移到周圍空間由真空泵抽走，達(dá)到排除電容器芯子中水分和氣體的作用，傳統(tǒng)方法要達(dá)到最好的干燥效果，一是提高溫度，使電容器芯子中的水分能獲得足夠的動能變成水蒸汽，但溫度過高，絕緣材料會出現(xiàn)老化現(xiàn)象，損壞其絕緣性能。這樣反復(fù)幾次，大大的提高了電容器芯子中的水分子蒸發(fā)的速度，達(dá)到徹底排除電容器芯子中的水分和氣體的作用。以便監(jiān)督人工操作和對整個真空干燥浸漬過程進(jìn)行自動控制。 極間耐受電壓前電容測量以往每年都有部分電容器(無內(nèi)熔絲保護(hù))在耐壓前測試電容時，電容值大得多，這就是有2個及以上串聯(lián)段電容器有一個元件在元件耐壓或芯子耐壓輕微擊穿后未發(fā)現(xiàn)或未更換擊穿元件所致。針對上述弊病，目前安裝了一套包括元件卷繞、耐壓、芯子壓裝、錫焊連接、器身包繞和裝箱為一體的生產(chǎn)線，工序傳遞由傳送帶輔以滾珠平臺完成，完全淘汰了人力搬運(yùn)。褶皺的形成與下列因素有關(guān)：一是元件卷繞時材料張力調(diào)整不一致；二是產(chǎn)品在真空處理加熱時，聚丙烯膜在熱作用下，其縱向存在熱收縮力(往往大于橫向)，而鋁箔同時受到膜縱向收縮時的擠壓而形成褶皺；三是產(chǎn)品立放(其元件臥放)于真空罐內(nèi)處理時，其芯子上端部元件之壓緊系數(shù)相對較小，鋁箔相對較易產(chǎn)生橫向褶皺。這反映了電容器在真空處理、注油及浸漬階段存在薄弱環(huán)節(jié)。 損耗角正切的測量一般帶有內(nèi)熔絲保護(hù)的并聯(lián)電容器或濾波電容器等，在真空干燥、浸漬處理正常的前提下，其損耗角正切(以下簡稱損耗)％及以下。一般電容器在額定工作條件下的預(yù)期壽命必須達(dá)到l0萬小時以上，國外有的公司要求該電容器的壽命必須達(dá)到20萬小時～30萬小時，電容器壽命通過加速因子壽命試驗獲得。得出部分規(guī)格電容器的溫升試驗數(shù)據(jù)。而采用無功補(bǔ)償，具有減少設(shè)計容量；減少投資；增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，降低線損，改善電壓質(zhì)量，穩(wěn)定設(shè)備運(yùn)行；可提高低壓電網(wǎng)和用電設(shè)備的功率因素，降低電能損耗和節(jié)能；減少用戶電費(fèi)支出；可滿足電力系統(tǒng)對無功補(bǔ)償?shù)臋z測要求，消除因為功率因素過低而產(chǎn)生的罰款等優(yōu)點。 電力電容器補(bǔ)償?shù)奶攸c優(yōu)點：電力電容器無功補(bǔ)償裝置具有安裝方便，安裝地點增減方便；有功損耗小(％左右)；建設(shè)周期短；投資?。粺o旋轉(zhuǎn)部件，運(yùn)行維護(hù)簡便；個別電容器組損壞，不影響整個電容器組運(yùn)行等優(yōu)點。缺點是利用率低、投資大，對變速運(yùn)行，正反向運(yùn)行，點動、堵轉(zhuǎn)、反接制動的電機(jī)則不適應(yīng)。電容器單元參數(shù)限制：研究認(rèn)為，應(yīng)限制流過元件擊穿點(即每分支)的電流不超過60A。 影響和制約我國電力電容器制造技術(shù)的主要問題現(xiàn)在，國產(chǎn)品牌電容器所用介質(zhì)材料與國際先進(jìn)水平的電容器所用材料是同類的。另外10％的差距可能是由設(shè)計上的諸項微小區(qū)別造成的，比如：①極板鋁箔厚度較大。 從制造工藝過程來分析從直觀來說，制造工藝不會改變電容器的結(jié)構(gòu)和比特性。 提高國產(chǎn)原材料薄膜的質(zhì)量應(yīng)在進(jìn)廠檢驗、生產(chǎn)制造、出廠試驗和產(chǎn)品運(yùn)行的全過程中評價介質(zhì)材料薄膜的性能，做好記錄，分階段提出總結(jié)分析報告，協(xié)助薄膜生產(chǎn)廠家不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，例如：膜卷兩端直徑一頭大一頭小的問題就應(yīng)該抓緊解決?？紤]到國內(nèi)實際情況，／kvar左右。通過對有關(guān)資料的整理、分析，使我對電力電容器這方面的知識有了一定的了解和認(rèn)知。另外要盡快開發(fā)出適合我國國情、環(huán)境相容性更好的高壓干式自愈式電容器等。 Running capacity。在這里，我再一次對魏老師表示誠摯的感謝和由衷的敬意。，國產(chǎn)電容器所用設(shè)備在國際上也屬一流的，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。大力開發(fā)高能量密度的脈沖和儲能電容器，以適應(yīng)電動汽車發(fā)展和國防建設(shè)工程的迫切需要。對直流輸電項目、交流500kV變電站項目、新產(chǎn)品運(yùn)行考核項目等可作為重點、全面統(tǒng)計，對一般工程項目可進(jìn)行抽樣統(tǒng)計，必要時要到運(yùn)行現(xiàn)場實地查看。薄膜和鋁箔材料上可能帶有很多灰塵、車間管理不嚴(yán)可能使外界灰塵侵入、盛夏和嚴(yán)冬季節(jié)車間濕度能否保證在要求范圍內(nèi)都是需要考慮的。② 電容器芯子與外殼間空隙較大，對比特性影響1％～2％。表2 國內(nèi)外電容器體積比特性典型指標(biāo)的對比項 目 有內(nèi)熔絲的電容器 無內(nèi)熔絲的電容器電容器單元容量/kvar 334 500 334 500國際先進(jìn)電容器的比 特性（L/kvar）國內(nèi)品牌的電容器比 特性（L/kvar） 達(dá)到達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平的對策采用了同樣一流的先進(jìn)設(shè)備和相近的制造工藝，為什么國內(nèi)許多企業(yè)生產(chǎn)的電容器比特性落后30％左右?可能有兩種不同的回答：一是電容器制造所用材料不同，人家用的是進(jìn)口薄膜，我們用的是國產(chǎn)薄膜；二是管理上有差距，我們在實際生產(chǎn)過程質(zhì)量控制上有薄弱環(huán)節(jié)。電容器裝置的前端保護(hù)有限時電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)及低電壓保護(hù)，針對集合式自身有開口三角電壓保護(hù)、差壓保護(hù)等。 無熔絲電容器的應(yīng)用適用于系統(tǒng)電壓等級較高的場合，以35kV為界。高壓集中補(bǔ)償：高壓集中補(bǔ)償是指將電容器裝于變電站或用戶降壓變電站6kV～10kV高壓母線的補(bǔ)償方式；電容器也可裝設(shè)于用戶總配電室低壓母線，適用于負(fù)荷較集中、離配電母線較近、補(bǔ)償容量較大的場所，用戶本身又有一定的高壓負(fù)荷時，可減少對電力系統(tǒng)無功的消耗并起到一定的補(bǔ)償作用。在輸出一定有功功率的情況下，供電系統(tǒng)的損耗降低。無功，簡單的說就是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。 電容器的溫升試驗電容器的表面溫升試驗是通過電容器的熱穩(wěn)定試驗進(jìn)行測試的。如果損耗越大，則器身或元件未浸油的部位越多；反之亦然。 極對殼耐受電壓試驗此項試驗旨在檢驗試品的絕緣水平。表征局部放電特性的參量主要有局部放電起始電壓、熄滅電壓和視在電荷量。元件立放比臥放發(fā)生的與連接片撕裂現(xiàn)象更嚴(yán)重[14]。而在試驗電壓下?lián)舸┑脑?，其與故障元件串接的內(nèi)熔絲全部正常熔斷(即只有一個元件被隔離)。且“變壓法”真空干燥浸漬工藝的特點是：每罐電容器的真空干燥浸漬時間不是一個定值。為使夾套中的冷凝水及時排出夾套，在真空罐外底部加一排水管，通過3個管子和罐夾套相連，當(dāng)夾套有積水首先流入排水管，在排水管出口處安裝了過濾器、排污閥、疏水器，還有一個液位器，平時疏水器工作，及時排出罐夾套中的積水，當(dāng)積水過多達(dá)到液位器中所規(guī)定的紅線位置，打開排污閥排出積水，保證了罐夾套中沒有積水，使蒸汽更有效的加熱罐內(nèi)的電容器?！白儔悍ā闭婵崭稍锏脑恚涸趥鹘y(tǒng)的電容器真空干燥原理的基礎(chǔ)上揚(yáng)長避短。另一種情況是工藝時間雖沒有到，但電容器芯子中的水分已充分逸出仍在繼續(xù)抽真空，浪費(fèi)大量的能源。將檢驗合格的芯體元件裝入電容器殼體，并將接線接好，殼體密封焊好，每臺電容器預(yù)留一個薄壁銅管接口；將多臺電容器整齊排放在工藝平車上，工藝平車上有電容器油浸漬槽及真空抽氣注油管路系統(tǒng)，將管路系統(tǒng)上的不銹鋼軟管與電容器的薄壁銅管一一對接，將工藝平車推入真空加熱罐并固定連接可靠；