【導(dǎo)讀】提高系統(tǒng)穩(wěn)定性等作用。并聯(lián)電容器并聯(lián)在系統(tǒng)的母線上，類似于系統(tǒng)母。器向系統(tǒng)發(fā)出感性無功。因此，并聯(lián)電容器能向系統(tǒng)提供感性無功功率，它們都可以改善電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量和提高輸電線路的輸電能力，是。電力系統(tǒng)的重要設(shè)備。本文介紹了我國電力電容器產(chǎn)品制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。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，發(fā)展趨勢提出了一些看法。

　　

【正文】 學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 汽從絕緣材料中蒸發(fā)出來，增加了電容器芯子中的水蒸汽的分壓。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(gè)壓力差 Δ P，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。二是提高真空度，以增加 ΔP 抽除電容器芯子中的水分和氣體；真空度較高，水蒸汽的飽和蒸汽壓降低，水分子容易變成蒸汽逸出。 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，再者， 真空度過高，氣體分子的熱傳導(dǎo)降低，絕緣材料中的水分子不能獲得足夠的能量而蒸發(fā)，反而會影 響電容器芯子中的水分蒸發(fā)的速度。最后在一定的溫度和真空度下，水分的蒸發(fā)和凝聚達(dá)到一個(gè)動態(tài)平衡，電容器芯子中的水分子不能徹底排出，影響電容器的電氣性能。 “ 變壓法 ” 真空干燥的原理：在傳統(tǒng)的電容器真空干燥原理的基礎(chǔ)上揚(yáng)長避短。在真空干燥控制的溫度范圍內(nèi)，當(dāng)抽到一定的真空度時(shí)，絕緣材料中的水分的蒸發(fā)和凝結(jié)達(dá)到動態(tài)平衡時(shí)，由于真空罐內(nèi)氣體分子的熱傳導(dǎo)降低，絕緣材料的毛細(xì)孔中的水分不能獲得足夠的能量變成水蒸汽。這時(shí)通過一個(gè)放氣閥向罐內(nèi)放入一定量的干燥空氣，以提高真空罐內(nèi)氣體分子的熱傳導(dǎo)，絕緣材料從表層到深層傳遞能量， 使其毛細(xì)孔中的水分能獲得足夠的能量變成水蒸汽逸出被真空泵抽走。當(dāng)又抽到一定的真空度時(shí)，再向罐內(nèi)充一定干燥空氣 。 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。再通過一定的方法尋找一個(gè)結(jié)束點(diǎn)來判斷真空干燥是否真正結(jié)束而進(jìn)入灌注階段。 “變壓法”真空干燥 浸漬 設(shè)備 要實(shí)現(xiàn) “ 變壓法 ” 真空干燥浸漬工藝，首先對現(xiàn)有的真空設(shè)備進(jìn)行改造 。 對現(xiàn)有真空罐的加熱系統(tǒng)進(jìn)行改造，在現(xiàn)有的真空罐內(nèi)底部加兩路排管，蒸汽從罐尾分兩路進(jìn)入罐底的排管中，兩路排管各通過 3根 管子把蒸汽引入罐夾套，從而對電容器進(jìn)行加熱。為使夾套中的冷凝水及時(shí)排出夾套，在真空罐外底部加一排水管，通過 3個(gè)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(gè)液位器，平時(shí)疏水器工作，及時(shí)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。 由實(shí)驗(yàn)可知：通過把鉑電阻溫度探頭放在罐內(nèi)、罐中、罐尾、罐左、罐右、罐頂、罐底，及 3臺芯子中放有鉑電阻溫度探頭的模擬電容器放在哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 罐門、罐中、罐 尾，用引出線引出真空罐外，連接在自動測溫儀上，每隔1小時(shí)打印一次，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電容器芯子溫升比改造前加快，罐內(nèi)溫度比改造前均勻，溫差可控制在 2℃ 以內(nèi)。 真空機(jī)組仍采用滑閥式真空泵加二級羅茨泵，但主閥采用帶位置指示器、波紋管軸封的高真空氣動擋板閥，提高罐門、視鏡窗等處的密封性能，使真空罐的總漏率控制在 ／ s。 采用德國萊寶公司的 TM21型真空計(jì)，抗污染的 TR216規(guī)管，帶打印控制部分和信號輸出功能。以便監(jiān)督人工操作和對整個(gè)真空干燥浸漬過程進(jìn)行自動控制。 在羅茨泵前安裝冷卻效果好的冷凝器，當(dāng)電容器芯子中的 水分蒸發(fā)為蒸汽被真空泵抽走后，經(jīng)過冷凝器被冷卻成水放出真空系統(tǒng)。防止水蒸汽乳化泵油，提高真空泵的抽氣能力，延長真空泵的使用壽命。 “ 變壓法 ” 真空干燥浸漬工藝是可行的，通過尋找一個(gè)結(jié)束點(diǎn)來判斷真空干燥是否真正結(jié)束是合理的， “ 變壓法 ” 真空干燥浸漬工藝可縮短真空干燥浸漬時(shí)間約 1/3，減小了大量的能源消耗；提高了電容器的局部放電的合格率，提高了電容器的電氣性能。且 “ 變壓法 ” 真空干燥浸漬工藝的特點(diǎn)是：每罐電容器的真空干燥浸漬時(shí)間不是一個(gè)定值。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 第 6章 試驗(yàn)方法方面的進(jìn)展 產(chǎn)品出廠試驗(yàn) 通過出廠試驗(yàn)異常情況的分析，基本 上可以將產(chǎn)品制造過程中沒有被發(fā)現(xiàn)或檢驗(yàn)出來的潛在的質(zhì)量缺陷診斷出來。這樣就便于有關(guān)部門制 定 質(zhì)量改進(jìn)、糾正和預(yù)防措施，達(dá)到質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)的目的，同時(shí)也能為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的改進(jìn)提供依據(jù)。所以，出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)和過程的如實(shí)記錄和認(rèn)真統(tǒng)計(jì)、分析工作，看似簡單瑣碎，實(shí)際上卻十分重要 。 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(shí)，電容值大得多，這就是有 2個(gè)及以上串聯(lián)段電容器有一個(gè)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。對于測試有內(nèi)熔絲的產(chǎn)品電容時(shí)，就難以籍此測 試的電容值判斷內(nèi)熔絲熔斷、開路和脫離的情況[15]。 極間耐受試驗(yàn) 試驗(yàn)人員判斷產(chǎn)品極間擊穿的依據(jù)是復(fù)測電容后電容的變化量和極間耐受電壓過程中是否有響聲。在升壓過程中擊穿的元件與其串接的內(nèi)熔絲大多能熔斷，但亦有少量的內(nèi)熔絲由于元件擊穿電壓低，并聯(lián)元件對故障元件釋放的能量不足而未熔斷。而在試驗(yàn)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(gè)元件被隔離 )。 從大量擊穿元件的解剖、分析看，其非正常擊穿原因可歸納為以下幾個(gè)方面。 (1)芯子 搬運(yùn)過程中造成個(gè)別元件錫焊連接處損傷 電容器 芯 子 基本上都是凸箔錫焊連接。尤其是單臺容量較大，壓緊系數(shù)又較小的情況下， 芯子 依靠人力搬運(yùn)，有時(shí)造成個(gè)別元件錫焊連接處部分撕裂而接觸不良，在試驗(yàn)電壓作用下發(fā)熱或放電，嚴(yán)重時(shí)擊穿，輕微時(shí)放電有響聲。 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)。 (2)器身裝箱困難而造成元件錫焊處部分或全部撕裂 鋁箔凸出結(jié)構(gòu)元件組成的 芯子 之串聯(lián)段至少有一個(gè)側(cè)面的元件由錫基焊料和連接片錫焊而成。如果 芯子 元件呈臥放或水平放置，在 裝箱較困難且 芯子 (或器身 )比較高的情況下，當(dāng)用力將其推入油箱時(shí)，由于 芯子 連接片錫焊后不能壓縮，有可能造成器身上半部 (或上端 )元件與連接片錫焊處哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 在外力作用下而產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象，為元件接觸不良而放電、甚至擊穿而埋下隱患。更有甚者，如果 芯子 元件呈立放狀 (大多為老式 333kvar產(chǎn)品 )，在用力裝箱時(shí)，器身兩個(gè)側(cè)面與油箱側(cè)壁阻力較大，器身往往呈弧形壓 (推 )入油箱內(nèi)時(shí)，由于元件受力不均，造成個(gè)別元件，尤其是兩側(cè)元件與連接片有撕裂現(xiàn)象。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]。 (3)真空處理過程中元件受熱溫升過高 產(chǎn)品真空處理的加熱階段， 芯子 溫度一旦達(dá)到 100℃以上時(shí)，尤其在非真空狀態(tài)下，聚丙烯膜易部分老化、發(fā)脆。 20xx年曾對極間耐壓擊穿率較高 (芯子 測試溫度也較高 )的產(chǎn)品解剖、分析，發(fā)現(xiàn)元件擊穿點(diǎn)多分布在元件四周邊緣區(qū)域內(nèi)。 (4)元件鋁箔橫向褶皺 多次解剖發(fā)現(xiàn)，元件擊穿部位除兩端鋁箔折邊處分布較多 (約占擊穿部位的三分之一左右 )外，而位于鋁箔橫向褶皺處也比較多。褶皺的形成與下列因素有關(guān)：一是元件卷繞時(shí)材料張力調(diào)整不一致；二是產(chǎn)品在真空處理加熱時(shí)，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(shí)受 到膜縱向收縮時(shí)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(shí)，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。 鋁箔褶皺處的壓緊系數(shù)通常變大，其電場分布也不均勻，易造成元件在褶皺處擊穿。 局部放電試驗(yàn) 由于電容器絕緣內(nèi)部存在氣隙 (或氣泡 )、接觸不良、浮動電位、尖端及電暈等，在一定外施加電壓下發(fā)生局部的和重復(fù)的擊穿和熄滅現(xiàn)象。這種放電并不形成貫穿性的通道，其產(chǎn)生的熱和氣體卻腐蝕局部絕緣，造成不可恢復(fù)的損傷，若逐步擴(kuò)大，可使整個(gè)電容器的絕緣擊穿損壞。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。 在實(shí)際測量中，可以從放電波形的相位、幅值以及試驗(yàn)電壓兩個(gè)半周出現(xiàn)的對稱性判斷電容器是否發(fā)生局部放電，放電部位和放電量。從近 20年來出廠試驗(yàn)局部放電結(jié)果分析，電容器局部放電基本是元件介質(zhì)內(nèi)部氣隙放電。一般經(jīng)過熱老煉處理或產(chǎn)品滯放 1一 2周，局部放電量大多有明顯下降趨勢。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)。對于沒有明顯下降或局部放電量仍然超標(biāo)的電容器可以重新進(jìn)行真空處理[11]。 放電電阻值測量 如果放電電阻測試值有明顯變化，則可以根據(jù) 其接線方式計(jì)算出放電電阻損壞的片數(shù)。從產(chǎn)品解剖情況看，放電電阻的損壞大多為電阻片的引哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 出端子錫焊不牢固所致 。 極對殼耐受電壓試驗(yàn) 此項(xiàng)試驗(yàn)旨在檢驗(yàn)試品的絕緣水平。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年電力電容器極對殼工頻耐受電壓試驗(yàn)擊穿的產(chǎn)品數(shù)量很少，約有 ％～ ％。其中絕大多數(shù)為電容器引出線與器身連接端附近因絕緣出現(xiàn)薄弱點(diǎn)，導(dǎo)致對箱蓋放電而貫穿性擊穿；也有個(gè)別情況為電容器內(nèi)部油未注滿而導(dǎo)致引出線對蓋放電，擊穿；而電容器器身外包封 (電纜紙 )在極對殼耐受電壓時(shí)因?qū)し烹姄舸┑那闆r少之又少。至于外包封的擊穿大多發(fā)生在下 列情況：極間耐受電壓試驗(yàn)或產(chǎn)品運(yùn)行過程中，元件端部或邊緣擊穿時(shí)， 放 電沿其與外包封之間縫隙瞬間擴(kuò)散時(shí)，造成相鄰元件擊穿 (或群爆 )而釋放出的大量能量將外殼包封燒毀，遂形成對殼短路 。 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?yàn)V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 )都在 ％及以下。但在損耗測量過程中，偶有下列異常情況出現(xiàn)。 偶爾發(fā)現(xiàn)一罐產(chǎn)品中 ， 絕大部分損耗都在 ％以內(nèi)，但有個(gè)別幾臺損耗出現(xiàn)異常。這可能是在真空注油、浸漬過程中，由于注油管路泄漏或其 它情況，導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)部未注滿油，器身或元件的個(gè)別部位未浸透油，在產(chǎn)品出罐破空后隨意將油補(bǔ)滿。如果損耗越大，則器身或元件未浸油的部位越多；反之亦然。類似于上述情況引起損耗大的產(chǎn)品可以倒油后重新真空處理。如果整罐產(chǎn)品出現(xiàn)損耗偏大或異常 ， 可能是產(chǎn)品在真空干燥處理，尤其是低真空階段出現(xiàn)故障或處理工藝不合理所致。 電容器的壽命試驗(yàn) 電容器的壽命是對該電容器的考核最重要的技術(shù)指標(biāo)之一。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(shí)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(shí)～ 30萬小時(shí)，電容器壽命通過 加速因子壽命試驗(yàn)獲得。根據(jù) IEC標(biāo)準(zhǔn)，選定加速條件來測量曲線 [12]。 電容器的涌流試驗(yàn) 采用羅柯夫斯基線圈、記憶式示波器，記錄電容器放電波形信號圖。電容器要求至少通過 5 次試驗(yàn)，電容量的衰減不超過 1％，損耗變化在產(chǎn)品允許的范圍內(nèi)。 電容器的溫升試驗(yàn) 電容器的表面溫升試驗(yàn)是通過電容器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)進(jìn)行測試的。在自哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 然冷卻下，在電容器所有部分都達(dá)到設(shè)定的 75℃后，對電容器施加真正的正弦波交流電壓至少 48h。測試時(shí)電壓值和頻率應(yīng)保持恒定。在電容器的內(nèi)部中心的上、中、下三個(gè)部位分別埋人三個(gè) PT100溫度傳感器，用于 試驗(yàn)中電容器內(nèi)部熱點(diǎn)溫升的測量。得出部分規(guī)格電容器的溫升試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 第 7章 應(yīng)用方面的進(jìn)展方面 電容器的主要用途 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用電負(fù)荷的增加，必然要求電網(wǎng)系統(tǒng)利用率的提高。但由于接 入 電網(wǎng)的用電設(shè)備絕大多數(shù)是電感性負(fù)荷，自然功率因素低，影響發(fā)電機(jī)的輸出功率；降低有功功率的輸出；影響變電、輸電的供電能力；增加電力系統(tǒng)的電能損耗；增加輸電線路的電壓降等。因此，連接到電網(wǎng)中的大多數(shù)電器不僅需要有功功率，還需要一定的無功功率。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。電機(jī)和變壓器中的磁場靠無功電流維持，輸電線中的電感也消耗無功，電抗器、熒光燈等所有感性電路全部需要一定的無功功率。為減少電力輸送中的損耗，提高電力輸送的容量和質(zhì)量，必須進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償 。 電力電容器主要用來進(jìn)行無功補(bǔ)償，常安裝電力電容器組來進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，這是一種實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的方法。而采用無功補(bǔ)償，具有減少設(shè)計(jì)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?yàn)楣β室蛩剡^低而產(chǎn)生的罰款等優(yōu)點(diǎn)。 電力電容器的補(bǔ)償原理 電容器在原理上相當(dāng)于產(chǎn)生容性無功電流的發(fā)電機(jī)。其無功補(bǔ)償?shù)脑硎前丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置和感性功率負(fù)荷并聯(lián)在同一電容器上，能量在兩種負(fù)荷間相互轉(zhuǎn)換。這樣，電網(wǎng)中的變壓器和輸電線路的負(fù)荷降低，從而輸出有功能力增加。在輸出一定有功功率的情況下，供電系統(tǒng)的損耗降低。比較起來電容器是減輕變壓器、供電系統(tǒng)和工業(yè)配電負(fù)荷的最簡便、最經(jīng)濟(jì)的方法。因此，電容器作為電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償勢在必行。當(dāng)前，采用并聯(lián)電容器作為無功補(bǔ)償裝置已經(jīng)非常普遍 。 電力電容器補(bǔ)償 的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) ： 電力電容器無功補(bǔ)償裝置具有安裝方便，安裝地點(diǎn)增減方便；有功損耗小 (僅為額定容量的 ％左右 )；建設(shè)周期短；投資??；無旋轉(zhuǎn)部件，運(yùn)行維護(hù)簡便；個(gè)別電容器組