【正文】 active power and raise the electrical side bus voltage level. At the same time, it reduces the lines of inductive power delivery, also reduces voltage and power loss, thus increases the transmission capacity of the line. They can improve the voltage quality of the power system and increase the transmission capacity of transmission lines，and they are a major power system equipment. This article describes our power capacitor current development of manufacturing technology. It is a prehensive analysis about insulation materials, production processes, test methods and application of technical advances. It discusses the gap of power capacitor products and certain measures, and makes a few ments to the development trends of china power capacitor technology.Keywords：power capacitor；manufacturing technologies；technical development不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印 II 目錄摘要 IAbstract II第1章 緒論 1 課題背景 1 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 技術改造和新廠建設 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)品設計的進展 7 電容器設計思路 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 7 采用特殊設計的邊緣加厚及波浪邊技術 8 使用精煉菜籽油作為浸漬介質(zhì) 9 小單元設計制造技術的進步 9第4章 絕緣材料方面的進展 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)工藝方面的進展 14 生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀 14 元件卷制工藝方面的進展 14 新型電容器芯子制造的流水作業(yè)線 14 卷繞設備中張力控制工藝的進展 16 電容器外殼壁自動折彎設備 17 電容器外殼焊接技術 17 電力電容器真空干燥浸漬工藝方面的進展 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 應用方面的進展方面 25 電容器的主要用途 25 電力電容器的補償原理 25 電力電容器補償?shù)奶攸c 25 電力電容器無功補償?shù)姆绞?26 無熔絲電容器的應用 26 集合式電容器的應用 27 影響和制約我國電力電容器制造技術的主要問題 27 達到達到或接近國際先進水平的對策 27 從從產(chǎn)品設計上來分析 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)品運行故障的統(tǒng)計和分析 29 電力電容器技術的發(fā)展趨勢 29結(jié)論 30致謝 31參考文獻 32附錄 34千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。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工業(yè)產(chǎn)品，他是電力系統(tǒng)并聯(lián)無功補償、串聯(lián)補償、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。隨著改革開放的深入發(fā)展，國際著名的電力電容器生產(chǎn)企業(yè)ABB公司、美國的庫柏公司和日本的日新電機公司紛紛來我國建立合資公司，這一方面增大了國內(nèi)市場競爭的壓力，同時也帶來了先進的電力電容器制造技術，客觀上促進了國產(chǎn)品牌電容器技術的發(fā)展。目前，國產(chǎn)電容器生產(chǎn)所用設備在國際上也屬一流，關鍵設備都是全自動的，生產(chǎn)環(huán)境的凈化條件甚至比國外要求更高。本文分別對電力電容器的設計方法、絕緣材料、生產(chǎn)工藝、試驗方法、應用等方面的技術進展做出綜合的分析。 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50年代開始的，發(fā)展至今已經(jīng)有50多年的歷史。第1階段，20世紀70年代以前，基本上以電容器紙為固體介質(zhì)，以礦物油或PCB為液體介質(zhì)。這些新介質(zhì)的采用，使膜紙復合介質(zhì)電容器的損耗僅為全紙電容器的1/—。同時，由于新液體介質(zhì)具有良好的吸氣性能，使電容器運行及發(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)安全運行的可靠性。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到3341000kvar，可靠性得到了很大的提高。其中高、低壓并聯(lián)電容器及成套裝置包括自愈式電容器、高壓并聯(lián)電容器、集合式電容器及成套裝置。20世紀50年代，在原蘇聯(lián)技術的基礎上實施國產(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。當前，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)濟的各個領域獲得了廣泛的應用，國內(nèi)市場占有率達95%以上，還有少量出口到亞洲和非洲市場。 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)濟體制，有21個機械行業(yè)定點企業(yè)進行生產(chǎn)。20世紀90年代末期，國際上的跨國公司看到了中國電力電容器市場的發(fā)展機遇，爭先在我國建立合資企業(yè)，至今已有ABB、日本日新、西門子等在中國建立了生產(chǎn)電力電容器和電容式電壓互感器的合資企業(yè)。在這期間，過內(nèi)原有的國有企業(yè)也進行了大規(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，促進了企業(yè)的發(fā)展。幾年來全行業(yè)進口全自動電容器原件卷制機20多臺，使美國專業(yè)制造卷制機的希爾頓公司生產(chǎn)爆滿。更重要的是，進口設備的國產(chǎn)化已經(jīng)取得突破性的進展，無錫先導公司試制成功的全自動卷制機的性能可以與美國的卷制機媲美；國產(chǎn)全自動真空浸漬設備和其它先進的配套設備也已經(jīng)制造出來。為滿足我國電力建設對電力電容器需求量大、性能標準高的要求，近幾年各個主要生產(chǎn)企業(yè)普遍制訂了宏偉的發(fā)展規(guī)劃，花費高額投資在采用世界先進技術裝備的基礎上擴建新廠或生產(chǎn)線，使我國電力電容器制造業(yè)躍居世界一流水平，為使我國從電力電容器的生產(chǎn)大國提升至世界生產(chǎn)強國打下了堅實的基礎。到2008年，生產(chǎn)企業(yè)達到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，各類領頭企業(yè)6家)，電力電容器綜合產(chǎn)量達31397萬kvar。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)電容器領域，先進的自愈式電容器完全取代了傳統(tǒng)的箔式電容器。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備和工藝，使電容器的質(zhì)量水平有了明顯提高。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。近年來，隨著電容器設計、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。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)品和全過程的技術服務。:／kvar左右，／kvar。≤％。：聚丙烯薄膜浸漬芐基甲苯(M／DBT)。、滾壓式套管?！?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。 集合式及箱式電容器技術現(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。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。 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。 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。常規(guī)單臺容量為30kvar，最大到60kvar。 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。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。目前，正在改進設計和制造工藝，使產(chǎn)品的絕緣裕度和測量精度進一步提高。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。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。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。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上提高電容器的工作場強10％~20％。因此電容器的體積大大縮小，減輕了電容器的重量，／。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。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。此種電容器失效率高、可靠性差，而且沒有自愈功能。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。安全防爆型金屬化膜金屬化極板結(jié)構(gòu)設計如圖31所示。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。如圖3圖33[2]。兩者取其一，與直邊分切的薄膜配套進行卷繞。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。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。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。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。近幾年電力電容器技術發(fā)展迅速，介質(zhì)、結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化。所以從2001年開始，國內(nèi)電容器廠家借鑒國外技術，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]。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。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。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。此后，西歐出現(xiàn)了平膜法生產(chǎn)技術。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。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。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20