何文

摘 要:通過對(duì)比各個(gè)年代電容器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提出各個(gè)階段的引起電容器質(zhì)量的主要矛盾,分析引起電容器發(fā)熱、擊穿、局部放電的主要原因,給出降低損耗、減少擊穿和保證電容器的良好局部放電性能的具體措施和使用注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞:電力電容器質(zhì)量因素措施發(fā)熱擊穿局部放電使用

中圖分類號(hào):TM53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)07(b)-0125-01

20世紀(jì)60年代末,聚丙烯薄膜開始部分取代紙介質(zhì)以來,到今天的全膜電容器廣泛應(yīng)用,是因?yàn)榫郾┠さ膿p耗tanδ值不到紙的1/10,耐壓比紙介質(zhì)高一倍以上,且聚丙烯膜厚度均勻,電弱點(diǎn)較少等優(yōu)點(diǎn),使得高壓電容器的發(fā)熱、擊穿成為次要問題。隨著介質(zhì)的介電強(qiáng)度不斷提高,局部放電問題上升為影響電容器質(zhì)量的主要問題。下面就生產(chǎn)和使用的角度審視上述因素,分別進(jìn)行分析,并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1電力電容器的發(fā)熱

在交流電場(chǎng)作用下,電導(dǎo)電流和介質(zhì)極化引起介質(zhì)損耗,使介質(zhì)發(fā)熱。發(fā)熱量和其介質(zhì)損耗tanδ相關(guān),它決定電容器消耗的有功功率(P=Q×tanδ)和運(yùn)行溫升,也是評(píng)價(jià)電容器的性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。從量值看,全膜介質(zhì)損耗要比復(fù)合介質(zhì)小很多,相同容量的電容器,運(yùn)行溫度和溫升都顯著降低。損耗、電容和溫度試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,全膜電容器的損耗與溫度,電容與溫度的關(guān)系都是隨著溫度升高而降低,(電容溫度系數(shù)約為-5×10-4F/K)。運(yùn)行中的全膜電容器,隨溫度上升時(shí),電容量和損耗的降低,使得電容器無功容量和有功損耗略有減小,以致電容器的溫度得到補(bǔ)償。實(shí)踐證明,隨著運(yùn)行容量的擴(kuò)大,發(fā)熱問題還是不容忽視的。運(yùn)行中的電容器,當(dāng)介質(zhì)中產(chǎn)生的熱量大于散發(fā)的熱量時(shí),介質(zhì)溫度就會(huì)升高。當(dāng)溫度上升到一定值時(shí)會(huì)造成絕緣材料的性能下降。不同介質(zhì)材料的耐熱性不同,當(dāng)工作溫度超過規(guī)定值8℃時(shí),壽命減少一半,(即熱老化8℃規(guī)則),全膜電容器上限允許溫度80℃。即使不到或接近上限溫度,也會(huì)導(dǎo)致不同程度的介質(zhì)老化,壽命縮短。

2電容器擊穿

電容器能耐受且無明顯損傷的過電壓幅值取決于過電壓的持續(xù)時(shí)間、施加的次數(shù)和電容器的溫度。生產(chǎn)廠為了防止使用中的電容器出現(xiàn)早期擊穿,在生產(chǎn)過程中,首先逐個(gè)對(duì)元件進(jìn)行耐壓試驗(yàn),剔除由介質(zhì)電弱點(diǎn)可能造成的擊穿。其次,進(jìn)行組間耐壓試驗(yàn),檢查操作過程造成的機(jī)械損傷。由于電容器介質(zhì)的介電強(qiáng)度比其它電工產(chǎn)品高很多,在進(jìn)行耐壓試驗(yàn)過程中,檢出含有缺陷的電容器的同時(shí),還可能造成一定的絕緣損傷,甚至出現(xiàn)早期損壞。為此國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn)從1975年開始,極間耐壓由1min改為10s,極對(duì)殼耐壓試驗(yàn)仍為1min。新頒布國(guó)標(biāo)和現(xiàn)行IEC標(biāo)準(zhǔn),又將極對(duì)殼耐壓試驗(yàn)的1min改為10s,耐壓值不變。縮短時(shí)間的目的在于,即可達(dá)到淘汰弱點(diǎn)產(chǎn)品的目的,又可盡量保護(hù)正常產(chǎn)品不受耐壓的損傷而留下隱患。ABB采用直流3.66Un,低于國(guó)標(biāo)4.3倍要求,可能是耐壓值過高會(huì)造成產(chǎn)品合格率降低或介質(zhì)損傷。

3電容器局部放電

當(dāng)前電容器的最主要問題是局部放電,長(zhǎng)期的局部放電能加速介質(zhì)老化。當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生過電壓時(shí),要完全避免局部放電是不可能的。如果介質(zhì)之中含有氣泡,會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象。因?yàn)闅怏wεr=1,它比其它介質(zhì)小好幾倍,由于電場(chǎng)與ε反比分配,氣泡上的場(chǎng)強(qiáng)高于介質(zhì)場(chǎng)強(qiáng)的好幾倍,氣體擊穿放電。局部放電過程中,使油產(chǎn)生氣體,要使局部放電熄滅,就要吸收這些氣體,溫度越低,油的粘度越大,吸氣性能降低。局部放電水平與電場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。由于元件鋁箔邊緣電場(chǎng)畸變,邊緣電場(chǎng)強(qiáng)度最高,是均勻電場(chǎng)強(qiáng)度的2～6倍。因此,邊緣是局部放電的“多發(fā)區(qū)”。由于局放水平?jīng)Q定著電容器的運(yùn)行可靠性和裝置保護(hù)水平。因此,人們一直在設(shè)法提高局放水平,力圖設(shè)法降低局放影響。為了改善邊緣電場(chǎng)分布,采取了減小極間介質(zhì)厚度,鋁箔折邊和錯(cuò)邊、激光切割鋁箔等方法,使邊緣電場(chǎng)強(qiáng)度由2～6改善到約2～2.5倍。在使用過程中,避免故障重合閘和斷路器重燃過電壓。

4改善電容器質(zhì)量的措施

4.1 降低損耗和減少擊穿的措施

(1)原材料選用、檢驗(yàn)。液體介質(zhì)材料要求具有較高的芳香度、良好的吸氣性、介電常數(shù)和介電強(qiáng)度等。固體介質(zhì)材料要求厚度均勻,耐電強(qiáng)度高,電弱點(diǎn)少,空隙率適當(dāng)?shù)木郾┠ぁ＜訌?qiáng)每一批入廠材料的檢驗(yàn),不符合質(zhì)量要求的材料嚴(yán)格不能使用。

(2)凈化間按照工藝要求,元件卷繞間的凈化要求0.3～0.5μm的灰塵數(shù)量不超過1000顆/升,壓裝引線間凈化要求不超過3000顆/升。實(shí)際測(cè)量卷繞間動(dòng)態(tài)約350顆/升。要保證超凈化的效果,除了好的凈化設(shè)施外,重要的加強(qiáng)管理,如人員、材料的風(fēng)淋,衣著的整潔,過濾器定期清理和室內(nèi)的定期清潔。

4.2 為了保證電容器的局部放電性能的良好,采取如下措施

(1)選用吸氣性好、耐電強(qiáng)度高、低溫粘度小的不飽和芳香烴油。在低溫環(huán)境運(yùn)行使用時(shí),使用油添加劑環(huán)氧ERL-4221,改善低溫局放熄滅性能。

(2)保持適當(dāng)?shù)膲壕o系數(shù)和有均勻的油隙,以保證吸氣性能。為了提高卷繞質(zhì)量,調(diào)整好恒張力控制系統(tǒng),避免膜間的張力松緊不一,元件產(chǎn)生蜂窩。選則適當(dāng)?shù)募?、減速度,防止元件外緊內(nèi)松產(chǎn)生的S形皺紋。

(3)鋁箔采用邊緣和首尾折邊,鋁箔突出工藝,改善電極結(jié)構(gòu),降低邊緣場(chǎng)強(qiáng)。

(4)提高油處理效果,采用循環(huán)水加熱油,防止油處理過程中的局部過熱造成油質(zhì)劣化。采用油膜真空脫氣工藝,脫除油中水分和氣體,在線微水、氣檢測(cè)。使處理后的油微水含量?jī)H0.5ppm(遠(yuǎn)小于國(guó)產(chǎn)設(shè)備10ppm水平),耐壓大于65kV/2.5mm。

(5)充分干燥、浸漬。

4.3 使用

(1)控制電容器運(yùn)行溫度是保證電容器安全運(yùn)行和使用年限的重要條件。并聯(lián)電容器一般都靠空氣自然冷卻,周圍空氣溫度對(duì)電容器的運(yùn)行溫度很有影響。搞好電容器室通風(fēng),目的在于排除室內(nèi)余熱,降低室內(nèi)空氣溫度?？招拇?lián)電抗器發(fā)熱量要比電容器大的多,有些供電局把電抗器與電容器室隔離的方法,減少電容器室的環(huán)境溫度。戶外運(yùn)行的電容器,盡量使電容器的小面朝向太陽直射時(shí)間長(zhǎng)的方向,有條件時(shí),可以考慮搭遮陽板。

(2)建議采用Ⅲ型接線避雷器保護(hù)方式,這種保護(hù)方式,當(dāng)斷路器發(fā)生單、雙相重燃時(shí),對(duì)電容器主絕緣和對(duì)地絕緣都有保護(hù)效果,該方式國(guó)外已廣泛使用,國(guó)內(nèi)部分項(xiàng)目使用效果很好。而且目前的避雷器通流容量也可以滿足要求。但從廣電的實(shí)際使用情況來看,避雷器采用Ⅰ型接線,這種接線方式僅對(duì)單相重燃過電壓時(shí),主要對(duì)電容器對(duì)地絕緣有一定的保護(hù)效果。在實(shí)際使用中,對(duì)地絕緣擊穿很少,希望保護(hù)的重點(diǎn)是電容器的主絕緣。

(3)采用VQC無功自動(dòng)投切時(shí),防止震蕩投切運(yùn)行和故障投切。

參考文獻(xiàn)

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