智能電力電容器技術(shù)現(xiàn)狀與選型

劉丹
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：文章介紹了我國(guó)電力電容器產(chǎn)品目前技術(shù)水平、產(chǎn)品品種和特點(diǎn),分析了我國(guó)電容器與*水平在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和外觀上的差距,提出了電容器產(chǎn)品今后的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：電力電容器；無功補(bǔ)償；電壓質(zhì)量
1 引言
      我國(guó)電力電容器制造業(yè)已有多年的歷史,通過消化吸收引進(jìn)技術(shù),在制造技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量和運(yùn)行技術(shù)上都有了快速發(fā)展,從根本上改變了國(guó)產(chǎn)電容器的技術(shù)狀況。同時(shí),我們也清醒地看到國(guó)產(chǎn)電容器與*水平相比,在某些重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上存在差距,尤其是在靜態(tài)無功補(bǔ)償和自動(dòng)投切技術(shù)等方面還落后許多。我們須加速電力電容器及其自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步,滿足電力系統(tǒng)發(fā)展需要。
2 我國(guó)電力電容器的技術(shù)現(xiàn)狀
2.1 高壓并聯(lián)電容器
2.1.1 介質(zhì)材料的進(jìn)步
（1）固體介質(zhì)材料為全聚丙烯薄膜。薄膜介質(zhì)具有耐電強(qiáng)度高、介損小等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)取代了膜紙復(fù)合介質(zhì)。電容器介質(zhì)實(shí)現(xiàn)全膜化后,在介質(zhì)材料應(yīng)用上與水平相同,是我國(guó)電力電容器制造技術(shù)的一大飛躍。
（2）浸漬液體材料。目前國(guó)內(nèi)有二種,一是二芳基乙烷,另一是節(jié)基甲苯。節(jié)基甲苯價(jià)格較高,在局部放電和低溫性能上優(yōu)于二芳基乙烷,是國(guó)際上普遍采用的優(yōu)良介質(zhì),將逐步成為我國(guó)采用的浸漬介質(zhì)。
2.1.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的改進(jìn)
（1）老產(chǎn)品采用膜紙復(fù)合介質(zhì),板鋁箔縮進(jìn)介質(zhì)邊緣內(nèi)部,插入引線片將電流引出；新產(chǎn)品采用全膜介質(zhì),鋁箔折邊凸出,是目前廣泛采用的是結(jié)構(gòu)。新結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：①介質(zhì)耐電強(qiáng)度高、損耗小；②改善邊緣場(chǎng)強(qiáng),局部放電性能好；③鋁箔凸出焊接引出,不插引線片,排除了引線片可能對(duì)介質(zhì)造成的機(jī)械損傷。
（2）新產(chǎn)品內(nèi)部裝有放電電阻和內(nèi)部熔絲。放電電阻為高壓玻璃釉電阻,并聯(lián)在每個(gè)串聯(lián)段上,停電后10分鐘內(nèi)能將剩余電壓降到75V以下。電容器內(nèi)部每個(gè)元件都串有精心設(shè)計(jì)的熔絲,運(yùn)行中若元件擊穿則迅速熔斷,將故障元件切除,僅損失微小電容,整臺(tái)電容器乃至整個(gè)電容器組可保持繼續(xù)正常運(yùn)行。防止熔絲動(dòng)作時(shí)可能造成對(duì)相鄰?fù)旰迷劢z的損傷,既防止了熔絲群爆現(xiàn)象的發(fā)生,同時(shí)也防止了熔絲動(dòng)作造成對(duì)絕緣油的污染。
2.1.3 產(chǎn)品性能的提高
       以量大面廣的殼式電容器為例,將20世紀(jì)90年代中期的產(chǎn)品BFF型膜紙復(fù)合電容器與現(xiàn)今的BAM型全膜電容器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行對(duì)比,現(xiàn)在生產(chǎn)的電容器單臺(tái)容量有了大幅提高,介質(zhì)損耗降低到原來的1/4以下,單位千乏的質(zhì)量和體積降為原來的2/3以下。新產(chǎn)品大都采用新型結(jié)構(gòu)的內(nèi)熔絲,可按用戶要求采用不銹鋼外殼,外殼絕緣水平和爬電比距也都有了提高。
2.1.4 產(chǎn)品性能的提高
      制造工藝的進(jìn)步保證了產(chǎn)品質(zhì)量的提高,現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大型高壓電容器制造企業(yè)都先后進(jìn)口了國(guó)際上先進(jìn)的電容器元件全自動(dòng)卷制機(jī)和/或全自動(dòng)真空浸漬設(shè)備,焊接、油漆設(shè)備和丁藝也有了很大改進(jìn)。由于制造工藝的進(jìn)步,有力地保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定提高,統(tǒng)計(jì)表明,近年電容器產(chǎn)品損壞率明顯下降,過去稱為老大難的滲漏油問題有了明顯改觀,油漆和外觀質(zhì)量也有了很大提高。
2.1.5 新品種電容器
      為滿足我國(guó)電力系統(tǒng)及廣大企業(yè)用戶的需要,電力電容器行業(yè)通過吸收*技術(shù)及自主創(chuàng)新,開發(fā)并生產(chǎn)了多種新型高壓電容器,用于無功補(bǔ)償和交直流濾波,主要有集合式并聯(lián)電容器、充氣集合式并聯(lián)電容器、自愈式高電壓并聯(lián)電容器、靜上型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置、直流輸電用高壓電容器等,我國(guó)電力電容器技術(shù)達(dá)到一個(gè)新水平。
2.2 低壓并聯(lián)電容器
      通過引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和生產(chǎn)線,實(shí)現(xiàn)了低壓并聯(lián)電容器產(chǎn)品的更新?lián)Q代。以金屬化聚丙烯薄膜為介質(zhì)的自愈式電容器取代了傳統(tǒng)的鋁箔油浸紙介質(zhì)電容器。自愈式電容器的主要優(yōu)點(diǎn)是單臺(tái)容量大、介損小、體積小、質(zhì)量小、價(jià)格低,使低壓無功補(bǔ)償裝置的面貌煥然一新。新裝置單柜容量大,廣泛采用電容器專用接觸器或晶閘管、機(jī)械復(fù)合開關(guān),采用了以無功量、功率因數(shù)為控制對(duì)象的各種先進(jìn)的自動(dòng)控制器,低壓自動(dòng)補(bǔ)償裝置應(yīng)運(yùn)而生。
3 我國(guó)電容器自動(dòng)投切裝置技術(shù)現(xiàn)狀
       隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和用戶自動(dòng)化水平的提高,電子設(shè)備的應(yīng)用日益廣泛,用戶設(shè)備對(duì)電壓質(zhì)量的要求越來越高。因此,補(bǔ)償電力系統(tǒng)無功、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓,己成為電力部門及廣大用戶的迫切要求。電容器分組自動(dòng)投切裝置順應(yīng)電氣設(shè)備智能化的潮流騰空問世,在電力網(wǎng)中應(yīng)用日益廣泛。
自動(dòng)投切電容器裝置,可按以下種方式分類一種是根據(jù)使用地點(diǎn)來分類,可分為變電站用、線路用自動(dòng)投切電容器裝置和針對(duì)某種用電設(shè)備而設(shè)置的自動(dòng)投切電容器裝置另一種是根據(jù)控制開關(guān)來分類,可分為晶閘管投切電容器裝置和開關(guān)投切電容器裝置。
      線路及用電設(shè)備的補(bǔ)償可采用按無功功率或電壓的變化進(jìn)行控制的自動(dòng)投切電容器裝置,具有簡(jiǎn)單易行的優(yōu)點(diǎn)。變電站用自動(dòng)投切電容器裝置通常需對(duì)電壓及無功進(jìn)行綜合控制,其實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)水平、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、通信、實(shí)時(shí)監(jiān)控等軟硬件技術(shù)有較高要求,技術(shù)較復(fù)雜,目前在應(yīng)用中不斷完善改進(jìn)。晶閘管投切電容器裝置無機(jī)械磨損,響應(yīng)速度快,然而其控制系統(tǒng)較復(fù)雜,晶閘管的隔離觸發(fā)也較復(fù)雜,不僅降低系統(tǒng)的可靠性,而且成本較高,目前在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面的問題制約下,尚不能被用戶普遍接受。真空開關(guān)投切電容器組具有控制簡(jiǎn)便、耐頻繁操作、滅弧室不需檢修的優(yōu)點(diǎn),適用于負(fù)荷波動(dòng)較慢的變電站、線路及用電設(shè)備,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、成本低廉的特點(diǎn),具有廣闊的應(yīng)用前景。
4 與*水平的差距
4.1國(guó)產(chǎn)殼式高壓并聯(lián)電容器的單臺(tái)容量小
      國(guó)產(chǎn)大容量電容器仍然是以單臺(tái)334kvar的為主。而國(guó)外瑞典、美國(guó)GE、COOPER公司等早就已開始批量提供單臺(tái)1000kvar的電容器了。
4.2國(guó)產(chǎn)高壓電容器比特性差距大
      國(guó)內(nèi)外電容器比特性大致比例是國(guó)外:合資:國(guó)內(nèi)=1:1.5:2,即同容量的電容器國(guó)產(chǎn)的體積、質(zhì)量要比國(guó)外的產(chǎn)品大一倍。
4.3補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)選擇不同
       國(guó)外廣泛采用在345kvar及以下主負(fù)荷側(cè)補(bǔ)償,國(guó)內(nèi)以在66Kv及以下三次側(cè)補(bǔ)償為主。在主負(fù)荷側(cè)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是直接補(bǔ)償、效果好,并可使主變壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、造價(jià)降低、提高輸送功率。
4.4在靜止型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償和自動(dòng)投切等高新技術(shù)方面還存在著明顯差距。
5 今后的發(fā)展方向
5.1改進(jìn)工藝,嚴(yán)格質(zhì)量管理,提高電容器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
      單臺(tái)電容器是無功補(bǔ)償裝置的基礎(chǔ)器件,目前國(guó)內(nèi)外的差距主要是原材料、工藝裝備和管理體制等方面造成的。要縮小這個(gè)差距,需要我們完善先進(jìn)的工藝裝備,同時(shí)要在體制改革上有所突破。
5.2向高可靠性、無油化和環(huán)境適應(yīng)性方向發(fā)展
       目前電容器實(shí)際應(yīng)用正進(jìn)入內(nèi)熔絲電容器時(shí)代,內(nèi)熔絲無安裝要求,不受氣候影響、分散性小,動(dòng)作可靠性高、故障單元容量變化小、設(shè)備可用率高、安裝運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低,在濾波器、高壓、高壓大型電容器組大量采用。從無油化考慮,自愈式高電壓電容器、充氣集合式電容器都是可供選擇的設(shè)備,因其均以可靠為基礎(chǔ)。
5.3大力發(fā)展新型濾波、靜補(bǔ)和串補(bǔ)裝置和自動(dòng)投切電容器裝置
       由于電力電子器件的應(yīng)用,電網(wǎng)中諧波污染愈加嚴(yán)重,發(fā)展經(jīng)濟(jì)、適用、無源和有源濾波器是十分必要的。目前,國(guó)產(chǎn)靜補(bǔ)裝置主要應(yīng)用于冶金企業(yè),以替代運(yùn)行費(fèi)用高的老式調(diào)相機(jī)組,增加系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。串補(bǔ)裝置包括固定串補(bǔ)和可控串補(bǔ),目前主要依賴進(jìn)口,盡快實(shí)現(xiàn)串補(bǔ)裝置國(guó)產(chǎn)化是提高輸電容量和保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要措施。自動(dòng)投切電容器裝置的開發(fā)宜與具體補(bǔ)償對(duì)象相匹配,對(duì)一般負(fù)荷和對(duì)變電站的補(bǔ)償要求應(yīng)有一定差別,設(shè)置自動(dòng)投切電容器裝置須視具體情形具體分析,充分考慮用戶的具體情況方能取得滿意的電壓無功補(bǔ)償效果。
6安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹
6.1產(chǎn)品概述
       AZC/AZCL系列智能電容器是應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測(cè)控單元，晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，線路保護(hù)單元，兩臺(tái)共補(bǔ)或一臺(tái)分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成。可替代常規(guī)由熔絲、復(fù)合開關(guān)或機(jī)械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高的特點(diǎn)，適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?br data-filtered="filtered" style=";padding: 0px;list-style-type: none;box-sizing: border-box"/>       AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內(nèi)部晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，自動(dòng)尋找投入（切除）點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)過零投切，具有過壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過諧保護(hù)、過溫保護(hù)等保護(hù)功能。
6.2產(chǎn)品選型
AZC系列智能電容器選型：

AZCL系列智能電容器選型：

6.3產(chǎn)品實(shí)物展示

 

7.結(jié)束語(yǔ)
      我國(guó)電力電容器制造業(yè)緊跟*技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),成功地推動(dòng)了產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步,產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟(jì)和運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)大幅提高,開發(fā)了許多適應(yīng)我國(guó)國(guó)情和有利于環(huán)境保護(hù)的新品種,產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高,迎來我國(guó)電力電容器技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新階段。

 

參考文獻(xiàn)
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