低壓自愈式并聯(lián)電容器的研究探討

時間：2021-10-09

摘要

低壓無功補償控制是配電網(wǎng)降損節(jié)能的主要措施，是配電網(wǎng)的一個重要組成部分，對提高功率因數(shù)、保證供電質(zhì)量、降低能耗、增強供電安全性起到重要作用，市場容量相當大，同時民用供配電也占有很大的比重。BSMJ型低壓自愈式并聯(lián)電容器作為無功補償?shù)闹匾骷?，具?*的作用，本文著重于BSMJ型電容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝特點、性能、質(zhì)量、技術(shù)特性及產(chǎn)品研發(fā)、制造、使用等方面將作出初步的探討。

引言
低壓配電系統(tǒng)的無功補償中，BSMJ型電容器被廣泛應(yīng)用，但普遍存在著早期失效率高，使用壽命短等質(zhì)量問題。我國電力電容器制造行業(yè)單就生產(chǎn)設(shè)備、原材料和技術(shù)來說，并不比**上**水平遜色，該類產(chǎn)品的需求量在逐年增加，其國產(chǎn)化進程不斷加快。
本文主要針對某公司BSMJ型電容器在應(yīng)用過程中存在的質(zhì)量問題進行了分析，并對產(chǎn)品的設(shè)計進行優(yōu)化與探討；在生產(chǎn)工藝中，通過加強工藝過程控制、調(diào)整工藝參數(shù)等改進措施的實施，電容器的壽命性能得到了提高，產(chǎn)品符合技術(shù)要求且通過各項型式試驗。

1、BSMJ型電容器的設(shè)計過程
1.1 存在的問題
1.1.1 早期失效率高

（1）采用的薄膜質(zhì)量差、設(shè)計場強又高，金屬層方阻控制不好，電容器會因擊穿-自愈-再擊穿，鼓肚失效。
（2）局部放電嚴重：生產(chǎn)工藝不良，電容器內(nèi)水份含量高，局部放電嚴重，會造成薄膜介質(zhì)早期老化擊穿。
（3）端頭接觸層不良導致性能惡化，tanδ增大：電容器在長期交流負載下和瞬時電流的沖擊之后，接觸電阻增加，導致整個電容器損耗增加，以至開路。端頭接觸性能好壞與很多因素有關(guān)，如電極金屬材料、溫度、噴金層的材料，工藝、原件的卷繞情況、熱處理工藝及浸漬劑的性能等有關(guān)。

1.1.2 使用壽命不如預(yù)期的長
（1）電容器各相電容值不平衡，產(chǎn)品在運行過程中因補償不當容量損耗受損，影響產(chǎn)品使用壽命。
（2）電容器的設(shè)計不符合所要求的工作環(huán)境，使電容器的電容值衰減、介質(zhì)損耗角正切值增大、絕緣性能下降等參數(shù)的惡化，對電容器的使用壽命有較為顯著的影響。
（3）浸漬劑因使用不當或處理效果不好，導致水分含量多，水分在電流的作用下對薄膜的金屬層進行氧化和腐蝕，引起產(chǎn)品的容量值下降，損耗上升，產(chǎn)品的壽命縮短。
針對以上存在的問題，我們在結(jié)構(gòu)的設(shè)計上對金屬化薄膜的選取、心子結(jié)構(gòu)和引出方式、浸漬劑的使用以及采用過壓力防爆保護裝置方面的分析與探討，得到了較為滿意的效果。

1.2 金屬化薄膜的選取
（1）采用聚丙烯薄膜為電介質(zhì)，金屬化鋅鋁合金鍍層為電極。
金屬化膜電容器采用聚丙烯薄膜為介質(zhì)，自愈性能優(yōu)越，耐電強度高，儲能因數(shù)大。鋁金屬化膜制成電容器之后，在交流電壓下電容器里的金屬化層發(fā)生氧化，引起嚴重的電容損失，限制了電容器的使用壽命；鋅金屬化膜雖然對電化學腐蝕不敏感，但對于大氣腐蝕卻很敏感，因而較易分解而損壞。金屬化鋅鋁合金膜，克服了純鋅膜和純鋁膜的缺點。鋅鋁合金在聚丙烯薄膜上先鍍一層鋁，緊接著再蒸鍍一層鋅。由于兩種金屬原子會相互擴散，下層的鋁原子會穿過上層的鋅向鍍層表面擴散，到達鋅層表面的鋁增強了上層鋅層抗大氣腐蝕的能力。另外鋅鋁合金膜中的主要成分是鋅，因此在長期交流負載下電容量的下降與純鋅膜相同，克服了鋁膜在長期運行中電容下降的缺點。
（2）為提高電容器的抗涌流、抗電能力，采用了邊緣加厚技術(shù)，增加噴金層與金屬化較板的結(jié)合強度，減小噴金層與金屬層的接觸電阻，電容器自身能耗降低。
（3）為了改善薄膜的耐溫性，必須對聚丙烯性能進行溫度改性。例如：增加α晶型晶體含量，減小β晶型含量；提高等規(guī)度和結(jié)晶度、增加了添加劑，提高了膜的耐溫性等。

1.3 設(shè)計心子結(jié)構(gòu)和引出方式
為適應(yīng)大電流沖擊和提高電容器心子的機械強度，確定了較為合理的方阻，改進了心子的結(jié)構(gòu)和引出方式，從而提高了產(chǎn)品的性能，質(zhì)量和效率。某公司根據(jù)生產(chǎn)實際情況，選用現(xiàn)有的外殼、絕緣子、引出頭和焊接等工藝手段，改進適合該電容器的外部密封結(jié)構(gòu)，節(jié)省了投資，加快了試制進度，而且由于每一類型中不同容量的產(chǎn)品其安裝尺寸和接地柱位置都是完全相同的，因此較大地方便了用戶的設(shè)計、安裝和維修。

1.4 浸漬劑的使用
電容器元件內(nèi)添加浸漬劑主要是為了填充元件端面的空隙，改善產(chǎn)品局部放電現(xiàn)象，浸漬劑進入電容器心子兩端后，有效阻止空氣、水分侵入電容器心子。各生產(chǎn)廠家選用的浸漬劑種類不一樣，某公司使用的是進口聚異丁烯等組份合成，有效地提高了電容器的局部放電起始場強、降低了金屬化電極的腐蝕現(xiàn)象，使電容量損失明顯減小，因此增加了產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。電容器的外殼與元件之間，以阻燃物質(zhì)充填，在電容器內(nèi)部發(fā)生故障時，起滅弧、*和隔熱作用。

1.5 采用過壓力防爆保護裝置
盡管產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，選用了較好的介質(zhì)材料和浸漬料，并且著重提高介質(zhì)的起始游離電場強度和擊穿電場強高，以及選擇適當?shù)墓ぷ麟妶鰪姸?，采取必要的、嚴格的工藝措施，以及提高電容器心子本身的固有可靠性，但是，工藝上和使用上的偶然因素必定存在，即使這些因素可以排除，而交流金屬化電容器在壽命終結(jié)時，往往以“鼓脹”、漏油、爆炸以致燃燒而告終，因此，對于這種中功率的電力電容器就不能不考慮他的防爆安全措施。
過壓力防爆保護裝置見圖1。過壓力防爆保護裝置是這種電容器防爆安全方法之一，作用是當電容器在某種因素下，內(nèi)部壓力過高時斷開這種電容器的通路以達到防爆的目的。

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詞條說明
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