低壓自愈式并聯(lián)電容器的研究探討

時(shí)間：2021-10-09作者：安科瑞電子商務(wù)(上海)有限公司瀏覽：216

摘要

低壓無功補(bǔ)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(gè)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(qiáng)供電安全性起到重要作用，市場容量相當(dāng)大，同時(shí)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(bǔ)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(jì)、工藝特點(diǎn)、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(bǔ)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(jìn)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(jìn)行了分析，并對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化與探討；在生產(chǎn)工藝中，通過加強(qiáng)工藝過程控制、調(diào)整工藝參數(shù)等改進(jìn)措施的實(shí)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(xiàng)型式試驗(yàn)。


1、BSMJ型電容器的設(shè)計(jì)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(jì)場強(qiáng)又高，金屬層方阻控制不好，電容器會(huì)因擊穿-自愈-再擊穿，鼓肚失效。
       （2）局部放電嚴(yán)重：生產(chǎn)工藝不良，電容器內(nèi)水份含量高，局部放電嚴(yán)重，會(huì)造成薄膜介質(zhì)早期老化擊穿。
       （3）端頭接觸層不良導(dǎo)致性能惡化，tanδ增大：電容器在長期交流負(fù)載下和瞬時(shí)電流的沖擊之后，接觸電阻增加，導(dǎo)致整個(gè)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(yùn)行過程中因補(bǔ)償不當(dāng)容量損耗受損，影響產(chǎn)品使用壽命。
       （2）電容器的設(shè)計(jì)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(dāng)或處理效果不好，導(dǎo)致水分含量多，水分在電流的作用下對薄膜的金屬層進(jìn)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(jì)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(hù)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(qiáng)度高，儲(chǔ)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(yán)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(xué)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(diǎn)。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(huì)相互擴(kuò)散，下層的鋁原子會(huì)穿過上層的鋅向鍍層表面擴(kuò)散，到達(dá)鋅層表面的鋁增強(qiáng)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(fù)載下電容量的下降與純鋅膜相同，克服了鋁膜在長期運(yùn)行中電容下降的缺點(diǎn)。
     （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(qiáng)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(jìn)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(jì)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(jī)械強(qiáng)度，確定了較為合理的方阻，改進(jìn)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(shí)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(jìn)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(jìn)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(jì)、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(jìn)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(jìn)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(qiáng)、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(shí)，起滅弧、*和隔熱作用。


1.5 采用過壓力防爆保護(hù)裝置
盡管產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(qiáng)度和擊穿電場強(qiáng)高，以及選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ麟妶鰪?qiáng)度，采取必要的、嚴(yán)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(shí)，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(hù)裝置見圖1。過壓力防爆保護(hù)裝置是這種電容器防爆安全方法之一，作用是當(dāng)電容器在某種因素下，內(nèi)部壓力過高時(shí)斷開這種電容器的通路以達(dá)到防爆的目的。



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