集合式高電壓并聯(lián)電力電容器

 集合式高電壓并聯(lián)電力電容器
 我國(guó)電力電容器行業(yè)從上世紀(jì)八十年代中期開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)集合式高電壓并聯(lián)電力電容器，至今已將近有三十年的歷史，集合式電力電容器已成為高壓并聯(lián)電力電容器中的主導(dǎo)產(chǎn)品之一，約占全部高壓并聯(lián)電力電容器的30%。
7.2.1 結(jié)構(gòu)
 1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
 集合式高壓并聯(lián)電力電容器是由專門設(shè)計(jì)的單元電力電容器（以下簡(jiǎn)稱單元）集裝成一個(gè)心子，并將該心子安裝在一個(gè)箱體中構(gòu)成的電力電容器。單元的特點(diǎn)是“小元件加內(nèi)熔絲”，即單元內(nèi)單個(gè)元件的容量不大，僅幾個(gè)千乏，每個(gè)元件都裝設(shè)保護(hù)熔絲，單元內(nèi)的元件通常全部并聯(lián)或2串多并。心子的單元組按電氣要求進(jìn)行串并聯(lián)。電力電容器箱體上部裝有瓷套管作為整臺(tái)電力電容器的線路端子。箱體內(nèi)充注絕緣和傳熱的介質(zhì)。
 集合式并聯(lián)電力電容器還具有單臺(tái)容量大，占地面積較小，安裝方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，比較安全可靠、節(jié)省費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，電力電容器壽命期間的故障大多發(fā)生在早期，早期故障主要是由于材料和工藝的缺陷造成的。其中絕緣材料缺陷完全避免是不可能的，特別在介質(zhì)有效面積很大的大容量電力電容器內(nèi)，發(fā)生擊穿的幾率比較高。集合式電力電容器是一種大容量電力電容器，它的設(shè)計(jì)思想是通過(guò)采取有效的保護(hù)措施，使大容量電力電容器獲得較高的可靠性。該措施為在集合式電力電容器中一旦有元件絕緣發(fā)生擊穿，內(nèi)部熔絲能可靠地熔斷，使故障元件退出運(yùn)行。少量元件退出運(yùn)行占整體元件數(shù)的比例很小。容量和電壓分布的變化不大。從而可以使整臺(tái)電力電容器在不退出故障單元的情況下繼續(xù)運(yùn)行。由于有這些特點(diǎn)，目前集合式并聯(lián)電力電容器已廣泛應(yīng)用于標(biāo)稱電壓6kV、10kV、35kV、66kV甚至更高的電力系統(tǒng)中。當(dāng)然集合式電力電容器也不可避免地有其缺點(diǎn)，如發(fā)生較嚴(yán)重故障退出運(yùn)行后，修理不便，不能很快恢復(fù)運(yùn)行；充油電力電容器的滲漏油、充氣電力電容器的漏氣及散熱問(wèn)題會(huì)影響正常使用，仍需待改進(jìn)解決。
 2）結(jié)構(gòu)分類
 a．電力電容器按其箱體內(nèi)充注的介質(zhì)可分為充油式和充氣式兩種。
 充油式充注的是絕緣油，一般是變壓器油、植物油、絕緣油。
 充氣式充注的是六氟化硫（SF6）或氮?dú)猓∟2）或SF6和N2的混合氣體。
 b．電力電容器按其箱體的密封程度，可分為非密封結(jié)構(gòu)和密封結(jié)構(gòu)。
 非密封結(jié)構(gòu)的充油電力電容器在頂蓋上方裝的是儲(chǔ)油柜，儲(chǔ)油柜用來(lái)作為油補(bǔ)償裝置，儲(chǔ)油柜上部有氣室，通過(guò)盛有干燥劑的呼吸器與外界大氣相通。
 密封結(jié)構(gòu)的充油電力電容器裝有金屬膨脹器作為油補(bǔ)償裝置，電力電容器內(nèi)部與大氣完全隔絕。充氣電力電容器必須是密封結(jié)構(gòu)，且應(yīng)具有良好的氣密性。、
 c．電力電容器按其容量是否可調(diào)節(jié)區(qū)分，有非可調(diào)型和可調(diào)型兩類。
 為了適應(yīng)負(fù)荷變化對(duì)無(wú)功補(bǔ)償容量需求不同的情況，可調(diào)型集合式電力電容器可根據(jù)對(duì)無(wú)功不同的需求分檔輸出無(wú)功，例如，按總?cè)萘康?/2+1/2或1/3+2/3分檔，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)或借助專用無(wú)勵(lì)磁分接開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種電力電容器適用于兩種情況：
新建變電所。運(yùn)行初期，主變壓器負(fù)荷較小，需要無(wú)功較少，而無(wú)功補(bǔ)償容量按滿負(fù)荷配置，全部投入時(shí)會(huì)發(fā)生過(guò)補(bǔ)償現(xiàn)象；
周期性不均勻負(fù)荷。通常農(nóng)村灌溉、農(nóng)作物加工等負(fù)荷有季節(jié)性，農(nóng)忙時(shí)是負(fù)荷高峰期，農(nóng)閑時(shí)主變壓器處于輕載狀態(tài)。
 d．電力電容器按其安裝方式可分為非落地安裝式和落地安裝式。
 非落地安裝式一般用于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓較高的場(chǎng)合，為降低電力電容器線路端子及單元對(duì)箱體的絕緣水平，把電力電容器安裝在絕緣支架上，電力電容器單元串聯(lián)組的中點(diǎn)與箱體連接。在集合式電力電容器的發(fā)展早期，35kV、66kV電壓級(jí)電力電容器曾使用這種結(jié)構(gòu)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前，66kV及以下電壓級(jí)的電力電容器均可設(shè)計(jì)、制造成落地安裝式，外殼不再帶電，提高了運(yùn)行的安全性。
7.2.2 技術(shù)質(zhì)量要求
 集合式高壓并聯(lián)電力電容器除了應(yīng)符合通用技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)外，還應(yīng)符合如下特定的技術(shù)和質(zhì)量方面的要求。
 1）對(duì)構(gòu)成集合式電力電容器主要器件的要求
 a．單元電力電容器（單元）
 單元為油浸箔式結(jié)構(gòu)，每個(gè)元件均裝設(shè)熔絲，其額定值按照總體設(shè)計(jì)要求而定，技術(shù)性能應(yīng)滿足下列要求：
內(nèi)部熔絲的放電試驗(yàn)應(yīng)逐個(gè)進(jìn)行，并按元件并聯(lián)的最大能量檢驗(yàn)；
局部放電試驗(yàn)應(yīng)逐個(gè)進(jìn)行；
套管爬距按油中或氣體中使用進(jìn)行計(jì)算，并分別在油中或大氣中外絕緣進(jìn)行耐壓試驗(yàn)；
單元外殼應(yīng)有保護(hù)涂層，防止生銹。
 b．心子構(gòu)架
 心子構(gòu)架應(yīng)平整光潔，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，并作防銹處理后涂保護(hù)層。35kV級(jí)以上電力電容器，構(gòu)架需對(duì)箱體絕緣。
 c．安全保護(hù)器件
 充油電力電容器裝有壓力釋放閥，壓力釋放閥應(yīng)符合JB/T 7065《變壓器用壓力釋放閥》的要求，當(dāng)油箱內(nèi)部與外部的壓強(qiáng)差超過(guò)55kPa時(shí)能可靠動(dòng)作。根據(jù)購(gòu)買方要求，可安裝氣體繼電器。
 充氣電力電容器裝有帶有壓力保護(hù)整定的氣壓表，在內(nèi)部壓力過(guò)低或過(guò)高時(shí)均能給出保護(hù)信號(hào)。
 d．油補(bǔ)償裝置
 非密封結(jié)構(gòu)的電力電容器應(yīng)裝有儲(chǔ)油柜，其容積應(yīng)能保證在上限溫度下容量達(dá)到1.35倍時(shí)油不溢出。儲(chǔ)油柜的一端應(yīng)裝有油位計(jì)，且應(yīng)表示出電力電容器未投入運(yùn)行時(shí)，相當(dāng)于溫度-30℃、+20℃、+40℃時(shí)三個(gè)油面標(biāo)記。在下限溫度下未投入運(yùn)行時(shí)，油位計(jì)應(yīng)當(dāng)有油可見(jiàn)。注油、放油和排油裝置應(yīng)加裝帶有油封的吸濕器。
 密封結(jié)構(gòu)的電力電容器應(yīng)裝有金屬膨脹器，金屬膨脹器應(yīng)符合JB 7068-2002《互感器用金屬膨脹器》的要求。膨脹器應(yīng)能保證在上限溫度下容量達(dá)到1.35倍時(shí)，電力電容器內(nèi)部油壓不超過(guò)膨脹器的允許工作壓力上限；在下限溫度下未投入運(yùn)行時(shí)，內(nèi)部油壓應(yīng)不出現(xiàn)負(fù)值。
 e．箱體及其附件
 對(duì)于充油電力電容器：
在油箱的下部壁上裝有油樣活門和排油裝置。
電力電容器油箱應(yīng)能承受住在其內(nèi)部施加0.06MPa正壓的機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)而無(wú)損傷及永久性變形，并在正常起吊、運(yùn)輸狀態(tài)下無(wú)明顯變形。
附件應(yīng)便于拆卸、安裝和更換。
內(nèi)部電力電容器單元的箱殼、支架和油箱之間應(yīng)有可靠的電氣連接。油箱下部壁上應(yīng)有不小于M16的連接螺栓，用于接地。
 對(duì)于充氣電力電容器：
由于充氣之前須對(duì)內(nèi)部真空干燥處理，故箱體應(yīng)能耐受正負(fù)壓的檢驗(yàn)，即除了承受住在其內(nèi)部施加的0.06MPa正壓試驗(yàn)外，還需承受-0.1MPa的負(fù)壓試驗(yàn)而無(wú)永久性變形。
 f．散熱器
 電力電容器如裝有片式散熱器，應(yīng)符合JB/T 5347《變壓器用片式散熱器》的要求。
 2）整體主要性能指標(biāo)：
除了應(yīng)符合通用技術(shù)質(zhì)量要求外，集合式電力電容器還須符合以下特殊要求：
 a．電容偏差：
 電力電容器的實(shí)測(cè)電容與其額定值之偏差應(yīng)不超過(guò)0～+5%。電力電容器單元的實(shí)測(cè)電容與其額定值之偏差應(yīng)不超過(guò)-3%～+5%。對(duì)于6、10kV級(jí)電力電容器，三相電力電容器的任何兩個(gè)線路端子之間實(shí)測(cè)電容的最大值與最小值之比應(yīng)不超過(guò)1.02。對(duì)于35kV級(jí)電力電容器，三相電力電容器的任何兩個(gè)線路端子之間實(shí)測(cè)電容的最大值與最小值之比應(yīng)不超過(guò)1.01。采用兩段等電容電壓差動(dòng)保護(hù)的電力電容器，每一相中兩串聯(lián)段實(shí)測(cè)電容值之相對(duì)誤差應(yīng)不大于±0.5％。
 b．溫升
 對(duì)整臺(tái)電力電容器在室溫下連續(xù)施加額定頻率的實(shí)際正弦波電壓，使其試驗(yàn)容量達(dá)到1.44倍。電力電容器運(yùn)行溫度達(dá)到穩(wěn)定后，頂蓋溫升應(yīng)不超過(guò)15℃。
 c．絕緣油或絕緣氣體
 電力電容器用絕緣油在注入油箱前，其各項(xiàng)性能應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定或制造廠的質(zhì)量要求。從油箱放油口取出油樣的耐電強(qiáng)度應(yīng)不小于45 kV/2.5mm，tanδ應(yīng)不大于0.2%(90℃時(shí))。電力電容器用絕緣氣體SF6，其主要性能應(yīng)符合GB/T 8905-1996《六氟化硫電氣設(shè)備中氣體管理和檢驗(yàn)導(dǎo)則》的規(guī)定，20℃時(shí)的氣體濕度在驗(yàn)收時(shí)應(yīng)不大于500μL/L，運(yùn)行時(shí)應(yīng)不大于1000μL/L。電力電容器使用的絕緣氣體氮?dú)�，�?yīng)采用純度為99.999%以上的高純氮，其含水量應(yīng)不大于5×10-6L。
 d．損耗角正切（tanδ）
 電力電容器的損耗角正切在工頻額定電壓下20℃時(shí)應(yīng)不大于0.00035。電力電容器在其電介質(zhì)最高允許運(yùn)行溫度下?lián)p耗角正切應(yīng)不超過(guò)在20℃時(shí)之值。損耗角正切可以在內(nèi)部單元上進(jìn)行測(cè)量。
 e．局部放電
 局部放電試驗(yàn)可以僅對(duì)內(nèi)部單元進(jìn)行，其局部放電水平和試驗(yàn)要求與前述電力電容器單元的要求一致；置于絕緣構(gòu)架上的單元，其端子對(duì)外殼的局部放電熄滅電壓與相同絕緣水平的電力電容器的要求相同。
  f．密封性
 充油式電力電容器的密封性能應(yīng)足以保證在各部分均已達(dá)到電介質(zhì)元件最高溫度（通常為80℃）后至少經(jīng)歷2h不出現(xiàn)滲漏。
 充氣式電力電容器內(nèi)部的氣壓是較低的正壓，正常工作時(shí)，考慮環(huán)境溫度的影響，氣壓應(yīng)在0.001MPa～0.06MPa范圍內(nèi)。其密封性能用漏率表示，一般規(guī)定年漏率為0.5～1%，因此保證電力電容器在20年內(nèi)，氣壓不會(huì)低于0.001MPa。

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