智能電力電容器技術現狀與選型

劉丹
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：文章介紹了我國電力電容器產品目前技術水平、產品品種和特點,分析了我國電容器與*水平在技術經濟指標和外觀上的差距,提出了電容器產品今后的發展方向。
關鍵詞：電力電容器；無功補償；電壓質量
1 引言
      我國電力電容器制造業已有多年的歷史,通過消化吸收引進技術,在制造技術、產品質量和運行技術上都有了快速發展,從根本上改變了國產電容器的技術狀況。同時,我們也清醒地看到國產電容器與*水平相比,在某些重要技術經濟指標上存在差距,尤其是在靜態無功補償和自動投切技術等方面還落后許多。我們須加速電力電容器及其自動化技術的進步,滿足電力系統發展需要。
2 我國電力電容器的技術現狀
2.1 高壓并聯電容器
2.1.1 介質材料的進步
（1）固體介質材料為全聚丙烯薄膜。薄膜介質具有耐電強度高、介損小等優點,已經取代了膜紙復合介質。電容器介質實現全膜化后,在介質材料應用上與水平相同,是我國電力電容器制造技術的一大飛躍。
（2）浸漬液體材料。目前國內有二種,一是二芳基乙烷,另一是節基甲苯。節基甲苯價格較高,在局部放電和低溫性能上優于二芳基乙烷,是國際上普遍采用的優良介質,將逐步成為我國采用的浸漬介質。
2.1.2 產品設計的改進
（1）老產品采用膜紙復合介質,板鋁箔縮進介質邊緣內部,插入引線片將電流引出；新產品采用全膜介質,鋁箔折邊凸出,是目前廣泛采用的是結構。新結構的優點是：①介質耐電強度高、損耗小；②改善邊緣場強,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介質造成的機械損傷。
（2）新產品內部裝有放電電阻和內部熔絲。放電電阻為高壓玻璃釉電阻,并聯在每個串聯段上,停電后10分鐘內能將剩余電壓降到75V以下。電容器內部每個元件都串有精心設計的熔絲,運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,整臺電容器乃至整個電容器組可保持繼續正常運行。防止熔絲動作時可能造成對相鄰完好元件熔絲的損傷,既防止了熔絲群爆現象的發生,同時也防止了熔絲動作造成對絕緣油的污染。
2.1.3 產品性能的提高
       以量大面廣的殼式電容器為例,將20世紀90年代中期的產品BFF型膜紙復合電容器與現今的BAM型全膜電容器的技術經濟性能進行對比,現在生產的電容器單臺容量有了大幅提高,介質損耗降低到原來的1/4以下,單位千乏的質量和體積降為原來的2/3以下。新產品大都采用新型結構的內熔絲,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 產品性能的提高
      制造工藝的進步保證了產品質量的提高,現在國內大型高壓電容器制造企業都先后進口了國際上先進的電容器元件全自動卷制機和/或全自動真空浸漬設備,焊接、油漆設備和丁藝也有了很大改進。由于制造工藝的進步,有力地保證了產品質量的穩定提高,統計表明,近年電容器產品損壞率明顯下降,過去稱為老大難的滲漏油問題有了明顯改觀,油漆和外觀質量也有了很大提高。
2.1.5 新品種電容器
      為滿足我國電力系統及廣大企業用戶的需要,電力電容器行業通過吸收*技術及自主創新,開發并生產了多種新型高壓電容器,用于無功補償和交直流濾波,主要有集合式并聯電容器、充氣集合式并聯電容器、自愈式高電壓并聯電容器、靜上型動態無功補償裝置、直流輸電用高壓電容器等,我國電力電容器技術達到一個新水平。
2.2 低壓并聯電容器
      通過引進國外技術和生產線,實現了低壓并聯電容器產品的更新換代。以金屬化聚丙烯薄膜為介質的自愈式電容器取代了傳統的鋁箔油浸紙介質電容器。自愈式電容器的主要優點是單臺容量大、介損小、體積小、質量小、價格低,使低壓無功補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、機械復合開關,采用了以無功量、功率因數為控制對象的各種先進的自動控制器,低壓自動補償裝置應運而生。
3 我國電容器自動投切裝置技術現狀
       隨著電力系統的發展和用戶自動化水平的提高,電子設備的應用日益廣泛,用戶設備對電壓質量的要求越來越高。因此,補償電力系統無功、穩定系統電壓,己成為電力部門及廣大用戶的迫切要求。電容器分組自動投切裝置順應電氣設備智能化的潮流騰空問世,在電力網中應用日益廣泛。
自動投切電容器裝置,可按以下種方式分類一種是根據使用地點來分類,可分為變電站用、線路用自動投切電容器裝置和針對某種用電設備而設置的自動投切電容器裝置另一種是根據控制開關來分類,可分為晶閘管投切電容器裝置和開關投切電容器裝置。
      線路及用電設備的補償可采用按無功功率或電壓的變化進行控制的自動投切電容器裝置,具有簡單易行的優點。變電站用自動投切電容器裝置通常需對電壓及無功進行綜合控制,其實現對計算機水平、數據庫技術、通信、實時監控等軟硬件技術有較高要求,技術較復雜,目前在應用中不斷完善改進。晶閘管投切電容器裝置無機械磨損,響應速度快,然而其控制系統較復雜,晶閘管的隔離觸發也較復雜,不僅降低系統的可靠性,而且成本較高,目前在技術和經濟兩方面的問題制約下,尚不能被用戶普遍接受。真空開關投切電容器組具有控制簡便、耐頻繁操作、滅弧室不需檢修的優點,適用于負荷波動較慢的變電站、線路及用電設備,其結構簡單、性能穩定、成本低廉的特點,具有廣闊的應用前景。
4 與*水平的差距
4.1國產殼式高壓并聯電容器的單臺容量小
      國產大容量電容器仍然是以單臺334kvar的為主。而國外瑞典、美國GE、COOPER公司等早就已開始批量提供單臺1000kvar的電容器了。
4.2國產高壓電容器比特性差距大
      國內外電容器比特性大致比例是國外:合資:國內=1:1.5:2,即同容量的電容器國產的體積、質量要比國外的產品大一倍。
4.3補償地點選擇不同
       國外廣泛采用在345kvar及以下主負荷側補償,國內以在66Kv及以下三次側補償為主。在主負荷側補償的優點是直接補償、效果好,并可使主變壓器結構簡化、造價降低、提高輸送功率。
4.4在靜止型動態無功補償和自動投切等高新技術方面還存在著明顯差距。
5 今后的發展方向
5.1改進工藝,嚴格質量管理,提高電容器的技術經濟指標
      單臺電容器是無功補償裝置的基礎器件,目前國內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。要縮小這個差距,需要我們完善先進的工藝裝備,同時要在體制改革上有所突破。
5.2向高可靠性、無油化和環境適應性方向發展
       目前電容器實際應用正進入內熔絲電容器時代,內熔絲無安裝要求,不受氣候影響、分散性小,動作可靠性高、故障單元容量變化小、設備可用率高、安裝運行維護費用低,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備,因其均以可靠為基礎。
5.3大力發展新型濾波、靜補和串補裝置和自動投切電容器裝置
       由于電力電子器件的應用,電網中諧波污染愈加嚴重,發展經濟、適用、無源和有源濾波器是十分必要的。目前,國產靜補裝置主要應用于冶金企業,以替代運行費用高的老式調相機組,增加系統的運行穩定性。串補裝置包括固定串補和可控串補,目前主要依賴進口,盡快實現串補裝置國產化是提高輸電容量和保證系統穩定性的重要措施。自動投切電容器裝置的開發宜與具體補償對象相匹配,對一般負荷和對變電站的補償要求應有一定差別,設置自動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償效果。
6安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹
6.1產品概述
       AZC/AZCL系列智能電容器是應用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節省能源、降低線損、提高功率因數和電能質量的新一代無功補償設備。它由智能測控單元，晶閘管復合開關電路，線路保護單元，兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構成。可替代常規由熔絲、復合開關或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內和柜面由導線連接而組成的自動無功補償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護方便，使用壽命長，可靠性高的特點，適應現代電網對無功補償的更高要求。
       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、頻率、電容器路數及投切狀態、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內部晶閘管復合開關電路，自動尋找投入（切除）點，實現過零投切，具有過壓保護、缺相保護、過諧保護、過溫保護等保護功能。
6.2產品選型
AZC系列智能電容器選型：

AZCL系列智能電容器選型：

6.3產品實物展示

 

7.結束語
      我國電力電容器制造業緊跟*技術的發展趨勢,成功地推動了產品的技術進步,產品技術經濟和運行技術指標大幅提高,開發了許多適應我國國情和有利于環境保護的新品種,產品質量明顯提高,迎來我國電力電容器技術發展的一個新階段。

 

參考文獻
[1]李兆林,盧有盟.自愈式高壓并聯電容器的內熔絲保護和壽命試驗研究.電力電容器.2001(3)
[2]何李妹.我國電力電容器及自動化技術現狀與展望.
[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版．