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电力电容器水平的提高与电介质的发展是分不开的。电力电容器介质的主要作用是储能,它是决定电力电容器性能的关键材料。对电力电容器介质的要求是储能因数大,体积电阻系数大,损耗角正切小,耐老化性能好,工艺处理较容易、来源广泛、价格便宜等。
以下为电力电容器介质的电气性能
4.1介质的损耗 4.2介质的耐电强度
介质的耐电强度一般都以击穿场强来表示。通常电击穿场强比热击穿场强高,而老化击穿场强比前二者都低。电力电容器中所用组合介质的耐电强度及其影响因数,主要取决于各单一介质的情况。其中脉冲电力电容器的击穿多属于电击穿;并联、串联、电热电力电容器等产品由于热不稳定而击穿属于热击穿。介质的耐电强度直接影响产品寿命,应根据产品技术要求选择合适的介质。此外仍需有良好的工艺,除去杂质及水分等,从而保证产品在较高工作场强下运行的可靠性。
关键词:电力电容器;放电现象;在线监测;
电力电容器设备在电网中运行时,如果其内部存在因制造不良、老化以及外力破坏造成的绝缘缺陷,会发生影响设备和电网安全运行的绝缘事故。因此,在电力电容器投运后,传统的做法是定期停电进行预防性试验和检修,以便及时检测出设备内部的绝缘缺陷,防止发生绝缘事故。但是,随着国民经济的发展,社会对电力供应的可靠性要求越来越高,电力系统也逐渐发展壮大,传统的定期停电进行预防性试验的做法已不能满足电网高可靠性的要求。 随着科学技术的发展,电力电容器在线监测的概念越来越得到重视。
传统的计划检修是按照预防性试验规程所规定的试验周期,到期必修,具有很强的周期性。优点是便于工作计划的安排。缺点是它不管设备的实际状况,具有很大的盲目性和强制性,易造成设备的“过度检修”,浪费了大量的人力物力,同时各种耐压试验又有可能对设备绝缘造成新的损伤等等。另外因试验电压低、试验时间短,根本无法准确地检测出设备运行电压下的缺陷。 而因停电产生的电网运行风险又降低了供电的可靠性。相比之下,在线监测指导下的状态检修则具有更好的实时性和真实性,针对性也会更强。可根据绝缘缺陷的发展和变化来确定检修项目、内容和时间,检修目的更为明确。同时提高了设备供电可靠性。减少了设备停电次数和时间,避免少供电,同时也提高了电力部门全员劳动生产率。
对电力电容器进行在线监测,可以先从其运行情况进行分析:1、并联电容器
并联电容器外表面封闭,通过出线端子与母线连接,有一端子接地线。内部由绝缘纸、铝泊和电容器油构成串联电容元件。并联电容器的故障现象包括渗漏油、鼓肚、外壳闪烙、熔断器熔断、爆炸等。这些故障几乎都会伴有放电现象的发生。瓷套管及外壳渗漏油。由于渗漏油导致套管内部受潮、绝缘电阻降低、油面下降、元件上部容易受潮而击穿放电。所有并联电容器的故障中,鼓肚现象是占比例最大的。一般油箱随温度变化发生轻微的膨胀和收缩是正常的,但当内部发生局部放电,绝缘油产生大量气体,就会使箱壁变形,形成明显的鼓肚现象,发生鼓肚的电容器不能修复,只能更换。
熔断器熔断多源于电容器内部元件放电,发生故障击穿。电容器爆炸,当电容器内部元件故障击穿引起电容器极间贯穿性短路时,与其并联运行的其他电容器将对故障电容器放电,如果注入电容器的能量大于外壳能承受的爆破能量,则电容器爆炸。并联电容器事故除了运行中的脏污、受湿问题外,事故原因与电容器自身结构和制造质量也相关,综合分析如下:1)在高场强下,电容元件击穿的部位多在电极边缘、拐角和引线与极板接触处,以及元件出现褶迭部位。这些地方电场强度和电流密度都较高,容易发生局部放电和过热烧伤绝缘。在制造过程中应采取适宜隔离措施以及合理的结构设计。2)运行中电压过高或开关重燃引起的操作过电压,也将产生局部放电。电极对油箱的绝缘一般较高。制造工艺和产品元件质量如绝缘材料质量差,电容器油不纯净等是造成此类放电的主要原因。3)密封不良。如果密封不良,在运行过程中有可能进水受潮而导致损坏。密封不良运行中常表现为渗漏油。长期渗漏油的电容器,除内部进水受潮外,也会因油量减少上部漏油而发生放电故障。4)电力电容器运行电压过高,产生大量损耗,破坏绝缘。运行环境温度过高和谐波的加入也会成为诱发电容器放电的原因。前者破坏绝缘,后者提升了作用电压。 2、耦合电容器耦合电容器事故大多发生在阴雨污秽天气之中,事故现象为表面放电产生闪烙,内部放电积累可能引起击穿短路甚至爆裂。其故障现象分析雷同于并联电容器。除了运行中的脏污、受湿问题外,事故原因与电容器自身结构和制造质量也相关,综合分析如下:1)制造过程中,电容芯子位置处的绝缘设计不当,导致运行中芯子尖角处场强过大,容易引起放电。电容芯子烘干不好,残留水分或芯子卷制后又在空气中滞留时间过长而受潮也会形成隐患。
2)关于密封不良。耦合电容器是全密封电器,如果密封不良,在运行过程中有可能进水受潮而导致损坏。每只耦合电容器均装有膨胀器,并经过出厂前的检查,密封不良运行中常表现为渗漏油。长期渗漏油的耦合电容器,除内部压力降低进水受潮外,也会因油量减少上部漏油而发生放电故障。3)制造过程中工艺上的不合理和缺陷以及搬运过程中引起的损伤也会成为耦合电容器事故的隐患。由已有经验来看,存在的隐患包括夹板在制造加工过程中有缺陷,电容器油中所含芳香烃成分偏少、元件开焊、元件错位等。这些缺陷也是极易诱发放电现象。 因此可判断局部放电现象是电力电容器普遍事故的初征兆,进而发展成部分元件的击穿短路故障。对电力电容器局部放电现象进行监测是防止电力电容器事故的有效途径。目前研究出的各种局部放电的检测方法主要包括:常规脉冲电流法、超声波法、特高频法和宽频带脉冲电流检测法等。
1、常规脉冲电流法
常规脉冲电流法通过检测阻抗或电流传感器,检测电力设备及部件内部由于局部放电引起的脉冲电流信号,获得视在放电量。该方法测量放电时回路电荷变化所引起的脉冲电流来实现对高压电力设备局部放电的检测。脉冲电流法采用的传感器为耦合电容或电流传感器,其测量频带一般为脉冲电流信号的低频段部分,通常为数kHz至数百kHz(至多为数MHz)。
2、超声波检测法
超声波是通过检测局部放电产生的超声波信号来测量局部放电的大小和位置。在实际检测中,超声传感器主要是通过体外检测的方式进行的。超声波方法用于在线监测局部放电的监测频带一般均在20kHz~230kHz之间。超声波法检测局部放电具有易于实现在线检测;便于空间定位的优点。
3、特高频法(UHF法)
特高频法(以下简称UHF法)是目前局部放电检测的一种新方法,研究认为,每一次局部放电过程都伴随着正负电荷的中和,沿放电通道将会有过程极短陡度很大的脉冲电流产生,电流脉冲的陡度比较大,辐射的电磁波信号的特高频分量比较丰富。该技术的特点在于:检测频段较高,可以有效地避开常规局部放电测量中的电晕、开关操作等多种电气干扰;检测频带宽,所以其检测灵敏度很高;而且可识别故障类型和进行定位。同时特高频方法采取天线空间耦合射频信号的方式使监测系统与被检测对象之间没有电气连接,对操作人员及监测设备而言都具有更高的安全性。
4、宽频带脉冲电流检测法
宽频带脉冲电流检测技术是在足够宽的检测频带范围内检测局部放电产生的脉冲电流信号,局部放电信号一般通过安装在被测设备接地线上的穿芯式电流传感器或钳型电流传感器来获得,在实验室条件下也可在放电模型接地回路中串入无感电阻来获得真实的局部放电信号,一般检测频带为1kHz~50MHz。
从本质上讲,宽带脉冲电流法检测方法是常规脉冲电流法(多为40kHz~200kHz,至多不超过1MHz)在频率范围上的展宽,这就使其具有测量频带宽包含的局部放电信息量大等优点,既保留了常规脉冲电流法可以测量放电量的优点,同时可以更加真实地反映局部放电的原始脉冲电流特征,为采用脉冲电流波形分析的方法进行信号与噪声分离提供了可能,配合局部放电信号其他统计谱图可以实现不同放电模式的模式识别。国外在超宽带的局部放电检测方面的研究就已取得了显著效果,
一、目前的机遇和困扰
电力电容器行业目前来看,仍然要依靠电网的规模投资才能维持现有的平稳发展趋势,其中为特高压交直流输电及其配套工程提供的电容器将占到很大的比重。令人可喜的是,按照国网和南网“十二五”的发展规划,2020年前要构建大规模的“西电东送”、“北电南送”的能源配置格局。“十二五”期间,国家电网公司规划建成“三纵三横”的特高压同步电网和13回特高压直流输电线路,总变电(换流)容量达到4.1亿千伏安;南方电网公司将在已有的直流输电线路基础上,建设金沙江中游梨园、阿海电站送电广西直流工程,各省形成坚强的500kV骨干网架。巨大的无功补偿和交直流滤波需求量对行业来说,必将又是一次发展的机遇。当然,还应该清醒地认识到,现在行业虽然规模扩大了,但利润没有明显增长,除了前面讲到的人工和市场的原因,还有技术层面的原因:我国电力电容器的传统技术与国外先进水平的差距。
1、铁壳类电容器的体积比特性差距较大与国外先进水平的电容器相比,行业产品的体积比特性大约多出30%。研究数据表明,这30%的构成分别为:压紧系数小占14%,介质额定场强偏低占10%,心子与箱壳间隙大占3%,元件留边宽占2%,铝箔厚度大占1%。占比重最大的压紧系数问题。国内厂家设计产品的压紧系数通常不太高,这和传统的真空浸渍工艺有关:以往由于设备和工艺的原因,真空度无法达到理想状态,心子适当放松有利于抽空和浸渍。通过技术改造升级,现在真空浸渍设备的能力完全可以达到要求,但固有观念仍认为压紧系数小一些比较安全。事实证明,国外单元产品压紧系数更高,真空浸渍时间更短,但运行的故障更低。在合理设计的前提下,通过增加薄膜宽度、减小元件留边宽度及使用更薄的铝箔,也能有效降低心子高度,进一步增大器身在箱壳占据的空间,缩小与箱壳的间隙,就能够降低箱壳高度、减少浸渍剂和包封纸的用量,从而达到降低材料成本的目的。介质额定场强是个特殊的话题,厂家希望在合理的范围内尽可能高一些,这样会显著提高产品比特性,但用户为了可靠运行又希望不要太高。如果像国网要求的限制在57MV/m,那厂家必须满足;但在一些没有限制的场合下,只要保证安全运行,可以适当提高。
2、CVT的需求一直呈下降趋势近几年来,由于土地资源的稀缺,气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)大量替代空气绝缘的敞开式开关设备(AIS),电力系统对CVT的需求一直呈下降趋势。另外,随着各地智能变电站的兴建,电子式电压互感器也处于较快的增长趋势,对传统CVT产生一定影响。对CVT技术参数的要求也发生了显著变化,随着继电保护微机化和测量仪器仪表数字化的实现,对二次绕组的输出容量要求迅速降低,由过去单个绕组150VA,减少到现在的10VA甚至更低。面对这样的问题,应该认真分析,提出应对措施。从市场需求的角度来看,CVT在未来的5~8年还有很大的发展空间,一方面替代产品还需要一个成熟期,另一方面已运行产品还需要维护更新。此外,与替代产品相比,CVT现有的优势在于其低成本和高可靠性,在超高压和特高压电网建设中,以及对土地资源稀缺性不敏感的地区和企业用户,还需要大量敞开式的CVT。从技术角度上,对500kV及以上电压等级的骨干网用CVT,准确测量是关键,可靠运行是根本。因此需要在产品设计和加工质量上下功夫,进一步提高产品的测量精度,提高运行的可靠性。对220kV及以下电压等级的CVT,建议通过技术手段降低现有产品成本。由于负荷的大幅减小,变压器的输出阻抗可以降低,最直接的方法是降低现有的中间电压,继而减小变压器铁芯尺寸和二次绕组的线径。再者是对电抗器进行优化设计(理论上中间变压器漏抗大到一定数量时,可以去掉电抗器),阻尼器考虑采用电阻,这样电磁单元就可以做到小型化甚至是无油化。另外,有条件的企业还可以考虑发展电容分压型电子式电压互感器。发展适应智能电网的电力设备是大势所趋,但电子式互感器运行中也出现了很多问题,2011年至2012年,湖南、云南、福建、黑龙江等地的智能电网变电站均出现电子式互感器爆炸的事件,主要原因是设备的主绝缘存在缺陷,而行业的优势在于对一次设备主绝缘的设计研究有经验,如果能够进一步通过合作、引入或自行研发二次部分,开发电容分压型电子式互感器将具有非常明显的优势。
3、高压干式自愈式电容器没有突破,低压自愈式电容器仍存在电容损失过快的问题10多年前,高压干式自愈式电容器刚推出时受到广泛欢迎,市场一度急剧膨胀,各类生产高压干式电容器的企业如雨后春笋般地涌现出来,但由于技术基本都采用低压串联,电容损失过快及保护问题没有解决,产品运行后的质量问题凸显出来,到2006年左右这类产品基本全部退出市场;低压自愈产品相对好得多,除了个别特殊的使用环境外,在无功补偿和滤波方面基本全部采用自愈式电容器,但电容损失过快的问题仍然很突出。这两类产品与国外技术水平的具体的对比见表2。从表2可以看出,我们和国外先进水平的差距十分明显,甚至超过铁壳类电容器。国外最著名的产品当属ABB公司的高压干式电容器——DryHEDR,它采用塑料外壳的圆柱体结构,中间有通孔可用来通风冷却,通过改变外壳高度和并联数量来满足高电压和大容量的要求。DryHEDR分为直流和交流两种产品,直流干式电容器用于SVClight,而交流干式电容器用于无功补偿。产品的主要优点是:体积小、能量密度高、占地省;无渗漏,防火灾;不使用浸渍剂、溶剂和油漆等化学品,在生产、运输、使用以及废弃物处理均对环境无害。面对差距,国内的企业需要直面现实,迎头赶上,通过研究借鉴国外先进技术,严格控制材料和加工工艺,以提高低压自愈式产品的运行寿命为基础,努力降低电容损失率,争取使产品使用寿命达到10年以上;开发机车电容器、直流支撑电容器、换流阀均压电容器等中压干式自愈图3主负荷侧直接补偿接线方式式电容器,积累经验,逐步向高压产品过渡。
二、技术发展动态
1、南网±200MVA链式静止补偿器(STATCOM)投入运行近几年,越来越多的产品和电力电子技术联系起来,电力电子器件从过去辅助、从属的地位已经逐渐向核心、支配地位发展,STATCOM就是很好的例子。STATCOM,即SVG(StaticVarGenerator),是并联在变电站传输母线上的静止同步补偿装置,能够以毫秒级的速度调节输出类似于电容器或电抗器的电流补偿系统无功,在电网发生故障时紧急支撑电网电压,加快电网故障后的电压恢复,提高电网安全稳定性。2011年8月19日,全球首个±200MVA链式静止补偿器在南方电网公司500kV东莞变电站投运,今年,又在东莞500kV水乡变电站、广州500kV北郊变电站和广州500kV木棉变电站落地运行。以往电容器基本上是无功补偿的代名词,包括后来出现的SVC、MSVC等,只是控制方式的改变,无功功率还是需要电容器来调节。STATCOM改变了大家的认识,它利用可关断大功率电力电子器件调节桥式电路吸收或者发出满足要求的无功电流,实现动态无功补偿,根本不需要电容器。随着大功率电力电子器件的日趋成熟和成本的不断降低,传统的电容器补偿的方式将会受到更多的挑战。
2、主负荷侧直接无功补偿传统的无功补偿方式中,高压无功补偿装置一般都安装在变压器的第三绕组,第二绕组则作为主负荷侧,无功功率需要变压器绕组间的耦合作用实现传递。之前也有人提出过在主负荷侧直接补偿的想法,但因为制造成本和可靠性的问题没有应用。近几年,随着直流输电工程交流侧无功补偿和滤波装置设计运行经验的不断积累,以及1000kV特高压交流输电工程变压器第三绕组采用110kV无功补偿装置的要求,部分厂家重新提出主负荷侧直接补偿的概念并已成功运行,装置接线方式见图3。这种接线方式有如下特点:(1)整个装置的绝缘水平为到110kV;(2)电容器两端不加装放电线圈,放电装置采用电容器的内部放电电阻;(3)电容器采用单星形接线,采用双桥差保护以提高装置保护的灵敏度;(4)为防止操作过电压对电抗器线圈造成损害,电抗器两端并接过电压保护器。采用主负荷侧直接补偿的优点是:(1)无功功率无需通过变压器绕组交换,补偿效果更好;(2)可以减小变压器磁路尺寸,降低第三绕组的输出容量甚至取消第三绕组,从而降低变压器的制造成本;(3)充分体现无功补偿的重要性,提高电网运行的经济性。
3、智能化集成式无功补偿装置2012年10月起,为配合国网公司新一代智能变电站示范工程的建设需要,由西安高压电器研究院牵头组织,西容、桂容、无锡日新、合容等企业参与开展了智能化集成式无功补偿装置的研制工作。此次智能变电站设备改变过去供应商为主导的分专业设计模式,采用整站“一体化设计、一体化供货和一体化调试”的运作模式,目的是实现“占地少、造价省、可靠性高”的目标。具体到无功补偿装置有如下特点:(1)以集合式或箱式电容器为装置的核心;(2)将电容器、隔离接地开关、串联电抗器、放电线圈、避雷器、智能组件、传感器等部件集成设计;(3)采用普通箱式或标准集装箱结构,整体运输整体安装;(4)与系统连接仅用“三缆”(电力电缆、操作线缆、光缆);(5)电容器设备与智能组件间能通过传感器和控制器进行信息交互;(6)装置具有测量、控制、监视、保护等功能。
4、智能式低压电容器近几年我国东部经济发达地区,逐步推广智能式低压电容器,其工作核心仍然是低压自愈式电容器,但与传统低压电容器装置不同的是,它利用智能控制单元、晶闸管复合开关电路、线路保护单元组成控制保护部分,并将这些智能部件组成一个整体安装在电容器上部,代替传统的无功补偿控制器、熔断器、机械开关、热继电器等。这种装置具有明显的优点:(1)装置接线简单,体积小,易于维护;(2)电容器元件装有温度传感器,如果电容器工作温度过高,智能控制单元可根据设定温度自动切除电容器;(3)内部有智能单元和晶闸管复合开关电路,可以很方便地实现电容器的过零投入,避免合闸涌流危害;(4)易于实现数据的网络通信。这种电容器装置具备了结构紧凑、可靠性高及智能化的特点,很可能会成为今后低压无功补偿和交流滤波的发展方向。
【关键词】电容;电压;保护;试验;探讨
0.引言
随着国民经济的快速发展,电力用户对电力供应的可靠性和电压质量的要求越来越高,为提高系统供电电压,降低设备、线路损耗,各种形式的无功补偿装置在电力系统中得到了广泛的应用。因此,对变电所电力电容器保护进行正确的试验,保证电容器的正常安全运行至关重要。
1.电力电容器组传统差压和0压保护的试验方法存在的问题
由于电容器的0压或差压保护在电容器组正常运行时,其输出接近于0V,有可能存在电压回路开路保护拒动的事故,也可能存在电压回路误接线,保 护误动的隐患。如果电容器3相平衡配置,能提升电压质量稳定系统正常运行,熔断1只(或几只)将造成电容器中性点电压的偏移,达到整定值,差压或0压保护 就会动作跳开高压开关。因此,这两种电压保护在真正投运前,放电压变2次回路的接线正确性都需要通过送电进行验证,方法
1.1新电容器及保护带负荷试验时,首先进行对电容器冲击试验,观察正常。电容器改试验,拆除1只(或几只)电容器熔丝(以下简称“拔熔丝” 试验),再送电,测试0压或差压,以验证回路的正确性及定值的配置,1次系统多次操作带来安全风险,且时间长,工作效率低下。这种试验方法对于传统的熔丝 安装于电容器外部的安装形式才有效,但对于集合型电容器组,因内部配置多个熔断器,停电也不能单独拆除其内部的1只熔断器的安装形式(如上海思源电气有限 公司生产的并联电容器成套装置,型号为TBB35-1200/334-ACW),电容器与连接排之间安装非常紧凑,就无法作0压或差压试验,来验证保护。
1.2专业分工导致试验方法存在纰漏。由于高压试验工不熟悉继电保护的2次回路,试验只注重单个1次设备的电气性能,对2次回路正确性关心不 够; 而继电保护工只对2次回路认真维护,对1次回路关心较少,导致压差保护和0差保护这样的重要保护投产调试操作麻烦,安全风险大。
2.改进措施
怎么验证压差或0差保护回路的正确性呢?从放电压变1次侧加试验电压,让0压和差压保护达到整定值后动作跳闸,便是1个的较好的选择。笔者认为:
2.1理论计算上可行
35kV及10kV电压互感器的变比都不是很大,差压保护和0压保护的整定值也不是很高,这为从放电压变1次加压试验保护的动作性能提供了先 决条件。例如: 35kV放电压变的变比为35000/1.732/100=202.08/1,即1000V的电压就可以在2次侧感应到约4.9V的电压; 对于10kV的放电压变在1次加1000V电压则可在2次侧可感受到约17.3V的电压。1000V的电压不算太高,这为从放电压变1次加压试验差压和0 压保护提供了可能。
2.2电力系统生产的安全性、可靠性、高效性的要求
通过1次加1定量的电压的方法,达到保护动作的目的,将放电压变1次和2次电压回路接线的正确性和0差、压差保护的定值试验全都包括,避免了繁琐的送电、停电、拔电容器熔丝后再送电的试验操作模式,达到安全和0停电目的。
2.3现代继电保护整定技术成熟性允许
对于电容器这样的设备,专业的继电保护整定部门可以保证整定值的正确,也有成功的运行经验,不需要用“拔熔丝”这样的手段来验证保护定值。因 此,“拔熔丝”试验的作用,也只能是粗略验证压差或0差保护回路的正确性,包括放电压变1次接线的正确性。换句话说,如果能从放电压变1次侧加压试验,证 明压差或0差保护动作正确,就可以不做“拔熔丝”试验了。
3.试验方法
主要设备是3相调压装置、3只试验变压器SB1~3、3只放电压变YB1~3。该试验变压器需定制,3只变压器的1致性要好,变比为 1000V/57.74V,作升压变使用,目的是和继电保护3相试验设备配套,主要由继电保护人员来操作。试验方法: 试验压变和放电压变各自接成3相星形接线,从放电压变1次侧加入1定量正相序电压,在2次回路检测序开口3角电压(即0压保护两端电压)是否为0V; 改变某相电压使至达到整定值(或改变电压相序),保护动作,如此可直接检查及验证保护动作值和放电压变1、2次回路的正确性。(见图2) 请登陆:输配电设备网 浏览更多信息。
差压保护的试验方法:
主要设备是3相调压装置、2只试验变压器SB1~2、3只放电压变YB1~3,图中是某相放电压变如A相放电压变试验接线图,B、C相同样分 别接线试验。试验方法: 从放电压变高压侧加入1定量同相序电压,2次回路检测差电压(即差压保护动作电压)接近0V。改变某侧电压使差电压达到保护整定值,保护动作,这样便检查 及验证了放电压变1、2次回路的接线正确性。
4.试验步骤
第1步: 将电容器组改检修;
第2步: 将放电压变与电容器组连接线拆开;
第3步: 按实际电容器保护原理,按图采用差压保护或0压保护的相应试验接线;
第4步: 加压试验,验证差压保护或0压保护的正确性。由于试验电压较高,放电压变和试验压变周围要用绝缘胶带做好隔离,防止触电,必要时请高试班的人员进行指导。
第5步: 恢复接线并检查接线正确牢固。
第6步: 带负荷试验时,只需要测量保护安装处的不平衡电压在允许范围内既可,不必要再将电容器组停电,用拔电容器的熔丝方法来验证保护接线的正确性了。
5.运用效果总结
2007年7月,在我集团公司#1、2电容器改造后投产试验时,由于安装的是上海思源电力有限公司的电容器成套装置,熔断器安装在电容器内 部,无法采用“拔熔丝”试验的方法,而采用从电容器放电压变的1次侧加压试验的方法,问题迎刃而解,简单方便且确保试验安全; 由于该方法确实安全、简便和有效,对于熔丝安装在外部的电容器组的投产试验,也提供了1个更好的的选择。
这种方法,由于是在主设备送电前完成的,压变2次回路存在的问题可以事先发现并及时处理,减少了送电后发现问题再2次停电的风险,是事前控制 的技术手段。对于新投产的变电所,在验证计量压变、保护压变、开口3角压变1、2次接线正确性时,也可在压变投运前采用这种试验方法,结合压变投运后2次 回路的带负荷试验,达到全过程控制,就可减少工作失误,极大地提高工作效率,保证设备安全运行。
参考文献
关键词:电力电容 现状 比特性 发展
1、引言
电力电容是电力产品中不可或缺的一种元器件,是并联无功补偿、串联补偿、谐波滤波等部件的核心元器件,主要由电力电容构成的电容式互感器在电能的计量、测量、控制等方面发挥着及其重要的作用,储能和脉冲电容还在国防装备的研制以及科研活动中发挥着重要的作用。改革开放以来我国电力电容制造业从无到有,从小到大,通过科学研究与借鉴国外电容的制造工艺目前技术已经取得了长足的进步,在很大程度上已经不需要依赖于国外的进口,并且逐步成为电容制造业大国。当前我国电容器的技术指标已经达到国际先进水平,且具有先进的自动化生产线,电容生产的设备和技术已经处于国际先进水平。当前我国电力电容的技术指标性能与国外大致类似,但是也有相当一部分电力电容的经济指标与国外同类型产品存在着较大的性能差异。本文对于电力电容技术发展的过程以及当前的技术指标等进行了阐述。
2、电容器技术的发展现状
2. 1 壳式高压并联及滤波电容器
当前我国电力电容和国外电力电容的主要差距在经济指标方面而不是技术指标,技术指标上与其他国家差别较小主要差别表现在比特性。目前只有少数的企业所生产的电力电容的比特性与国外所生产的电容差异较小或者说较为接近,而绝大多数国内生产的电力电容的比特性都与国外有着大约30%的差距,也就是国内电力电容的生产成本要普遍比国外高出30%。提高介质工作场强是有效提升电力电容比特性的方式之一,然而这种方式受到产品运行故障率的制约,这需要电力电容在制造的过程中各个环节的严格把关,通常故障率的容忍极限是0.2%。利用千分尺来对薄膜厚度进行测量,得到国产电容的场强约为 ( 55 ~ 57) M V/ m , 通过计算大约与国外电容产品的比特性差距在20%。其余的20%的差距很可能是电力电容在设计上的细微差别造成的。
电力电容的制造工艺虽然不会对比特性产生影响,但是会对其质量产生影响,会影响电容器场强的选择以及产品的小型化设计。因而需要仔细查找电力电容在制造工艺方面与国外存在的差距。在店里电容生产以及出厂测试的各个环节都要对产品的各项质量指标进行测试。尤其是薄膜如果条件允许可以从国外进口一定数量的优质薄膜,通过对比研究来提升我国薄膜制造的工艺和水平从而提高产品的质量。电力电容生产企业要对生产过程中涉及到产品质量的环节多加注意。选择经验较多的员工担任产品生产的技术监督人员来对产品生产过程中涉及到产品质量的环节进行监督。可以将直流输电、变电站以及新产品项目作为考核的重点,一般情况下可以采用抽样统计的措施重点情况下可以进行全面的清查。要组织企业的相关技术人员对产品质量数据进行统计分析,在排除外部故障的基础上得到恰到好处的介质击穿故障比。只有当该故障率降到一定水平一般为0.2%以下才会考虑提高场强。
2. 2 集合式及箱式电容器
集合式电容器的电压一般在6 到66 k V 之间, 电容器的容量一般为1 000 到10 000 k v a r之间,箱式电容器的电压一般为6 到35 k V 之间, 单台的箱式电容器容量可达26 000 k v a r。具有占地空间小便于维护等一系列的优点。能适应较为恶劣的环境,以及较恶劣的自然环境下工作包括极端的气温以及暴风雨等天气。相对于其他电容器近年来已经取得了长足的技术进步,产品质量相对于之前明显的提高了。
2. 3 高压自愈式电容器
早在上个世纪90年代末我国就开始自主研发干式高压自愈式电容器,但是在进入市场实际应用的过程中故障频发,随后对其进行了各个方面的优化以及改进工作,显著的抑制了故障发生率,但是在使用的过程中还是比较容易发生故障。当前已经由企业开始研发新的高压自愈式变压器。
2. 4 低压自愈式电容器
低压自愈式变压器的介质材料一般选择金属化聚丙烯薄膜,一般采用自动卷制机进行生产。对其进行浸油或者是浸蜡处理,还有的对其进行浸泡硅油然后进行环氧处理。在制作工艺上还和世界上先进的电力电容制作企业存在较大的差距,制造企业也在努力改进电容的生产工艺,也在补偿装置以及配件制作方面进行研究,积极的对产品进行改进,以便于电容能够在更加频繁切换以及恶劣的环境下工作。
2. 5 电容式电压互感器
当前我国已经开发出1000伏左右的电容式电压互感器且在实践中得到了应用。为了有效地适应市场对对电量计量高精度的要求,开发出了较高精度的产品已经投入市场。新产品还有气体绝缘CVT,具备较大的电压覆盖范围,已经投入使用多年。且由于在电力系统中目前有大量的数字设备的应用其较低的功耗使得,气体绝缘CVT的二次负荷有效的降低了。当前电力电容的设计与制造工艺正在不断的改进,有效的提高了产品的绝缘裕度和产品的精
度。
结语
当前我国电力电容正在瞄准国际水准不断改进设计和制造工艺,在保障产品的质量基础上提高产品的比特性。结合国内电力电容的制造现状,电力电容的比特性有望在近几年内实现突破。在各种场合所适用的电力电容元器件将逐步实现国产化,无熔丝电容器、串联电容器、风电和电气化铁道用补偿和滤波装置将会作为未来电力电容发展的主要方向。要在广泛接纳和吸收国外电容设计和制造工艺的基础上,结合我国电力电容的应用实际需求研发高压干式自愈式电容器。我国智能电网建设的不断推进,需要发展各种各样的自动补偿装置,常用到的如晶闸管控制电抗器、磁控电抗器、TSC型静止无功补偿器、静止同步补偿器,可控串联电容补偿装置,电容分压型电子式电压互感器等,这些元器件在未来智能电网的建设当中都有一定的用途。高能量密度的脉冲和储能电容器是我国国防技术中较为紧缺的要予以大力发展,以满足我国在国防领域中以及其他民用行业中的需求。
参考文献