智能电力电容器技术现状与选型

刘丹
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：文章介绍了我国电力电容器产品目前技术水平、产品品种和特点,分析了我国电容器与*水平在技术经济指标和外观上的差距,提出了电容器产品今后的发展方向。
关键词：电力电容器；无功补偿；电压质量
1 引言
      我国电力电容器制造业已有多年的历史,通过消化吸收引进技术,在制造技术、产品质量和运行技术上都有了快速发展,从根本上改变了国产电容器的技术状况。同时,我们也清醒地看到国产电容器与*水平相比,在某些重要技术经济指标上存在差距,尤其是在静态无功补偿和自动投切技术等方面还落后许多。我们须加速电力电容器及其自动化技术的进步,满足电力系统发展需要。
2 我国电力电容器的技术现状
2.1 高压并联电容器
2.1.1 介质材料的进步
（1）固体介质材料为全聚丙烯薄膜。薄膜介质具有耐电强度高、介损小等优点,已经取代了膜纸复合介质。电容器介质实现全膜化后,在介质材料应用上与水平相同,是我国电力电容器制造技术的一大飞跃。
（2）浸渍液体材料。目前国内有二种,一是二芳基乙烷,另一是节基甲苯。节基甲苯价格较高,在局部放电和低温性能上优于二芳基乙烷,是国际上普遍采用的优良介质,将逐步成为我国采用的浸渍介质。
2.1.2 产品设计的改进
（1）老产品采用膜纸复合介质,板铝箔缩进介质边缘内部,插入引线片将电流引出；新产品采用全膜介质,铝箔折边凸出,是目前广泛采用的是结构。新结构的优点是：①介质耐电强度高、损耗小；②改善边缘场强,局部放电性能好；③铝箔凸出焊接引出,不插引线片,排除了引线片可能对介质造成的机械损伤。
（2）新产品内部装有放电电阻和内部熔丝。放电电阻为高压玻璃釉电阻,并联在每个串联段上,停电后10分钟内能将剩余电压降到75V以下。电容器内部每个元件都串有精心设计的熔丝,运行中若元件击穿则迅速熔断,将故障元件切除,仅损失微小电容,整台电容器乃至整个电容器组可保持继续正常运行。防止熔丝动作时可能造成对相邻完好元件熔丝的损伤,既防止了熔丝群爆现象的发生,同时也防止了熔丝动作造成对绝缘油的污染。
2.1.3 产品性能的提高
       以量大面广的壳式电容器为例,将20世纪90年代中期的产品BFF型膜纸复合电容器与现今的BAM型全膜电容器的技术经济性能进行对比,现在生产的电容器单台容量有了大幅提高,介质损耗降低到原来的1/4以下,单位千乏的质量和体积降为原来的2/3以下。新产品大都采用新型结构的内熔丝,可按用户要求采用不锈钢外壳,外壳绝缘水平和爬电比距也都有了提高。
2.1.4 产品性能的提高
      制造工艺的进步保证了产品质量的提高,现在国内大型高压电容器制造企业都先后进口了国际上先进的电容器元件全自动卷制机和/或全自动真空浸渍设备,焊接、油漆设备和丁艺也有了很大改进。由于制造工艺的进步,有力地保证了产品质量的稳定提高,统计表明,近年电容器产品损坏率明显下降,过去称为老大难的渗漏油问题有了明显改观,油漆和外观质量也有了很大提高。
2.1.5 新品种电容器
      为满足我国电力系统及广大企业用户的需要,电力电容器行业通过吸收*技术及自主创新,开发并生产了多种新型高压电容器,用于无功补偿和交直流滤波,主要有集合式并联电容器、充气集合式并联电容器、自愈式高电压并联电容器、静上型动态无功补偿装置、直流输电用高压电容器等,我国电力电容器技术达到一个新水平。
2.2 低压并联电容器
      通过引进国外技术和生产线,实现了低压并联电容器产品的更新换代。以金属化聚丙烯薄膜为介质的自愈式电容器取代了传统的铝箔油浸纸介质电容器。自愈式电容器的主要优点是单台容量大、介损小、体积小、质量小、价格低,使低压无功补偿装置的面貌焕然一新。新装置单柜容量大,广泛采用电容器专用接触器或晶闸管、机械复合开关,采用了以无功量、功率因数为控制对象的各种先进的自动控制器,低压自动补偿装置应运而生。
3 我国电容器自动投切装置技术现状
       随着电力系统的发展和用户自动化水平的提高,电子设备的应用日益广泛,用户设备对电压质量的要求越来越高。因此,补偿电力系统无功、稳定系统电压,己成为电力部门及广大用户的迫切要求。电容器分组自动投切装置顺应电气设备智能化的潮流腾空问世,在电力网中应用日益广泛。
自动投切电容器装置,可按以下种方式分类一种是根据使用地点来分类,可分为变电站用、线路用自动投切电容器装置和针对某种用电设备而设置的自动投切电容器装置另一种是根据控制开关来分类,可分为晶闸管投切电容器装置和开关投切电容器装置。
      线路及用电设备的补偿可采用按无功功率或电压的变化进行控制的自动投切电容器装置,具有简单易行的优点。变电站用自动投切电容器装置通常需对电压及无功进行综合控制,其实现对计算机水平、数据库技术、通信、实时监控等软硬件技术有较高要求,技术较复杂,目前在应用中不断完善改进。晶闸管投切电容器装置无机械磨损,响应速度快,然而其控制系统较复杂,晶闸管的隔离触发也较复杂,不仅降低系统的可靠性,而且成本较高,目前在技术和经济两方面的问题制约下,尚不能被用户普遍接受。真空开关投切电容器组具有控制简便、耐频繁操作、灭弧室不需检修的优点,适用于负荷波动较慢的变电站、线路及用电设备,其结构简单、性能稳定、成本低廉的特点,具有广阔的应用前景。
4 与*水平的差距
4.1国产壳式高压并联电容器的单台容量小
      国产大容量电容器仍然是以单台334kvar的为主。而国外瑞典、美国GE、COOPER公司等早就已开始批量提供单台1000kvar的电容器了。
4.2国产高压电容器比特性差距大
      国内外电容器比特性大致比例是国外:合资:国内=1:1.5:2,即同容量的电容器国产的体积、质量要比国外的产品大一倍。
4.3补偿地点选择不同
       国外广泛采用在345kvar及以下主负荷侧补偿,国内以在66Kv及以下三次侧补偿为主。在主负荷侧补偿的优点是直接补偿、效果好,并可使主变压器结构简化、造价降低、提高输送功率。
4.4在静止型动态无功补偿和自动投切等高新技术方面还存在着明显差距。
5 今后的发展方向
5.1改进工艺,严格质量管理,提高电容器的技术经济指标
      单台电容器是无功补偿装置的基础器件,目前国内外的差距主要是原材料、工艺装备和管理体制等方面造成的。要缩小这个差距,需要我们完善先进的工艺装备,同时要在体制改革上有所突破。
5.2向高可靠性、无油化和环境适应性方向发展
       目前电容器实际应用正进入内熔丝电容器时代,内熔丝无安装要求,不受气候影响、分散性小,动作可靠性高、故障单元容量变化小、设备可用率高、安装运行维护费用低,在滤波器、高压、高压大型电容器组大量采用。从无油化考虑,自愈式高电压电容器、充气集合式电容器都是可供选择的设备,因其均以可靠为基础。
5.3大力发展新型滤波、静补和串补装置和自动投切电容器装置
       由于电力电子器件的应用,电网中谐波污染愈加严重,发展经济、适用、无源和有源滤波器是十分必要的。目前,国产静补装置主要应用于冶金企业,以替代运行费用高的老式调相机组,增加系统的运行稳定性。串补装置包括固定串补和可控串补,目前主要依赖进口,尽快实现串补装置国产化是提高输电容量和保证系统稳定性的重要措施。自动投切电容器装置的开发宜与具体补偿对象相匹配,对一般负荷和对变电站的补偿要求应有一定差别,设置自动投切电容器装置须视具体情形具体分析,充分考虑用户的具体情况方能取得满意的电压无功补偿效果。
6安科瑞AZC/AZCL智能集成式电容器介绍
6.1产品概述
       AZC/AZCL系列智能电容器是应用于0.4kV、50Hz低压配电中用于节省能源、降低线损、提高功率因数和电能质量的新一代无功补偿设备。它由智能测控单元，晶闸管复合开关电路，线路保护单元，两台共补或一台分补低压电力电容器构成。可替代常规由熔丝、复合开关或机械式接触器、热继电器、低压电力电容器、指示灯等散件在柜内和柜面由导线连接而组成的自动无功补偿装置。具有体积更小，功耗更低，维护方便，使用寿命长，可靠性高的特点，适应现代电网对无功补偿的更高要求。
       AZC/AZCL系列智能电容器采用定式LCD液晶显示器，可显示三相母线电压、三相母线电流、三相功率因数、频率、电容器路数及投切状态、有功功率、无功功率、谐波电压总畸变率、电容器温度等。通过内部晶闸管复合开关电路，自动寻找投入（切除）点，实现过零投切，具有过压保护、缺相保护、过谐保护、过温保护等保护功能。
6.2产品选型
AZC系列智能电容器选型：

AZCL系列智能电容器选型：

6.3产品实物展示

 

7.结束语
      我国电力电容器制造业紧跟*技术的发展趋势,成功地推动了产品的技术进步,产品技术经济和运行技术指标大幅提高,开发了许多适应我国国情和有利于环境保护的新品种,产品质量明显提高,迎来我国电力电容器技术发展的一个新阶段。

 

参考文献
[1]李兆林,卢有盟.自愈式高压并联电容器的内熔丝保护和寿命试验研究.电力电容器.2001(3)
[2]何李妹.我国电力电容器及自动化技术现状与展望.
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版．