高可靠集合式電容器的製作方法

2023-09-11 18:03:55

專利名稱：高可靠集合式電容器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電容器，尤其是一種採用多串並聯元件結構的電容器單元構成的 具有橋差式保護及其他保護方式的高可靠性集合式電容器。
背景技術：
目前集合式電容器是由多個電容器單元串並聯組成。電容器單元內部由電容器 元件或帶有內熔絲的電容器元件構成，多個電容器元件或帶有內熔絲的電容器元件互相併 聯，構成一個元件串段，串段套上小外殼就構成電容器單元。電容器單元互相進行串並聯 連接，構成一個電容器芯體裝入一個大油箱中，電容器單元直接浸泡在絕緣油中，由套管將 電源接入即成為集合式電容器。這種結構中因電容器單元內僅一個元件串段，而大大限制 了電容器單元的容量值，如採用多並聯元件串段的方式增大電容器單元容量，會導致並聯 的電容元件串段數量過大，易造成內熔絲在開斷過程中開斷能量過大而開斷失敗，使集合 式電容器損壞。再者，由於電容器單元容量小，使大容量集合式電容器內的電容器單元數 量過多，外部串並聯連線複雜，絕緣處理困難，單元與單元之間布置緊密，散熱困難易造成 集合式電容器損壞。再者，這種串並聯連接好的電容器芯體用於IOkV系統時，其構架直接 與箱殼連接，而用於35kV及以上時，則其構架通常是對箱殼絕緣的，電容器單元坐落在一 個絕緣平臺上。這種連接特徵和單絕緣平臺結構使集合式電容器單相容量最大只可做到 6680kvar容量，否則電容器裝置的爆破能量將超過15kW. s (標準規定裝置爆破能量必須小 於15kW. s)，因為在電容器單元的某個電容器元件故障時，完好電容器元件會向故障電容器 元件注入能量，當能量超過15kW. s後會使故障電容器單元發生爆裂而擴大故障，目前運行 的大容量集合式電容器常有電容器單元爆裂事故就是這一原因造成。另一種裝於大箱殼中構成箱式電容器的是沒有內熔絲，將電容器元件串並聯連 接後，將連接好的電容器元件直接裝於大箱殼中，連接好的電容器元件直接浸泡於絕緣油 中，由套管將電源接入。這種箱式電容器由於電容器元件沒有小外殼保護和分隔，只要有一 個電容器元件損壞，整個箱式電容器就損壞，為保證電容器元件在使用中儘可能不損壞，不 得不採用低場強設計，大大增加了單位容量(kvar)的耗材料量，不利於電容器技術進步。目前集合式電容器故障檢出和及時切斷，主要採用開口三角保護和相電壓差保 護，對大容量集合式電容器這兩種保護靈敏度均不足，常常導致集合式電容器故障時不能 及時檢出和切除，導致集合式電容器故障擴大，甚至爆炸著火。因此，有必要提供一種可靠性高的集合式電容器，以克服上述缺點。

發明內容
本發明的目的是提供一種有完善故障保護的高可靠集合式電容器，使集合式電容 器故障時能及時檢出和切除，避免導致故障擴大，確保集合式電容器在較小的、可控的損傷 範圍內，就可使集合式電容器及時退出運行。本發明進一步的目的是，改變電容器元件串段以及電容器單元的連接方式，使大
3容量集合式電容器克服絕緣、散熱困難，容易損壞的缺陷。本發明的技術方案是高可靠集合式電容器，它包括多個電容器單元，其特徵在 於由一個或多個電容器單元構成一個電容器橋臂，4個橋臂分別為Z1，Z2，Z3，Z4，4個電容 器橋臂成橋差式連接，其交流容抗Zc滿足Zc 1 X Zc3=Zc2 X Zc4。如上所述的高可靠集合式電容器，其特徵在於所述的電容器單元有多個串聯的 元件串段。如上所述的高可靠集合式電容器，其特徵在於電容器單元安裝在多個相互絕緣 的平臺上，多個電容器單元並聯構成一個子段，由多個子段相互串聯形成電容塊，多個電容 塊並聯構成電容器橋臂，電容塊的中間電位與所在的平臺相連接。本發明的有益效果是
1、為使集合式電容器有一個完善的故障保護，確保電容器在較小的，可控的損傷範圍 內，就可使集合式電容器及時退出運行，避免電容器故障擴大，甚至爆炸著火，本發明提出 了集合式電容器橋式電流差動保護，大大提高了故障的檢出和保護水平，很好地解決了大 容量集合式電容器，特別是大容量內熔絲集合式電容器採用開口三角電壓或相電壓差動保 護靈敏度和可靠性不能滿足要求的問題，由於橋差保護靈敏度高、可靠，成倍的提高了集合 式電容器的運行可靠性和安全性。2、由於電容器單元的內部電容器元件串段是採用多個串段串聯結構，而非單串段 結構，因此電容器單元的電壓高、容量大，因而使集合電容器結構尺寸更小更緊湊，使集合 式電容器內部的電容器單元的數量少、連接線簡單，大大提高了絕緣可靠性。3、內部故障保護根據集合式電容器裝置的容量，選擇內部連接線和絕緣平臺個 數，保證集合式電容器內部的電氣分割和絕緣平臺的物理分割使集合式電容器爆破能量小 於15kW. s，達到提高集合式電容器裝置運行安全和可靠性的目的。本發明從外部繼電保護配置方法和內部結構上進行了改進，達到提高集合式電容 器的安全可靠性之目的。




圖1.1，是本發明實施例一的集成式電容器結構示意圖。 圖1.2，是圖1. 1的物理分割示意圖。 圖1.3，是套管布置示意圖。 圖1.4，是圖1. 1的電原理圖。
圖2. 1，是本發明實施例二的集成式電容器結構示意圖。 圖2. 2，是本圖2. 1的物理分割示意圖。 圖2. 3，是套管布置示意圖。 圖2. 4，是圖2. 1的電原理圖。
圖3. 1，是本發明的有內熔絲的電容器單元結構示意圖。 圖3. 2，是本發明的無內熔絲的電容器單元結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發明做進一步的詳細說明。圖1. 1中標記的說明1_電容器單元，2-平臺，3-絕緣子，4-大油箱，5_套管， 8-連接線，9. 1和9. 2-中間電位連接線，10-首端引線，11. 1和11. 2-中部引線，12-末端引線。圖1.3中標記的說明套管L、X、U、V。圖1.4中標記的說明:電容器橋臂21、22、23、24，中心點位113-子段。圖3. 1中標記的說明6_電容器元件，7-內熔絲，14-統包絕緣，15-單元套管， 16-單元首端引線，17-單元尾端引線，18-元件串段，19-小外殼。本發明實施例一的結構如圖1. 1所示，其電原理如圖1. 4所示。本實施例的高可靠集合式電容器，它包括48個電容器單元1，其特徵在於由12 個電容器單元1構成一個電容器橋臂，4個橋臂分別為Zl，Z2，Z3，Z4，4個電容器橋臂成橋 差式連接，其交流容抗Zc滿足Zc 1 X Zc3=Zc2 X Zc4。在本實施例中所述的電容器單元1隻有圖1.4)。圖1.4中的電容器單元1，其內 部結構為元件串段18 (圖3. 1)，表達的是多個帶內熔絲7的元件6並聯。在本實施例中電容器單元1安裝在二個相互絕緣的平臺2上，三個電容器單元1 並聯構成一個子段13，由二個子段13相互串聯形成電容塊，二個電容塊並聯構成電容器橋 臂Z，八個電容塊兩兩並聯分別構成電容器橋臂Z1、Z2、Z3、Z4，電容塊的中間電位M與所在 的平臺2相連接。(圖1.4)
如圖1. 1所示，本發明實施例一的高可靠集合式電容器是將電容器單元1按要求安裝 於平臺2中，再將電容器單元1用連接線8按一定要求進行串並聯，或進行分段分區串並 聯，以保證電容器裝置的電氣分割滿足爆炸能量不大於15kW. s，每個平臺2中電容器單元 1組成的電容塊中必須有一個電容塊的中間電位M用中間電位連接線9. 1或9. 2連接在平 臺2上，整個平臺2再用絕緣子3進行絕緣支撐。平臺2可按電容器裝置的容量設置成一 個平臺2，或多個相互絕緣的平臺2，平臺2也可按爆破能量的要求，縱向由絕緣子進行絕緣 支撐，在縱向分成2個或多個相互絕緣的平臺2，也可橫向用絕緣子進行平臺2間的絕緣連 接，在橫向分成2個或多個相互絕緣的平臺2，以滿足每個平臺2上的爆破能量的物理隔離 要求。保證某臺電容器故障時，完好電容器向故障電容注入能量小於15kW. s，使故障電容器 不會發生爆裂而擴大故障。這樣完成所有電容器單元1的安裝連接後，連同平臺2的整個 電容器架通過絕緣子3安裝到大油箱4中，電容器單元1直接浸泡在絕緣油中。電容器單元1的串並聯的首端引線10，中部引線11. 1和11. 2以及末端引線12經 四個套管5引出，即構成了高可靠集合式電容器，當中部引線11. 1和11. 2由U、V 二根套管 引出時就構成圖1. 3的4套管結構，就構成了橋式保護電容器接線，利於提高集成式電容器 的故障保護水平。每個電容器元件6可以串聯連接一個內熔絲7 (圖3.1)，也可以不串聯連接內熔 絲(圖3. 2)，當電容器元件6串聯連接內熔絲7時，就構成了內熔絲保護集合式電容器，而不 串聯連接內熔絲時，就構成了無內熔絲集合式電容器。本發明所用的電容器單元1可以象普通集合式電容器樣只有一個元件串段18，但 為避免單一串段易擊穿和提高可靠性要求，一般是由多個元件串段18而構成(圖3. 1 ；圖3.2),這樣做的益處是電容器單元容量大、電壓高，構成集合式電容器時，內部接線簡單， 引線少，可靠性高；這樣做的另一個有益處是集合式電容器用電容器單元1的生產可以與 普通電容器單元生產基本一致，而使生產成本降低。本發明實施例二的結構如圖2. 1所示，其電原理如圖2. 4所示。如圖2. 1所示，如在套管U、V的U，ν兩點內部相連接，由一根中部引線11. 1經套 管5引出就構成實施例二的圖2. 3的3套管結構。亦可由圖1.3中的u，ν兩點外部連接， 構成相電壓差保護接線的集合式電容器，就構成了本發明的第三實施例。電容器單元的實施例參見圖3. 1和3. 2。 圖3.1，有內熔絲的電容器單元1有多 個串聯的元件串段18，根據電壓要求串聯若干個元件串段18 (本實施例為三個)，再由統包 絕緣14包繞成一個整體，裝入小外殼19，其電容器的單元首尾引線16、17經單元套管15引 出ο圖3. 2，是無內熔絲的電容器單元1。採用本發明的技術方案，可以大於6680kvar，目前已經做到2萬kvar，而且安全可罪。上述實施例只是為了便於理解本發明的思想而做的示範，本發明的要求保護的範 圍不受實施例的限制，凡是根據發明內容部分的技術思想所做的變化均在本發明要求保護 的範圍內。
權利要求
高可靠集合式電容器，它包括多個電容器單元，其特徵在於由一個或多個電容器單元構成一個電容器橋臂，4個橋臂分別為Z1，Z2，Z3，Z4，4個電容器橋臂成橋差式連接，其交流容抗Zc滿足Zc1×Zc3=Zc2×Zc4。
2.如權利要求1所述的高可靠集合式電容器，其特徵在於所述的電容器單元有多個 串聯的元件串段。
3.如權利要求1或2所述的高可靠集合式電容器，其特徵在於電容器單元安裝在多 個相互絕緣的平臺上，多個電容器單元並聯構成一個子段，由多個子段相互串聯形成電容 塊，多個電容塊並聯構成電容器橋臂，電容塊的中間電位與所在的平臺相連接。
全文摘要
高可靠集合式電容器，它包括多個電容器單元，其特徵在於由一個或多個電容器單元構成一個電容器橋臂，4個橋臂分別為Z1，Z2，Z3，Z4，4個電容器橋臂成橋差式連接，其交流容抗Zc滿足Zc1×Zc3=Zc2×Zc4。大大提高了故障的檢出和保護水平，很好地解決了大容量集合式電容器，特別是大容量內熔絲集合式電容器採用開口三角電壓或相電壓差動保護靈敏度和可靠性不能滿足要求的問題，由於橋差保護靈敏度高、可靠，成倍的提高了集合式電容器的運行可靠性和安全性。
文檔編號H01G4/38GK101923955SQ20101027417
公開日2010年12月22日 申請日期2010年9月7日 優先權日2010年9月7日
發明者劉娟, 劉瑞雲, 李勇 申請人:武漢電聯電力電氣技術有限公司