分组投切干式自愈式高压电容器装置.pdf

一种分组投切干式自愈式高压电容器装置，解决目前干式高压电容器组存在的爆炸、冒烟和发生火灾，以及只能整组投切、装置的利用率低的问题。它有一个框架，在框架上设有干式铁芯电抗器、电流互感器、放电线圈、避雷器和采用三相分层布置的干式自愈式高压电容器，其特殊之处是：每相干式自愈式高压电容器由二至四个电容器组构成，每个电容器组是由多个并联的电容器串构成，每个电容器串是由八个依次串联的电容器单元构成；电容器组中的电容器单元分别采用单台干式自愈式电容器或多个并联的单台干式自愈式电容器，单台电容器容量、单台电容器的并联数根据电容器组的总容量设定。可实现分组投切，提高装置的利用率，提高单台电容器的内在质量。

1、  一种分组投切干式自愈式高压电容器装置，包括一个框架，在框架上设有干式铁芯电抗器、电流互感器、放电线圈、避雷器和采用三相分层布置的干式自愈式高压电容器，每层为一相并采用星型接线，其特征是：每相干式自愈式高压电容器由二至四个电容器组构成，在每个电容器组两端并联有放电线圈并通过干式铁芯电抗器、高压真空接触器接该装置的高压进线端，每个电容器组是由多个并联并且并排布置的电容器串构成，每个电容器串是由八个依次串联的电容器单元构成；电容器组中的电容器单元采用单台干式自愈式电容器或多个并联的单台干式自愈式电容器，所述的单台干式自愈式电容器内设熔丝保护，单台干式自愈式电容器容量、多个并联的单台干式自愈式电容器的并联组数以及电容器串的并联组数根据电容器组的总容量设定。

2、  根据权利要求1所述的分组投切干式自愈式高压电容器装置，其特征是：每相干式自愈式高压电容器是由二个电容器组构成，二个电容器组分别为第一电容器组、第二电容器组，每个电容器组是由二个并联并且并排布置的电容器串构成。

3、  根据权利要求2所述的分组投切干式自愈式高压电容器装置，其特征是：第一电容器组中电容器单元采用单台干式自愈式电容器，第二电容器组中电容器单元采用二个并联的单台干式自愈式电容器。

4、  根据权利要求1所述的分组投切干式自愈式高压电容器装置，其特征是：所述的单台干式自愈式电容器电压为0.8KV。

分组投切干式自愈式高压电容器装置
技术领域
本发明属于一种电力电容器装置，特别涉及一种分组投切干式自愈式高压电容器装置。
背景技术
随着电网改造无油化的要求及石油、化工、煤矿行业对易燃易爆电工产品的特殊要求，从1998年以来我国电力电容器行业先后研制出多种形式的干式自愈式高压并联电容器，并在电网公司变电站及石油、化工、煤矿等大型企业得到应用。现有的干式自愈式高压电容器主要有以下几种结构形式：
一.10KV树脂浇注型干式高压并联电容器
采用额定电压530V的自愈式电容器元件，串联后将元件用绝缘支架，固定后装入钢板制成的电容器壳体内，电容器出线采用普通10KV瓷瓶引出，电容器壳体内真空下用树脂填充，10KV对地绝缘和相间引线间绝缘靠树脂。
由于树脂中有气体存在，试验和实际应用效果不好，固定元件的支架与树脂结合不好，出现爬电，在出厂试验对地击穿放电。还存在其它问题，此方案失败。
二.组合式干式高压电容器组
采用三串镀膜设计结构，元件额定电压1000V，元件树脂封装后，全部并联装入条形阻燃塑料壳内，作为电容器单元。电容器单元额定电压1000V每个单元电容器用10KV支柱绝缘子支撑，然后10KV为每相分层布置，组成积木式电容器组。
在作破坏试验时，首先加直流电压将试品击穿，击穿时电压为8.5KV，然后对试品加1.3Un交流电压电容器单元树脂破裂，塑料壳烧焦变形，内部的元件冒烟着火，试验失败。
对于这种积木式电容器单元，虽然常规试验可以通过但由于无保护，实际运行中电容器出现了大量着火事故，因而停止生产和销售，退出市场。
三.TBBK型干式高压并联电容器组
由较低电压等级的单元电容器(1.06KV)，外部再并、串联连接，组成10KV干式高压电容器组。较低电压等级的单元电容器用10KV绝缘子将其支撑，满足10KV对地绝缘的要求。
10KV干式电容器组整体结构采用框架式结构。三相分层布置，每层为一相，星形接线每相用BKMJ1.06KV或1.588KV四到六串的干式自愈式电容器单元先并联后串联接线。电容器并联数取决于电容器组的总容量和单元电容器容量，单元电容器内部元件全部并联(三串膜)，单元件内有特殊结构的内熔丝保护。
经过试验和大量应用表明：
当元件工作电压超过500V时，由于采用单层聚丙烯膜为介质，元件端面处的两层金属化电极边缘空气产生电晕，加上元件在卷制过程中两层金属化膜的张力控制不均衡，不可能把两层膜之间的空气完全排出，内部残留的空气对金属化极板氧化和产生局部放电。
从1998年以来，大量应用的干式自愈式高压并联电容器，出现了很多质量问题，主要表现为电容器单元爆炸、开裂、内部元件严重烧焦，使整组电容器退出运行。
其原因是：
1、当元件击穿时，聚丙烯膜介质产生大量击穿点，两极间电阻很小(几个欧姆)两极间将产生强大的电流，致使元件爆炸，冒烟，烧焦。
2、当元件击穿时，元件内介质存在少量的缺陷，两相间电阻在几十欧姆，首先是元件过热，介质被迅速分解，产生化学变化，直至全部燃烧。
3、当元件击穿时，两极间电阻较高(几百欧姆)，此时故障点热量聚集较慢，经过一段时间(几小时)产生元件爆炸，烧毁。
4、即便是有内熔丝保护，由于串联的内熔丝保护装置，在元件的最外层部位，只有元件烧到外部达到短路状态时，内熔丝保护才动作，切除损坏元件。
根据以上分析和实际损坏元件解剖，得出如下结论：
干式自愈式高压电容器，损坏的主要原因：
①电容器单元的元件电压高，产生局部放电。
②电容器单元的容量大，产生过热问题。
此外，现有的10KV干式高压电容器组只能整组投切，装置的利用率低。
发明内容
本发明的目的是要解决目前干式高压电容器组存在的爆炸、冒烟和发生火灾，以及只能整组投切、装置的利用率低的问题，提供一种分组投切干式自愈式高压电容器装置。
本发明的技术解决方案是：它有一个框架，在框架上设有干式铁芯电抗器、电流互感器、放电线圈、避雷器和采用三相分层布置的干式自愈式高压电容器，每层为一相并采用星型接线，其特殊之处是：每相干式自愈式高压电容器是由二至四个电容器组构成，在每个电容器组两端并联有放电线圈并通过干式铁芯电抗器、高压真空接触器接该装置的高压进线端，每个电容器组是由多个并联并且并排布置的电容器串构成，每个电容器串是由八个依次串联的电容器单元构成；电容器组中的电容器单元分别采用单台干式自愈式电容器或多个并联的单台干式自愈式电容器，单台干式自愈式电容器内设熔丝保护，单台干式自愈式电容器容量、多个并联的单台干式自愈式电容器的并联数根据电容器组的总容量设定。
上述的分组投切干式自愈式高压电容器装置，每相干式自愈式高压电容器是由二个电容器组构成，二个电容器组分别为第一电容器组、第二电容器组，每个电容器组是由二个电容器串构成。
上述的分组投切干式自愈式高压电容器装置，第一电容器组中电容器单元采用单台干式自愈式电容器，第二电容器组中电容器单元采用二个并联的单台干式自愈式电容器。
上述的分组投切干式自愈式高压电容器装置，所述的单台干式自愈式电容器电压为0.8KV。
本发明的优点是：由于采用多组容量不同的电容器，根据用户要求通过控制器可实现多种容量不同的电容器的分组投切，从而提高整个电容器装置的利用率；由于电容器组采用八串干式自愈式电容器单元，可将单台电容器电压由原来的1.06KV降低到1KV以下，单台干式自愈式电容器内部元件额定电压为0.5KV以下先并后两串、单相引出，提高了单台干式自愈式电容器的内在质量，并且在电容器箱体内部充填蛭石保护，确保电容器单元不爆炸、不燃烧、安全可靠，提高了电容器单元的质量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的左视图；
图3是图1的俯视图；
图4是本发明的一次接线图(对应实施例1)；
图5是本发明的一次接线图(对应实施例2)。
图中：绝缘子1，避雷器2，高压真空接触器3，放电线圈4，第一电容器组5，电流互感器6，电抗器7，电抗器8，第二电容器组9，框架10，高压进线端11，第三电容器组12，单台干式自愈式电容器C1。
具体实施方式
实施例1
如图1～图4所示，该分组投切干式自愈式高压电容器装置有一个框架10，在框架10上安装有干式铁芯电抗器7和8、电流互感器6、放电线圈4、高压真空接触器3、避雷器2和采用三相分层布置的干式自愈式高压电容器，每层为一相并采用星型接线，每相干式自愈式高压电容器可由二至四个电容器组构成，每个电容器组是由多个并联并且并排布置的电容器串构成。本实施例以采用二个电容器组，每个电容器组分别采用二个并联并且并排布置的电容器串为例，其中一个为第一电容器组5，另一个为第二电容器组9。放电线圈4分别并联在第一电容器组5和第二电容器组9两端，第一电容器组5和第二电容器组9分别通过干式铁芯串联电抗器7和8、高压真空接触器3接该装置的高压进线端11。每个电容器串是由八个依次串联的电容器单元构成；电流互感器6连接在同一组中的电容器串中点之间，避雷器2连接在该装置的高压进线端11和系统地线之间。第一电容器组5中电容器单元采用单台干式自愈式电容器C1，第二电容器组9中电容器单元采用二个并联的单台干式自愈式电容器C1，单台干式自愈式电容器C1内设熔丝保护，单台干式自愈式电容器C1的容量最大为100千乏，本实施例以100千乏为例；第一组电容器5容量为800千乏，第二组电容器9容量为1600千乏。单台干式自愈式电容器C1内部元件额定电压为0.4KV，先并后两串，单相引出。本实施例只是提供一个具体实例，在实际应用中，单台干式自愈式电容器C1容量和并联的单台干式自愈式电容器的并联数根据电容器组的总容量设定。每台干式自愈式电容器以及位于框架内的导线均用10KV支柱绝缘子1支撑，单台干式自愈式电容器C1可立放或卧放安装。
实际使用时，通过与10KV线路母线连接的控制器根据无功功率和母线高压控制高压真空接触器3动作，分别实现800千乏、1600千乏和2400千乏的分组投切。
实施例2
如图5所示，每相干式自愈式高压电容器由三个电容器组构成，分别为第一电容器组5、第二电容器组9和第三电容器组12。第一电容器组5是由三个并联并且并排布置的电容器串构成，每个电容器串是由八个依次串联的电容器单元构成；其中电容器单元采用单台干式自愈式电容器C1。第二电容器组9是由三个并联并且并排布置的电容器串构成，每个电容器串是由八个依次串联的电容器单元构成；其中每个电容器单元采用二个单台干式自愈式电容器C1并联而成。第三电容器组12是由四个并联并且并排布置的电容器串构成，每个电容器串是由八个依次串联的电容器单元构成；其中电容器单元采用三个单台干式自愈式电容器C1并联而成。其它同实施例1。