低压自愈式并联电容器的研究探讨

时间：2021-10-09

摘要

低压无功补偿控制是配电网降损节能的主要措施，是配电网的一个重要组成部分，对提高功率因数、保证供电质量、降低能耗、增强供电安全性起到重要作用，市场容量相当大，同时民用供配电也占有很大的比重。BSMJ型低压自愈式并联电容器作为无功补偿的重要元器件，具有**的作用，本文着重于BSMJ型电容器的结构设计、工艺特点、性能、质量、技术特性及产品研发、制造、使用等方面将作出初步的探讨。

引言
低压配电系统的无功补偿中，BSMJ型电容器被广泛应用，但普遍存在着早期失效率高，使用寿命短等质量问题。我国电力电容器制造行业单就生产设备、原材料和技术来说，并不比国际上先进水平逊色，该类产品的需求量在逐年增加，其国产化进程不断加快。
本文主要针对某公司BSMJ型电容器在应用过程中存在的质量问题进行了分析，并对产品的设计进行优化与探讨；在生产工艺中，通过加强工艺过程控制、调整工艺参数等改进措施的实施，电容器的寿命性能得到了提高，产品符合技术要求且通过各项型式试验。

1、BSMJ型电容器的设计过程
1.1 存在的问题
1.1.1 早期失效率高

（1）采用的薄膜质量差、设计场强又高，金属层方阻控制不好，电容器会因击穿-自愈-再击穿，鼓肚失效。
（2）局部放电严重：生产工艺不良，电容器内水份含量高，局部放电严重，会造成薄膜介质早期老化击穿。
（3）端头接触层不良导致性能恶化，tanδ增大：电容器在长期交流负载下和瞬时电流的冲击之后，接触电阻增加，导致整个电容器损耗增加，以至开路。端头接触性能好坏与很多因素有关，如电极金属材料、温度、喷金层的材料，工艺、原件的卷绕情况、热处理工艺及浸渍剂的性能等有关。

1.1.2 使用寿命不如预期的长
（1）电容器各相电容值不平衡，产品在运行过程中因补偿不当容量损耗受损，影响产品使用寿命。
（2）电容器的设计不符合所要求的工作环境，使电容器的电容值衰减、介质损耗角正切值增大、绝缘性能下降等参数的恶化，对电容器的使用寿命有较为显著的影响。
（3）浸渍剂因使用不当或处理效果不好，导致水分含量多，水分在电流的作用下对薄膜的金属层进行氧化和腐蚀，引起产品的容量值下降，损耗上升，产品的寿命缩短。
针对以上存在的问题，我们在结构的设计上对金属化薄膜的选取、心子结构和引出方式、浸渍剂的使用以及采用过压力防爆保护装置方面的分析与探讨，得到了较为满意的效果。

1.2 金属化薄膜的选取
（1）采用聚丙烯薄膜为电介质，金属化锌铝合金镀层为电极。
金属化膜电容器采用聚丙烯薄膜为介质，自愈性能优越，耐电强度高，储能因数大。铝金属化膜制成电容器之后，在交流电压下电容器里的金属化层发生氧化，引起严重的电容损失，限制了电容器的使用寿命；锌金属化膜虽然对电化学腐蚀不敏感，但对于大气腐蚀却很敏感，因而较易分解而损坏。金属化锌铝合金膜，克服了纯锌膜和纯铝膜的缺点。锌铝合金在聚丙烯薄膜上先镀一层铝，紧接着再蒸镀一层锌。由于两种金属原子会相互扩散，下层的铝原子会穿过上层的锌向镀层表面扩散，到达锌层表面的铝增强了上层锌层抗大气腐蚀的能力。另外锌铝合金膜中的主要成分是锌，因此在长期交流负载下电容量的下降与纯锌膜相同，克服了铝膜在长期运行中电容下降的缺点。
（2）为提高电容器的抗涌流、抗电能力，采用了边缘加厚技术，增加喷金层与金属化较板的结合强度，减小喷金层与金属层的接触电阻，电容器自身能耗降低。
（3）为了改善薄膜的耐温性，必须对聚丙烯性能进行温度改性。例如：增加α晶型晶体含量，减小β晶型含量；提高等规度和结晶度、增加了添加剂，提高了膜的耐温性等。

1.3 设计心子结构和引出方式
为适应大电流冲击和提高电容器心子的机械强度，确定了较为合理的方阻，改进了心子的结构和引出方式，从而提高了产品的性能，质量和效率。某公司根据生产实际情况，选用现有的外壳、绝缘子、引出头和焊接等工艺手段，改进适合该电容器的外部密封结构，节省了投资，加快了试制进度，而且由于每一类型中不同容量的产品其安装尺寸和接地柱位置都是完全相同的，因此较大地方便了用户的设计、安装和维修。

1.4 浸渍剂的使用
电容器元件内添加浸渍剂主要是为了填充元件端面的空隙，改善产品局部放电现象，浸渍剂进入电容器心子两端后，有效阻止空气、水分侵入电容器心子。各生产厂家选用的浸渍剂种类不一样，某公司使用的是进口聚异丁烯等组份合成，有效地提高了电容器的局部放电起始场强、降低了金属化电极的腐蚀现象，使电容量损失明显减小，因此增加了产品的可靠性和使用寿命。电容器的外壳与元件之间，以阻燃物质充填，在电容器内部发生故障时，起灭弧、防火和隔热作用。

1.5 采用过压力防爆保护装置
尽管产品的结构设计中，选用了较好的介质材料和浸渍料，并且着重提高介质的起始游离电场强度和击穿电场强高，以及选择适当的工作电场强度，采取必要的、严格的工艺措施，以及提高电容器心子本身的固有可靠性，但是，工艺上和使用上的偶然因素必定存在，即使这些因素可以排除，而交流金属化电容器在寿命终结时，往往以“鼓胀”、漏油、爆炸以致燃烧而告终，因此，对于这种中功率的电力电容器就不能不考虑他的防爆安全措施。
过压力防爆保护装置见图1。过压力防爆保护装置是这种电容器防爆安全方法之一，作用是当电容器在某种因素下，内部压力过高时断开这种电容器的通路以达到防爆的目的。

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词条
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