低压自愈式并联电容器的研究探讨

 
图1电容器过压力防爆保护装置
       这种过压力防爆保护装置的作用原理是:当电容器内部压力升高时,外壳壁膨胀变形产生位移,当位移量达到一定的程度瞬间拉断铜保险片,接线端子电源被切断,起到了安全防爆的保护作用,见图2。如果电流切断是控制在电容器密封性破坏之前,电容器就不会爆炸和燃烧,更不会引起二次性的灾害了。

 
图2电容器过压力防爆保护示意图
       这种过压力防爆保护装置通常用于自愈式的金属化交流电容器中。能否正确起作用,关键取决于外壳在电容器寿命期间的密封性,他不是限流熔断器,不能取代电容器外部电路的保护措施。
 
2 BSMJ型电容器的工艺特点
       为了使BSMJ型电容器符合产品标准和满足使用的要求,提高产品性能,设计时在工艺上主要有以下特点和措施:
       (1)元件在卷绕过程中,错边量、张力大小应符合工艺规定的参数,能够使喷金质量提高,便于焊接引线,降低接触电阻,减少损耗。
       (2)喷金工艺通过空气压力、喷枪距离、移动速度、电流等参数的调整,使喷金层与金属化膜接触牢靠,减少损耗值和热击穿、电击穿发生的概率,提高产品的使用寿命。
       (3)焊接时必须控制好焊接的时间、焊点的大小、焊接表面的平整度等焊接的状态,焊接质量不好,会造成接触电阻变大,增加电容器损耗,使电容器运行时发热量增多,电容器可能提前失效,达不到寿命要求。
       (4)调整热处理工艺的时间与温度,热处理时要确保烘箱内部温度分布循环均匀。能够较好地消除心子薄膜间隙,提高心子的紧密度和电容的稳定性,改善产品的电气性能。
       (5)电容器心子和心组采取了特殊绝缘措施,增加了心子和心组间的绝缘强度。
       (6)根据采用的介质和浸渍料,确定了较为合理的真空干燥和浸渍装配工艺,确保电容器在交流下的高绝缘性能,保证了电容器的电容量等级要求。
       (7)电容器的主要参数都有较高的内控标准,确保电容器的性能符合和优于有关标准。
       (8)制造过程中加强产品节点、工艺卫生等质量控制与信息反馈,关键工序由专人操作和检验。
 
3 BSMJ型电容器的技术特性
3.1基本参数
       额定频率Fn:50Hz;额定电压Un:0.25~0.525kV;额定电流In:20~100A;额定无功功率Qn:1~60kvar;相数:单相/三相;接法:三相接法为“△”形或“Y”形。
 
3.2使用条件
       只有满足BSMJ型电容器的使用条件,才能保证电容器的使用寿命。使用条件为:海拔高度不超过2000m,环境温度范围是-25℃~+55℃。
       如果电容器的使用环境超过以上要求,电容器的寿命就会受影响。
       BSMJ型电容器在使用中负荷不能超过以下极限值:允许过电压为110%Un,允许过电流为130%In。
 
3.3电容器的结构外形尺寸和规格
       (1)电容器的规格、额定电压、额定无功功率、额定频率和外形尺寸见表1。
表1 BSMJ型电容器的外形尺寸和规格

       (2)BSMJ型电容器的外形尺寸图号见图4。
 
3.4技术要求
       为了验证BSMJ型电容器的结构设计和生产工艺是否正确合理,确定产品的使用寿命和可靠性[18],产品应符合以下技术要求。技术要求依据于GB/T12747—2017国家标准。

图3 BSMJ型电容器的外形尺寸图号
       (1)电容量允许偏差:±5%;相间大与小值之比≤1.08。
       (2)损耗角正切值:tanδ≤3×10-3。
       (3)电压试验:端子间交流电压:2.15Un.AC(r.m.s);端子与外壳间交流电压:3kV.AC(r.m.s)。
       (4)密封性试验:(70±2)℃,2h后不出现渗漏现象。
       (5)热稳定性试验:在(50±2)℃下,施加电压使电容器无功功率Q=1.44Qn48h,在后6h内温度增加不超过1℃,试验后ΔC/C≤±2%;tanδ≤2×10-4。
       (6)放电试验:电容器充上2Un.DC,10min内短路放电5次,试验后ΔC/C≤±2%;tanδ≤3×10-3。
       (7)破坏性试验。
       a在(50±2)℃下,保持8h,施加1.3Un.AC(r.m.s),并测量电流。
       b给端子间施加10Un.DC,使其发生击穿而短路(回路中直流短路电流应保持为300mA),并保持5s。
       c在发生短路的试品端子间施加1.3Un.AC(r.m.s),保持3min,再次测量电流。
       d如果在1.3Un下流经的电流为零或低于初始值的66%,则中断试验;否则重复以上步骤直***流试验电流低于初始值的66%。
       e端子与外壳间施加1500VAC,历时10s。试验后,要求电容器逸出的液体材料不得成滴下落且外壳可以变形和损伤,但不能爆裂。
       (8)自愈性试验:试品能承受电压2.15Un.AC(r.m.s)或3.04Un.DC10s,如果击穿少于5次,则升高电压直***生5次自愈击穿,或电压达到3.5Un.AC(r.m.s)或4.95Un.DC为止;当电压达到上述电压限值并历时10s后,自愈击穿少于5次,则可终止试验,试验后ΔC/C<0.5%;tanδ≤1.1tanδ0+1×10-4。
       (9)老化试验。
       a在(45±2)℃下,施加1.25Un.AC(rms),750h。
       b电容器充上2Un.DC,通过电感L=1000.μH/C.μF±20%,放电1000次,每次持续时间≥30s。
       c重复a的试验1次。
       试验中温度均保持在(45±2)℃。试验后,要求电容器无***性击穿、开路或闪络,试验后ΔC/C≤±3%、tanδ≤4×10-3、端子与外壳间3kV.AC(rms),密封性合格。
 
 
3.5产品型式试验
       某公司于2018年10月制作5台BSMJ型电容器(BSMJ-0.45-50-3)产品,并委托国内*检测机构进行型式试验,依据GB/T12747.1—2017《标称电压1kV及以下交流电力系统用自愈式并联电容器第1部分:总则》[19]和GB/T12747.2—2017《标称电压1kV及以下交流电力系统用自愈式并联电容器第2部分:老化试验、自愈性试验和破坏试验》[20]国家标准,产品目前已通过各项试验,现将关键试验项目加以说明。关键试验项目与产品编号见表2。
表2关键试验项目与产品编号

 
3.5.1热稳定性试验
       (1)试验方法:见3.4技术要求中热稳定性试验。
       (2)试验数据:热稳定试验后,试验数据见表3。
表3热稳定性试验数据

 
3.5.2自愈性试验
       (1)试验方法:见3.4技术要求中自愈性试验。
       (2)试验数据:自愈试验后,电容值变化及损耗角正切值见表4。
表4自愈性试验数据

 
3.5.3破坏性试验
       (1)试验方法:见3.4技术要求中破坏性试验。
       (2)试验数据:破坏试验后,电流、电容值变化及试验情况见表5。
表5破坏性试验数据

 
3.5.4老化试验
       (1)试验方法:见3.4技术要求中老化试验。
       (2)试验数据:老化试验后,详细试验数据见表6。
表6老化试验数据

 
3.5.5试验结论
       该批试品一次性通过各项型式试验,这些良好的试验数据是和我们的产品设计、工艺过程的质量控制是分不开的。
 
4 安科瑞AZC/AZCL智能集成式电容器介绍
4.1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 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。
 
4.2产品选型
       AZC系列智能电容器选型:

       AZC系列智能电容器选型:

       AZCL系列智能电容器选型:

 
4.3产品实物展示

ANBSMJ电容器 AZC系列智能电容模块 AZCL系列智能电容模块

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