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集合式高電壓并聯(lián)電力電容器
集合式高電壓并聯(lián)電力電容器我國電力電容器行業(yè)從上世紀八十年代中期開始研究開發(fā)集合式高電壓并聯(lián)電力電容器，至今已將近有三十年的歷史，集合式電力電容器已成為高壓并聯(lián)電力電容器中的主導產品之一，約占全部高壓并聯(lián)電力電容器的30%。
7.2.1 結構
1）結構特點
集合式高壓并聯(lián)電力電容器是由專門設計的單元電力電容器（以下簡稱單元）集裝成一個心子，并將該心子安裝在一個箱體中構成的電力電容器。單元的特點是“小元件加內熔絲”，即單元內單個元件的容量不大，僅幾個千乏，每個元件都裝設保護熔絲，單元內的元件通常全部并聯(lián)或2串多并。心子的單元組按電氣要求進行串并聯(lián)。電力電容器箱體上部裝有瓷套管作為整臺電力電容器的線路端子。箱體內充注絕緣和傳熱的介質。
集合式并聯(lián)電力電容器還具有單臺容量大，占地面積較小，安裝方便，維護簡單，比較安全可靠、節(jié)省費用等優(yōu)點。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，電力電容器壽命期間的故障大多發(fā)生在早期，早期故障主要是由于材料和工藝的缺陷造成的。其中絕緣材料缺陷完全避免是不可能的，特別在介質有效面積很大的大容量電力電容器內，發(fā)生擊穿的幾率比較高。集合式電力電容器是一種大容量電力電容器，它的設計思想是通過采取有效的保護措施，使大容量電力電容器獲得較高的可靠性。該措施為在集合式電力電容器中一旦有元件絕緣發(fā)生擊穿，內部熔絲能可靠地熔斷，使故障元件退出運行。少量元件退出運行占整體元件數(shù)的比例很小。容量和電壓分布的變化不大。從而可以使整臺電力電容器在不退出故障單元的情況下繼續(xù)運行。由于有這些特點，目前集合式并聯(lián)電力電容器已廣泛應用于標稱電壓6kV、10kV、35kV、66kV甚至更高的電力系統(tǒng)中。當然集合式電力電容器也不可避免地有其缺點，如發(fā)生較嚴重故障退出運行后，修理不便，不能很快恢復運行；充油電力電容器的滲漏油、充氣電力電容器的漏氣及散熱問題會影響正常使用，仍需待改進解決。
2）結構分類
a．電力電容器按其箱體內充注的介質可分為充油式和充氣式兩種。
充油式充注的是絕緣油，一般是變壓器油、植物油、絕緣油。
充氣式充注的是六氟化硫（SF6）或氮氣（N2）或SF6和N2的混合氣體。
b．電力電容器按其箱體的密封程度，可分為非密封結構和密封結構。
非密封結構的充油電力電容器在頂蓋上方裝的是儲油柜，儲油柜用來作為油補償裝置，儲油柜上部有氣室，通過盛有干燥劑的呼吸器與外界大氣相通。
密封結構的充油電力電容器裝有金屬膨脹器作為油補償裝置，電力電容器內部與大氣完全隔絕。充氣電力電容器必須是密封結構，且應具有良好的氣密性。、
c．電力電容器按其容量是否可調節(jié)區(qū)分，有非可調型和可調型兩類。
為了適應負荷變化對無功補償容量需求不同的情況，可調型集合式電力電容器可根據(jù)對無功不同的需求分檔輸出無功，例如，按總容量的1/2+1/2或1/3+2/3分檔，通過手動調節(jié)或借助專用無勵磁分接開關進行調節(jié)。這種電力電容器適用于兩種情況：
新建變電所。運行初期，主變壓器負荷較小，需要無功較少，而無功補償容量按滿負荷配置，全部投入時會發(fā)生過補償現(xiàn)象；
周期性不均勻負荷。通常農村灌溉、農作物加工等負荷有季節(jié)性，農忙時是負荷高峰期，農閑時主變壓器處于輕載狀態(tài)。
d．電力電容器按其安裝方式可分為非落地安裝式和落地安裝式。
非落地安裝式一般用于系統(tǒng)標稱電壓較高的場合，為降低電力電容器線路端子及單元對箱體的絕緣水平，把電力電容器安裝在絕緣支架上，電力電容器單元串聯(lián)組的中點與箱體連接。在集合式電力電容器的發(fā)展早期，35kV、66kV電壓級電力電容器曾使用這種結構，隨著技術的進步，目前，66kV及以下電壓級的電力電容器均可設計、制造成落地安裝式，外殼不再帶電，提高了運行的安全性。
7.2.2 技術質量要求
集合式高壓并聯(lián)電力電容器除了應符合通用技術質量指標外，還應符合如下特定的技術和質量方面的要求。
1）對構成集合式電力電容器主要器件的要求
a．單元電力電容器（單元）
單元為油浸箔式結構，每個元件均裝設熔絲，其額定值按照總體設計要求而定，技術性能應滿足下列要求：
內部熔絲的放電試驗應逐個進行，并按元件并聯(lián)的最大能量檢驗；
局部放電試驗應逐個進行；
套管爬距按油中或氣體中使用進行計算，并分別在油中或大氣中外絕緣進行耐壓試驗；
單元外殼應有保護涂層，防止生銹。
b．心子構架
心子構架應平整光潔，有足夠的機械強度，并作防銹處理后涂保護層。35kV級以上電力電容器，構架需對箱體絕緣。
c．安全保護器件
充油電力電容器裝有壓力釋放閥，壓力釋放閥應符合JB/T 7065《變壓器用壓力釋放閥》的要求，當油箱內部與外部的壓強差超過55kPa時能可靠動作。根據(jù)購買方要求，可安裝氣體繼電器。
充氣電力電容器裝有帶有壓力保護整定的氣壓表，在內部壓力過低或過高時均能給出保護信號。
d．油補償裝置
非密封結構的電力電容器應裝有儲油柜，其容積應能保證在上限溫度下容量達到1.35倍時油不溢出。儲油柜的一端應裝有油位計，且應表示出電力電容器未投入運行時，相當于溫度-30℃、+20℃、+40℃時三個油面標記。在下限溫度下未投入運行時，油位計應當有油可見。注油、放油和排油裝置應加裝帶有油封的吸濕器。
密封結構的電力電容器應裝有金屬膨脹器，金屬膨脹器應符合JB 7068-2002《互感器用金屬膨脹器》的要求。膨脹器應能保證在上限溫度下容量達到1.35倍時，電力電容器內部油壓不超過膨脹器的允許工作壓力上限；在下限溫度下未投入運行時，內部油壓應不出現(xiàn)負值。
e．箱體及其附件
對于充油電力電容器：
在油箱的下部壁上裝有油樣活門和排油裝置。
電力電容器油箱應能承受住在其內部施加0.06MPa正壓的機械強度試驗而無損傷及永久性變形，并在正常起吊、運輸狀態(tài)下無明顯變形。
附件應便于拆卸、安裝和更換。
內部電力電容器單元的箱殼、支架和油箱之間應有可靠的電氣連接。油箱下部壁上應有不小于M16的連接螺栓，用于接地。
對于充氣電力電容器：
由于充氣之前須對內部真空干燥處理，故箱體應能耐受正負壓的檢驗，即除了承受住在其內部施加的0.06MPa正壓試驗外，還需承受-0.1MPa的負壓試驗而無永久性變形。
f．散熱器
電力電容器如裝有片式散熱器，應符合JB/T 5347《變壓器用片式散熱器》的要求。
2）整體主要性能指標：
除了應符合通用技術質量要求外，集合式電力電容器還須符合以下特殊要求：
a．電容偏差：
電力電容器的實測電容與其額定值之偏差應不超過0～+5%。電力電容器單元的實測電容與其額定值之偏差應不超過-3%～+5%。對于6、10kV級電力電容器，三相電力電容器的任何兩個線路端子之間實測電容的最大值與最小值之比應不超過1.02。對于35kV級電力電容器，三相電力電容器的任何兩個線路端子之間實測電容的最大值與最小值之比應不超過1.01。采用兩段等電容電壓差動保護的電力電容器，每一相中兩串聯(lián)段實測電容值之相對誤差應不大于±0.5％。
b．溫升
對整臺電力電容器在室溫下連續(xù)施加額定頻率的實際正弦波電壓，使其試驗容量達到1.44倍。電力電容器運行溫度達到穩(wěn)定后，頂蓋溫升應不超過15℃。
c．絕緣油或絕緣氣體
電力電容器用絕緣油在注入油箱前，其各項性能應符合相應標準的規(guī)定或制造廠的質量要求。從油箱放油口取出油樣的耐電強度應不小于45 kV/2.5mm，tanδ應不大于0.2%(90℃時)。電力電容器用絕緣氣體SF6，其主要性能應符合GB/T 8905-1996《六氟化硫電氣設備中氣體管理和檢驗導則》的規(guī)定，20℃時的氣體濕度在驗收時應不大于500μL/L，運行時應不大于1000μL/L。電力電容器使用的絕緣氣體氮氣，應采用純度為99.999%以上的高純氮，其含水量應不大于5×10-6L。
d．損耗角正切（tanδ）
電力電容器的損耗角正切在工頻額定電壓下20℃時應不大于0.00035。電力電容器在其電介質最高允許運行溫度下?lián)p耗角正切應不超過在20℃時之值。損耗角正切可以在內部單元上進行測量。
e．局部放電
局部放電試驗可以僅對內部單元進行，其局部放電水平和試驗要求與前述電力電容器單元的要求一致；置于絕緣構架上的單元，其端子對外殼的局部放電熄滅電壓與相同絕緣水平的電力電容器的要求相同。
f．密封性
充油式電力電容器的密封性能應足以保證在各部分均已達到電介質元件最高溫度（通常為80℃）后至少經歷2h不出現(xiàn)滲漏。
充氣式電力電容器內部的氣壓是較低的正壓，正常工作時，考慮環(huán)境溫度的影響，氣壓應在0.001MPa～0.06MPa范圍內。其密封性能用漏率表示，一般規(guī)定年漏率為0.5～1%，因此保證電力電容器在20年內，氣壓不會低于0.001MPa。
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