集合式电容器表面处理的质量改进,电容器性能特点

摘要：对如何提高集合式并联电容器表面处理的质量进行了分析，并介绍了表面处理设备及其处理方法。
关键词：电容器 表面处理 设备 方法 1　前言
　　电容器在生产制造过程中，外壳表面在喷漆前难免沾上油污，长期以来基本上采用汽油清洗后再用布擦的除油方法，导致表面喷漆的前处理工序工作量很大，且操作环境恶劣，对周围环境造成污染，电容器外壳油漆表面附着力一直不高，经常出现油漆层脱落，棱、边、尖角处容易生锈等现象。另外由于设备陈旧、老化，致使工作效率不高，环境污染大，危害操作者的身体健康。为了改变这种落后状况，在经过调研、借鉴、试验、研究后，终于确定了适合电容器表面处理的工艺方案。西容公司在2001年5月建成了集合式电容器产品表面处理生产线；这条线的建成大大的提高了电容器表面油漆的附着力，同时改善了操作者的工作环境，提高了工作效率。本文就如何提高电容器表面处理质量及其设备性能和方法等技术特点进行简要介绍和分析。

2试验过程
　　 在实际生产中由于漆膜的表面附着力受各种因素的影响（如：油污、锈蚀、表面粗糙度、固化时间、杂物、漆膜厚度等），采用不同的表面前处理方法，对漆膜的表面附着力影响程度不尽相同，但对于电容器表面来说，解决表面油漆的附着力是关键所在，油污和表面粗糙度又是影响表面油漆附着力的两个重要的指标，下面就主要从这两方面入手，对其进行讨论研究。
2．1　试验方法、依据
2．1．1　样板的制作：
　　对不同材质的钢板表面喷丸处理后进行喷漆。
2．1．2　采用的标准：
　　a）抛丸处理的表面粗糙度执行GB6060．5－1988《表面粗糙度比较样块抛（喷）丸、喷砂加工表面》
　　b）按GB1727－1992《漆膜一般制备法》喷两遍特种快干环氧底漆（E06－2），一遍丙烯酸聚氨脂磁漆（双组份）。
　　c）按GB9286－1988《色漆和清漆漆膜的划格试验》进行模拟试验。
2．1．3　附着力等级划分：
　　采用手工划格法，刃口规格为刃口角30°，刃口厚度50～100μm，切割数为6×6，切割间距为2mm。附着力等级分为6个级别，0级好，5级差。评级方法是：
a）0级：切割边级完全平滑，无一格脱落。
　　b）1级：在切口或交叉处涂层有少许薄片分离，但划格区受影响明显不大于5％。
c）2级：切口边缘或交叉涂层脱落明显大于5％，但受影响明显不大于15％。
　　d）3级：涂层沿切割边缘部分或全部以大碎片脱落，或在格子不同部位上，部分或全部剥落，明显大于15％，但受影响明显不大于35％。
e）4级：涂层沿切割边缘，大碎片剥落，
或一些方格部分或全部出现脱落，明显大于35％，但受影响明显不大于65％。
f）5级：大于第4级的严重剥落。
　　掌握上述油漆在各种状况下的漆膜附着力，从而确定佳的表面前处理工艺参数。
2．2　试验样品
2．2．1　钢板Q235－A 50mm×120mm×1．5mm
2．2．2　钢板Q235－A 250mm×250mm×5mm
2．2．3　不锈钢板0Cr13 50mm×120mm×1．5mm
2．2．4 BFMH238.5/-3334-1×3W集合式并联电容器
2．2．5 BAMH11/-1000-1×3W集合式并联电容器
2．3　试验结果
2．3．1　对普通钢板沾污烷基苯油后采用不同前处理方法进行测试的结果见表1。

由表1可知：
a）普通钢板沾污烷基苯油后用布擦拭，测定漆膜附着力为3级。
b）普通钢板沾污烷基苯油后用汽油擦拭，测定漆膜附着力为2级。
c）普通钢板沾污烷基苯油后用清洗剂擦拭，测定漆膜附着力为2级。
2.3.2 普通钢板沾污烷基苯油经抛丸处理后试验结果见表2。

由表2可知：
　　 a）普通钢板表面沾污烷基苯油后用清洗剂擦拭并进行抛丸表面粗糙度参数为Ra1．6～Ra3．2μm时，测定漆膜附着力为2级。
　　 b）普通钢板表面沾污烷基苯油后用清洗剂擦拭并进行抛丸表面粗糙度参数为Ra3．2～Ra6．3μm时，测定漆膜附着力为1级。
c）普通钢板表面沾污烷基苯油后用清洗
剂擦拭并进行抛丸表面粗糙度参数为Ra6．3～Ra12．5μm时，测定漆膜附着力为0级。
　　 d）经与表面粗糙度比较样块进行对比，普通钢板表面粗糙度在Ra0．8～Ra1．6μm范围之内，因此未作抛丸试验，其漆膜表面附着力与普通钢板沾污烷基苯油后用清洗剂擦拭，测定的结果同为2级。
　　 普通钢板沾污PEPE油清擦试验结果见表3。

由表3可知：
　　 a）普通钢板沾污PEPE油后用布擦拭，测定漆膜附着力为3级；
　　 b）普通钢板沾污PEPE油后用汽油擦拭，测定漆膜附着力为2级；
　　 c）普通钢板沾污PEPE油后用清洗剂擦拭，测定漆膜附着力为2级。
2．3．3　普通钢板沾污PEPE油用清洗剂擦拭抛丸试验结果见表4。

由表4可知：
　　 a）普通钢板表面沾污PEPE油后用清洗剂擦拭并进行抛丸表面粗糙度参数为Ra1．6～Ra3．2μm时，测定漆膜附着力为2级；
　　 b）普通钢板表面沾污PEPE油后用清洗剂擦拭并进行抛丸，表面粗糙度参数为Ra3．2～Ra6．3μm时，测定漆膜附着力为1级；
　　 c）普通钢板表面沾污PEPE油后用清洗剂擦拭并进行抛丸表面粗糙度参数为Ra6．3～Ra12．5μm时，测定漆膜附着力为0级；
　　 表面未经机械粗化处理的样板表面粗糙度在Ra0．8～Ra1．6μm范围之内，因此未作抛丸试验，其漆膜表面附着力与普通钢板沾污PEPE油后用清洗剂擦拭测定的结果同为2级。
2．3．4　不锈钢板沾污PEPE油清擦拭验结果见表5。

由表5可知：
　　 a）不锈钢板沾污PEPE油后用布擦拭，测定漆膜附着力为4级；
　　 b）不锈钢板沾污PEPE油后用汽油擦拭，测定漆膜附着力为3级；
　　 c）不锈钢板沾污PEPE油后用清洗剂擦拭，测定漆膜附着力为3级。
2．3．5　不锈钢板沾污PEPE油后用清洗剂

摘要：BAMHL11-7200-1×3W是在总结以往充气集合式高电压并联电容器产品优点的基础上，为优化大容量产品结构，提高绝缘可靠性和设备技术经济性能而开发的项目。本文着重介绍该产品的内部结构、外壳筋板结构和混合气体绝缘等几点改进。
关键词：混合气体绝缘 结构 集合式高电压并联电容器 　　随着目前电力需要量的不断增长和环境保护问题的日趋严重，迫切需要难燃、不易污染的输电设备。充气集合式高电压并联电容器便应运而生。目前在电力电容器市场份额中，充气集合式高电压并联电容器所占比例越来越大，单台容量也越来越大，这就迫切需要我们研究、开发出性能更好，更能适应市场需求的新产品。西安西电电力电容器有限责任公司于2001年成功地研制了BAMHL11／-7200-1×3W产品，并通过了所有的型式试验，即将在南宁七一变电站挂网运行。
　 -7200-1×3W是在以往产品的设计和制造技术基础上，总结经验，扬长避短，主要在以下几个方面进行了改进。

1　内部结构

　　*台充气集合式高电压并联电容器产品-2000-1×3W内部结构为：电容器单元立放布置，由于其整台容量较小，在设计时选用较大容量的电容器单元，使电容器单元数量少，且接线方便，出线简单。其外形长宽高比为：长∶宽∶高＝1．7∶1∶2．1。由此可见该产品外形协调、美观。且已于1999年在呼和浩特顺利运行。
　　 但通过这几年的充气集合式高电压并联电容器的研究表明：电容器单元立放布置这种结构在容量较大时，由于电容器单元数量多，致使其接线复杂、出线不方便，且其高度低，占地面积大，故不再适合采用这种结构。
　　新研制的BAMHL11／-7200-1×3W较产品BFMHL11-2000-1×3W容量增大了2倍多，故不宜采用电容器单元立放结构，本产品把电容器单元分3层卧放布置，电容器单元采用新式内熔丝结构，并合理改进其接线方式和选用可靠的绝缘材料，经过以上改进后，其外形尺寸的长宽高比为长∶宽∶高＝1．4∶1∶1．5，该产品外形美观、结构协调、占地面积较小。其各项性能指标经国家电力电容器质量监督检验中心的测试，均符合要求，其主要试验结果如下表：

2　筋板

　　产品BFMHL11-2000-1×3W的外形见图1.
　 　产品外壳上的筋板是用钢板弯成，单面焊接在箱壁上，在电容器容量较小时，电容器外形尺寸较小，故在额定表压下外壳变形量也较小，该筋板还兼有散热作用。因筋内侧无法表面处理，在户外长时间运行以后，容易在筋板的下端生成锈迹、影响其外观。电容器容量较大时，其外壳表面积较大，这种筋板结构的缺点便更明显。故经过比较后BAMHL11／-7200-1×3W产品选用10mm×60mm板条为加强筋，兼有散热功能，板条双面焊接在箱壁上，所有焊缝均经过打磨和表面处理，这种结构不易生锈，其外形见图2。经试验大变形量为5mm（0．065MPa时），满足设计要求。

3　绝缘气体的确定

　 　SF₆气体具有良好的电气特性和化学稳定性，但其价格较贵，且对电场不均匀度较敏感，所以，目前国内外都在研究用SF₆的混合气体来替代纯SF₆气体。
　 　研究表明用廉价的N₂加入适量的SF₆气体就能使这些常见气体的电气强度有很大的提高。我们合理改进绝缘结构设计，便能满足其电气性能的要求。
　 　目前已获工业用N₂＋SF₆混合气体采用50％∶50％或60％∶40％，其主要用于高寒地区断路器的绝缘媒质和灭弧媒质。在BAMHL11／-7200-1×3W产品中我们选用适当比例的体积比，提高了设备的绝缘性能。

4　小结

　　通过以上几点改进，使大容量充气集合式并联电容器产品的结构更加合理，产品的技术经济性能得到改善，且外形简捷美观。
　　到目前为止，西安西电电力电容器有限责任公司生产的多种型号的充气集合式并联电容器已在全国各地挂网运行多年，运行情况良好。充气集合式并联电容器已逐步被用户所接受。我们将不断总结制造和运行经验，使之能更好的满足用户的需求。

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摘要：随着工业生产的发展，城乡居民家用电器的增加，在用电量增加的同时，电网中的感性负荷比例也在明显上升，改善电压质量，提高电网功率因素，减少线损显的尤为重要。近年来集合式电容器因其占地面积小，安装维护方便，可靠性高等优势而被广泛选用于无功补偿，特别是应用于大型变电站的户外集中补偿和城市电网改造中
关键词：感性负荷 集合式电容器 电抗器 变电站

　　随着工业生产的发展，城乡居民家用电器的增加，在用电量增加的同时，电网中的感性负荷比例也在明显上升，改善电压质量，提高电网功率因素，减少线损显的尤为重要。近年来集合式电容器因其占地面积小，安装维护方便，可靠性高等优势而被广泛选用于无功补偿，特别是应用于大型变电站的户外集中补偿和城市电网改造中，在我们通州市供电局就有一座220kV变电所、五座110kV变电所、九座35kV变电所安装使用了20台总计55Mvar容量的集合式电容器，运行情况良好。
　　我们知道，变电站的负荷是动态变化的，功率因素也是动态变化的，任何固定容量的电容器都无法实现佳的“全天候”补偿”。容量偏小则在重负荷、低功率因素时补偿不足，容量偏大则在轻负荷时过补偿，使输电线路中的电容电流增加，从而增加了线损。通常电容器是按照变电站正常运行时实际无功缺额选定容量进行部分补偿并结合人工投切措施，但这种方式难以达到较佳经济效果。作者认为采用以下两种方式可以弥补一些不足，一是选用有载调档集合式电容器，可以根据负荷情况充分进行补偿，二是装设多组集合式电容器可以根据负荷情况而运行其中一部分。
　　集合式电容器内部试验方法接线主要有以下几种，见图1～图4。

　　图1为单相电容，图2、3、4为三相电容，其中图3为带抽头电容。集合式电容器每相电容由多个单元电容器串并组成，（如图5所示），每个元件串有一熔丝，当某一元件击穿时，其它完好元件即对其放电，使熔丝在毫秒级的时间内迅速断开，切除故障元件，仅使容量有微小变化，电容器仍能继续运行，提高了运行可靠性。

　　根据一次接线方式的不同，电容器内部故障采用以下几种保护形式，见图6～图8。

　　电容器外部保护形式可配置过电压保护、失压保护、过电流速断保护等，通州供电局220kV银河变电所35kV　2^＃电容器（型号：BFF12×2－2000－1W）曾发生电压纵差保护动作（保护试验方法结线如图8），经试验人员测试发现C相电容不平衡，试验数据如表1。
　　电容器厂家技术人员到现场对C相进行了复测，试验数据如表2。
　　初步判定内部有故障，逐对电容器进行吊芯，发现C相一只电容器熔丝熔断，经更换后再测电容量数据如表3。

　　恢复运行后正常。根据厂家的出厂资料，三相中任何线路端子测得大、小电容量之比不超过1．05，就以上数据来看C₁／C₂≈1．022，C_A／C_C≈1．026，说明电压纵差保护定值偏小，可作调整，单只电容器熔丝熔断不会影响运行。继保人员在日常巡视中测得的电压纵差保护的电压差值可发现问题，这样可安排适当时间对电容器检修。

　　由于集合式电容器单台容量很大，合闸涌流也就很大，串联电抗器与电容器串联使用能有效地抑制合闸涌流，保护电容器的*运行，常用接线方式如图9。

　　适当选择电容器、电抗器参数可以有效地抑制电网中的高次谐波。对于n次谐波当2πnfL－1／2πnfC＝0即X_L／X_C＝1／n²时（X_L、X_C分别为基波感抗、容抗），电容电抗回路有滤波作用，但此时nf也是谐振频率。为了抑制n次谐波，若选择X_L／X_C大于1／n²，如X_L／X_C＝6％抑制5次谐波，X_L／X_C＝13％抑制3次谐波，选用前应对变电站的谐波分量进行实测，做到有的放矢。
　　变电站集合式电容器串联电抗器常用的有传统的油浸式电抗器、干式铁芯电抗器，干式空心电抗器。油浸式电抗器由于渗漏原因逐步被后两者替代，干式铁芯电抗器比油浸式电抗器体积减少30％左右，损耗低于油浸式电抗器，适合户内小空间安装。干式空心电抗器结构上不用任何铁磁性材料，因此，线性度大大优于铁芯电抗器，应该*。但由于没有铁芯，绕组中通过单位电流所产生的磁通较小，所以体积较大。再有空心电抗器附近存在磁导体的话，将使电抗值升高，在正常情况下电抗器的磁通在空气中形成回路，但安装场所屋顶、地面、墙壁、围栏等如有铁钢等磁性材料存在，则会在其中引起发热，因此空心电抗器在安装时对周围物体有一定距离要求，同时为避免相邻两组电抗器相互影响，同样也需要保持一定距离，如图10、11，图中d为电抗器直径。

　　垂直排列（图10）B相绕组绕向要相反，这可以减少相间支撑绝缘子的拉伸力。B相绕组绕向不相反，则当电流相角为60°时，A、B绕组排斥力大，其力大小与下式成正比，即F₁∝（sin60°×）²=1.51²,而当相角为150°时，A、B绕组间吸引力大，其力大小与下式成正比，即F₂∝（sin150°×）²=0．5I²可见A、B绕组间大排斥力为大吸引力的3倍。如果B相绕组绕向相反，支撑绝缘子所受的大压缩力为大拉伸力的3倍，由于支撑绝缘子的抗压强度远比抗拉强度高得多。B相绕组反绕后，可将支撑绝缘子所受的拉力大为缩小，保证运行可靠性。