專利名稱：高可靠集合式電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電容器，尤其是一種采用多串并聯(lián)元件結(jié)構(gòu)的電容器單元構(gòu)成的 具有橋差式保護(hù)及其他保護(hù)方式的高可靠性集合式電容器。
背景技術(shù)：
目前集合式電容器是由多個電容器單元串并聯(lián)組成。電容器單元內(nèi)部由電容器 元件或帶有內(nèi)熔絲的電容器元件構(gòu)成，多個電容器元件或帶有內(nèi)熔絲的電容器元件互相并 聯(lián)，構(gòu)成一個元件串段，串段套上小外殼就構(gòu)成電容器單元。電容器單元互相進(jìn)行串并聯(lián) 連接，構(gòu)成一個電容器芯體裝入一個大油箱中，電容器單元直接浸泡在絕緣油中，由套管將 電源接入即成為集合式電容器。這種結(jié)構(gòu)中因電容器單元內(nèi)僅一個元件串段，而大大限制 了電容器單元的容量值，如采用多并聯(lián)元件串段的方式增大電容器單元容量，會導(dǎo)致并聯(lián) 的電容元件串段數(shù)量過大，易造成內(nèi)熔絲在開斷過程中開斷能量過大而開斷失敗，使集合 式電容器損壞。再者，由于電容器單元容量小，使大容量集合式電容器內(nèi)的電容器單元數(shù) 量過多，外部串并聯(lián)連線復(fù)雜，絕緣處理困難，單元與單元之間布置緊密，散熱困難易造成 集合式電容器損壞。再者，這種串并聯(lián)連接好的電容器芯體用于IOkV系統(tǒng)時，其構(gòu)架直接 與箱殼連接，而用于35kV及以上時，則其構(gòu)架通常是對箱殼絕緣的，電容器單元坐落在一 個絕緣平臺上。這種連接特征和單絕緣平臺結(jié)構(gòu)使集合式電容器單相容量最大只可做到 6680kvar容量，否則電容器裝置的爆破能量將超過15kW. s (標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定裝置爆破能量必須小 于15kW. s)，因?yàn)樵陔娙萜鲉卧哪硞€電容器元件故障時，完好電容器元件會向故障電容器 元件注入能量，當(dāng)能量超過15kW. s后會使故障電容器單元發(fā)生爆裂而擴(kuò)大故障，目前運(yùn)行 的大容量集合式電容器常有電容器單元爆裂事故就是這一原因造成。另一種裝于大箱殼中構(gòu)成箱式電容器的是沒有內(nèi)熔絲，將電容器元件串并聯(lián)連 接后，將連接好的電容器元件直接裝于大箱殼中，連接好的電容器元件直接浸泡于絕緣油 中，由套管將電源接入。這種箱式電容器由于電容器元件沒有小外殼保護(hù)和分隔，只要有一 個電容器元件損壞，整個箱式電容器就損壞，為保證電容器元件在使用中盡可能不損壞，不 得不采用低場強(qiáng)設(shè)計(jì)，大大增加了單位容量(kvar)的耗材料量，不利于電容器技術(shù)進(jìn)步。目前集合式電容器故障檢出和及時切斷，主要采用開口三角保護(hù)和相電壓差保 護(hù)，對大容量集合式電容器這兩種保護(hù)靈敏度均不足，常常導(dǎo)致集合式電容器故障時不能 及時檢出和切除，導(dǎo)致集合式電容器故障擴(kuò)大，甚至爆炸著火。因此，有必要提供一種可靠性高的集合式電容器，以克服上述缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種有完善故障保護(hù)的高可靠集合式電容器，使集合式電容 器故障時能及時檢出和切除，避免導(dǎo)致故障擴(kuò)大，確保集合式電容器在較小的、可控的損傷 范圍內(nèi)，就可使集合式電容器及時退出運(yùn)行。本發(fā)明進(jìn)一步的目的是，改變電容器元件串段以及電容器單元的連接方式，使大
3容量集合式電容器克服絕緣、散熱困難，容易損壞的缺陷。本發(fā)明的技術(shù)方案是高可靠集合式電容器，它包括多個電容器單元，其特征在 于由一個或多個電容器單元構(gòu)成一個電容器橋臂，4個橋臂分別為Z1，Z2，Z3，Z4，4個電容 器橋臂成橋差式連接，其交流容抗Zc滿足Zc 1 X Zc3=Zc2 X Zc4。如上所述的高可靠集合式電容器，其特征在于所述的電容器單元有多個串聯(lián)的 元件串段。如上所述的高可靠集合式電容器，其特征在于電容器單元安裝在多個相互絕緣 的平臺上，多個電容器單元并聯(lián)構(gòu)成一個子段，由多個子段相互串聯(lián)形成電容塊，多個電容 塊并聯(lián)構(gòu)成電容器橋臂，電容塊的中間電位與所在的平臺相連接。本發(fā)明的有益效果是
1、為使集合式電容器有一個完善的故障保護(hù)，確保電容器在較小的，可控的損傷范圍 內(nèi)，就可使集合式電容器及時退出運(yùn)行，避免電容器故障擴(kuò)大，甚至爆炸著火，本發(fā)明提出 了集合式電容器橋式電流差動保護(hù)，大大提高了故障的檢出和保護(hù)水平，很好地解決了大 容量集合式電容器，特別是大容量內(nèi)熔絲集合式電容器采用開口三角電壓或相電壓差動保 護(hù)靈敏度和可靠性不能滿足要求的問題，由于橋差保護(hù)靈敏度高、可靠，成倍的提高了集合 式電容器的運(yùn)行可靠性和安全性。2、由于電容器單元的內(nèi)部電容器元件串段是采用多個串段串聯(lián)結(jié)構(gòu)，而非單串段 結(jié)構(gòu)，因此電容器單元的電壓高、容量大，因而使集合電容器結(jié)構(gòu)尺寸更小更緊湊，使集合 式電容器內(nèi)部的電容器單元的數(shù)量少、連接線簡單，大大提高了絕緣可靠性。3、內(nèi)部故障保護(hù)根據(jù)集合式電容器裝置的容量，選擇內(nèi)部連接線和絕緣平臺個 數(shù)，保證集合式電容器內(nèi)部的電氣分割和絕緣平臺的物理分割使集合式電容器爆破能量小 于15kW. s，達(dá)到提高集合式電容器裝置運(yùn)行安全和可靠性的目的。本發(fā)明從外部繼電保護(hù)配置方法和內(nèi)部結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了改進(jìn)，達(dá)到提高集合式電容 器的安全可靠性之目的。




圖1.1，是本發(fā)明實(shí)施例一的集成式電容器結(jié)構(gòu)示意圖。 圖1.2，是圖1. 1的物理分割示意圖。 圖1.3，是套管布置示意圖。 圖1.4，是圖1. 1的電原理圖。
圖2. 1，是本發(fā)明實(shí)施例二的集成式電容器結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2. 2，是本圖2. 1的物理分割示意圖。 圖2. 3，是套管布置示意圖。 圖2. 4，是圖2. 1的電原理圖。
圖3. 1，是本發(fā)明的有內(nèi)熔絲的電容器單元結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3. 2，是本發(fā)明的無內(nèi)熔絲的電容器單元結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖1. 1中標(biāo)記的說明1_電容器單元，2-平臺，3-絕緣子，4-大油箱，5_套管， 8-連接線，9. 1和9. 2-中間電位連接線，10-首端引線，11. 1和11. 2-中部引線，12-末端引線。圖1.3中標(biāo)記的說明套管L、X、U、V。圖1.4中標(biāo)記的說明:電容器橋臂21、22、23、24，中心點(diǎn)位113-子段。圖3. 1中標(biāo)記的說明6_電容器元件，7-內(nèi)熔絲，14-統(tǒng)包絕緣，15-單元套管， 16-單元首端引線，17-單元尾端引線，18-元件串段，19-小外殼。本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)如圖1. 1所示，其電原理如圖1. 4所示。本實(shí)施例的高可靠集合式電容器，它包括48個電容器單元1，其特征在于由12 個電容器單元1構(gòu)成一個電容器橋臂，4個橋臂分別為Zl，Z2，Z3，Z4，4個電容器橋臂成橋 差式連接，其交流容抗Zc滿足Zc 1 X Zc3=Zc2 X Zc4。在本實(shí)施例中所述的電容器單元1只有圖1.4)。圖1.4中的電容器單元1，其內(nèi) 部結(jié)構(gòu)為元件串段18 (圖3. 1)，表達(dá)的是多個帶內(nèi)熔絲7的元件6并聯(lián)。在本實(shí)施例中電容器單元1安裝在二個相互絕緣的平臺2上，三個電容器單元1 并聯(lián)構(gòu)成一個子段13，由二個子段13相互串聯(lián)形成電容塊，二個電容塊并聯(lián)構(gòu)成電容器橋 臂Z，八個電容塊兩兩并聯(lián)分別構(gòu)成電容器橋臂Z1、Z2、Z3、Z4，電容塊的中間電位M與所在 的平臺2相連接。(圖1.4)
如圖1. 1所示，本發(fā)明實(shí)施例一的高可靠集合式電容器是將電容器單元1按要求安裝 于平臺2中，再將電容器單元1用連接線8按一定要求進(jìn)行串并聯(lián)，或進(jìn)行分段分區(qū)串并 聯(lián)，以保證電容器裝置的電氣分割滿足爆炸能量不大于15kW. s，每個平臺2中電容器單元 1組成的電容塊中必須有一個電容塊的中間電位M用中間電位連接線9. 1或9. 2連接在平 臺2上，整個平臺2再用絕緣子3進(jìn)行絕緣支撐。平臺2可按電容器裝置的容量設(shè)置成一 個平臺2，或多個相互絕緣的平臺2，平臺2也可按爆破能量的要求，縱向由絕緣子進(jìn)行絕緣 支撐，在縱向分成2個或多個相互絕緣的平臺2，也可橫向用絕緣子進(jìn)行平臺2間的絕緣連 接，在橫向分成2個或多個相互絕緣的平臺2，以滿足每個平臺2上的爆破能量的物理隔離 要求。保證某臺電容器故障時，完好電容器向故障電容注入能量小于15kW. s，使故障電容器 不會發(fā)生爆裂而擴(kuò)大故障。這樣完成所有電容器單元1的安裝連接后，連同平臺2的整個 電容器架通過絕緣子3安裝到大油箱4中，電容器單元1直接浸泡在絕緣油中。電容器單元1的串并聯(lián)的首端引線10，中部引線11. 1和11. 2以及末端引線12經(jīng) 四個套管5引出，即構(gòu)成了高可靠集合式電容器，當(dāng)中部引線11. 1和11. 2由U、V 二根套管 引出時就構(gòu)成圖1. 3的4套管結(jié)構(gòu)，就構(gòu)成了橋式保護(hù)電容器接線，利于提高集成式電容器 的故障保護(hù)水平。每個電容器元件6可以串聯(lián)連接一個內(nèi)熔絲7 (圖3.1)，也可以不串聯(lián)連接內(nèi)熔 絲(圖3. 2)，當(dāng)電容器元件6串聯(lián)連接內(nèi)熔絲7時，就構(gòu)成了內(nèi)熔絲保護(hù)集合式電容器，而不 串聯(lián)連接內(nèi)熔絲時，就構(gòu)成了無內(nèi)熔絲集合式電容器。本發(fā)明所用的電容器單元1可以象普通集合式電容器樣只有一個元件串段18，但 為避免單一串段易擊穿和提高可靠性要求，一般是由多個元件串段18而構(gòu)成(圖3. 1 ；圖3.2),這樣做的益處是電容器單元容量大、電壓高，構(gòu)成集合式電容器時，內(nèi)部接線簡單， 引線少，可靠性高；這樣做的另一個有益處是集合式電容器用電容器單元1的生產(chǎn)可以與 普通電容器單元生產(chǎn)基本一致，而使生產(chǎn)成本降低。本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)如圖2. 1所示，其電原理如圖2. 4所示。如圖2. 1所示，如在套管U、V的U，ν兩點(diǎn)內(nèi)部相連接，由一根中部引線11. 1經(jīng)套 管5引出就構(gòu)成實(shí)施例二的圖2. 3的3套管結(jié)構(gòu)。亦可由圖1.3中的u，ν兩點(diǎn)外部連接， 構(gòu)成相電壓差保護(hù)接線的集合式電容器，就構(gòu)成了本發(fā)明的第三實(shí)施例。電容器單元的實(shí)施例參見圖3. 1和3. 2。 圖3.1，有內(nèi)熔絲的電容器單元1有多 個串聯(lián)的元件串段18，根據(jù)電壓要求串聯(lián)若干個元件串段18 (本實(shí)施例為三個)，再由統(tǒng)包 絕緣14包繞成一個整體，裝入小外殼19，其電容器的單元首尾引線16、17經(jīng)單元套管15引 出ο圖3. 2，是無內(nèi)熔絲的電容器單元1。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以大于6680kvar，目前已經(jīng)做到2萬kvar，而且安全可罪。上述實(shí)施例只是為了便于理解本發(fā)明的思想而做的示范，本發(fā)明的要求保護(hù)的范 圍不受實(shí)施例的限制，凡是根據(jù)發(fā)明內(nèi)容部分的技術(shù)思想所做的變化均在本發(fā)明要求保護(hù) 的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
高可靠集合式電容器，它包括多個電容器單元，其特征在于由一個或多個電容器單元構(gòu)成一個電容器橋臂，4個橋臂分別為Z1，Z2，Z3，Z4，4個電容器橋臂成橋差式連接，其交流容抗Zc滿足Zc1×Zc3=Zc2×Zc4。
2.如權(quán)利要求1所述的高可靠集合式電容器，其特征在于所述的電容器單元有多個 串聯(lián)的元件串段。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高可靠集合式電容器，其特征在于電容器單元安裝在多 個相互絕緣的平臺上，多個電容器單元并聯(lián)構(gòu)成一個子段，由多個子段相互串聯(lián)形成電容 塊，多個電容塊并聯(lián)構(gòu)成電容器橋臂，電容塊的中間電位與所在的平臺相連接。
全文摘要
高可靠集合式電容器，它包括多個電容器單元，其特征在于由一個或多個電容器單元構(gòu)成一個電容器橋臂，4個橋臂分別為Z1，Z2，Z3，Z4，4個電容器橋臂成橋差式連接，其交流容抗Zc滿足Zc1×Zc3=Zc2×Zc4。大大提高了故障的檢出和保護(hù)水平，很好地解決了大容量集合式電容器，特別是大容量內(nèi)熔絲集合式電容器采用開口三角電壓或相電壓差動保護(hù)靈敏度和可靠性不能滿足要求的問題，由于橋差保護(hù)靈敏度高、可靠，成倍的提高了集合式電容器的運(yùn)行可靠性和安全性。
文檔編號H01G4/38GK101923955SQ20101027417
公開日2010年12月22日 申請日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者劉娟, 劉瑞云, 李勇 申請人:武漢電聯(lián)電力電氣技術(shù)有限公司