專利名稱：高可靠集合式電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
高可靠集合式電容器技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 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 的具有橋差式保護及其他保護方式的高可靠性集合式電容器。
背景技術(shù)：
[0002]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 (標準規(guī)定裝置爆破能量必須小于15kW.s)，因為在電容器單元的某個電容器元件故障 時，完好電容器元件會向故障電容器元件注入能量，當能量超過15kW.s后會使故障電容 器單元發(fā)生爆裂而擴大故障，目前運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。[0003]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，不得不采用低場強設(shè)計，大大增加了單位容量(kvar)的耗材料量，不利于 電容器技術(shù)進步。[0004]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和相電壓差保 護，對大容量集合式電容器這兩種保護靈敏度均不足，常常導致集合式電容器故障時不 能及時檢出和切除，導致集合式電容器故障擴大，甚至爆炸著火。[0005]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。發(fā)明內(nèi)容[0006]本發(fā)明的目的是提供一種有完善故障保護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，避免導致故障擴大，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行。[0007]本發(fā)明進一步的目的是，改變電容器元件串段以及電容器單元的連接方式，使 大容量集合式電容器克服絕緣、散熱困難，容易損壞的缺陷。[0008]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Zl，Z2，Z3， Z4，4個電容器橋臂成橋差式連接，其交流容抗&滿足ZclX&3=Zc2X&4。[0009]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。[0010]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。[0011]本發(fā)明的有益效果是[0012]1、為使集合式電容器有一個完善的故障保護，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行，避免電容器故障擴大，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，大大提高了故障的檢出和保護水平，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靈敏度和可靠性不能滿足要求的問題，由于橋差保護靈敏度高、可 靠，成倍的提高了集合式電容器的運行可靠性和安全性。[0013]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。[0014]3、內(nèi)部故障保護根據(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，達到提高集合式電容器裝置運行安全和可靠性的目的。[0015]本發(fā)明從外部繼電保護配置方法和內(nèi)部結(jié)構(gòu)上進行了改進，達到提高集合式電 容器的安全可靠性之目的。


[0016]圖 1.1，是本發(fā)明實施例一的集成式電容器結(jié)構(gòu)示意圖。[0017]圖 1.2，是圖1.1的物理分割示意圖。[0018]圖 1.3，是套管布置示意圖。[0019]圖 1.4，是圖1.1的電原理圖。[0020]圖 2.1，是本發(fā)明實施例二的集成式電容器結(jié)構(gòu)示意圖。[0021]圖 2.2，是本圖2.1的物理分割示意圖。[0022]圖 2.3，是套管布置示意圖。[0023]圖 2.4，是圖2.1的電原理圖。[0024]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。[0025]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。
具體實施方式
[0026]
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。[0027]圖1.1中標記的說明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。[0028]圖1.3中標記的說明套管L、X、U、V。[0029]圖1.4中標記的說明電容器橋臂Zl、Z2、Z3、Z4，中心點位M，13-子段。[0030]圖3.1中標記的說明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。[0031]本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)如圖1.1所示，其電原理如圖1.4所示。[0032]本實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Zcl XZc3=Zc2XZc4。[0033]在本實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)，表達的是多個帶內(nèi)熔絲7的元件6并聯(lián)。[0034]在本實施例中電容器單元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Zl、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)[0035]如圖1.1所示，本發(fā)明實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按一定要求進行串并聯(lián)，或進行分段分區(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。[0036]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)成了橋式保護電容器接線，利于提高集成式 電容器的故障保護水平。[0037]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。[0038]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。[0039]本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)如圖2.1所示，其電原理如圖2.4所示。[0040]如圖2.1所示，如在套管U、V的U，ν兩點內(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兩點外部 連接，構(gòu)成相電壓差保護接線的集合式電容器，就構(gòu)成了本發(fā)明的第三實施例。[0041]電容器單元的實施例參見圖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。[0042]圖3.2，是無內(nèi)熔絲的電容器單元1。[0043]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，而且安全可靠。[0044]上述實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)明的要求保護的 范圍不受實施例的限制，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 保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.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ZclXZc3=Zc2XZc4。
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。
專利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靈敏度和可靠性不能滿足要求的問題，由于橋差保護靈敏度高、可靠，成倍的提高了集合式電容器的運行可靠性和安全性。
文檔編號H01G4/38GK201812681SQ201020519529
公開日2011年4月27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