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技術文章

（管道型）補償電力電容器九肚電容器

摘要：本文主要闡述管道型補償電力電容器提出的背景、結構性能特點，及與普通補償電容器結構性能區別。
關鍵詞：管道、溫度、散熱、壽命。
一：管道型補償電力電容器提出的背景
1：由于我國經濟發展速度較快，非線性設備應用日益廣泛，如工業電弧爐、電焊設備、大型硅整流設備、直流調速設備、公用電網中的開關電源、節能燈、UPS等非線性設施向電網中輸入大量的諧波電流，給電網帶來嚴重的危害。對補償電力電容器而言，諧波電流通過電容器回路，諧波電流會迭加在電容器的基波上，使電容器電流有效值增大，溫升增高，使電容器過熱，而降低電容器的使用壽命或使電容器損壞。
2：電容柜廠為了降低材料成本，實現智能化管理，生產的補償電容柜趨向小型化，電容器單體配制容量越來越大。所以電容器自身散熱變的越來越困難。另外使用單位考慮**問題，電容柜的門一般不能打開運行。所以柜子在夏天室外使用時，電容柜內溫度高達55度以上，大大超出正常使用溫度的范圍，造成補償電容器長時間過熱出現損壞現象，不能正常**運行，嚴重影響了電網的穩定性。
3：補償電容器的作用改善電網的功率因素降低總電流；減少輸變配電線路及變壓器的損失，提高其利用率，減少設備投資費用；減少系統的電壓降使未端電壓穩定。因此補償電容器在電網中的作用是很大的，如果電容器不能正常工作，不僅是簡單的電力浪費，更重要的是一些部門無法開展工作。如商業中心大樓內的電梯、空調、和其他快速變化的負載，沒有電容器來穩定電壓，則商業中心的計算機和其他敏感負載就無法使用；工廠里的注塑機有非常快速和不穩定的無功需求。在生產過程中供電的故障會造成很大的經濟損失和設備損壞，高溫的塑料會在機器內冷卻，只有使用電容器來穩定設備的電壓和電流，才能在很大程度上減少損失。
以上分析了電網中存在諧波源和使用環境散熱差都會造成補償電容器過熱損壞，那么解決補償電容器的散熱問題，提高補償電容器的抵抗能力，延長使用壽命就提上工作日程。因此經過反復的研究和試驗推出管道型補償電力電容器來解決散熱問題。
補償電容器不能正常工作，不僅是簡單的電力浪費，更重要的是一些部門無法開展工作。從這方面分析，保證補償電容器的正常**運行，延長使用壽命對電網**運行就非常重要。
二：管道型補償電容器的結構特征
管道型補償電容器結構特征是在普通補償電容器內部相鄰兩組電容之間設置一個散熱管道，每個散熱管道貫穿外箱體的整個高度，散熱管道的兩端外側壁分別與箱體的上下蓋固定密封連接。箱體低部兩側設有冷空氣的進氣孔，箱體頂部兩側設有熱空氣的釋放孔。電容器工作過程中會產生熱量，底部與上部約有十度以上的溫差，電容量越大上下溫差越大。根據熱平衡原理，冷空氣從箱體底部的進氣孔進入，熱空氣從箱體頂部釋放孔排出，形成冷熱空氣交換。由于管道效應，空氣對流速度加快，快速釋放出電容器組間的熱量，降低組間的運行溫度，確保介質材料聚丙烯薄膜分子結構穩定。（結構圖一）
聚丙烯薄膜存在溫度的局限性，溫度升高加劇了分子的熱運動，使離子的遷移能力增大，其絕緣電阻值會隨著溫度的升高呈指數下降趨勢，因此高溫情況下電容器容易擊穿損壞。加快電容器的散熱，降低電容器的內部運行溫度，是延長電容器壽命的關鍵。管道型補償電容器就是根據聚丙烯薄膜特性缺陷及傳統電容器散熱結構的不足之處提出設計的。管道型補償電容器比普通補償電容器散熱面積增加45%。能有效的解決散熱問題。
實驗證明同等條件下使用，管道型補償電容器外殼溫度比普通補償電容器低3-4度。對管道型補償電容器進行72小時耐久性試驗（試驗電壓650V，恒溫箱溫度58度），500次短路充放電試驗，容量與損耗符合GB/T12747.1-2004標準要求。
三：普通型補償電容器（即不帶管道電容器）
普通補償電容器一般結構是把單元電容通過不同組合接線，盛于外箱體的絕緣油中。單元電容是通過絕緣材料（一般是絕緣紙）捆綁在一起與外殼隔離絕緣。由于單元電容是捆綁在一起，因此單元間產生的熱量相互作用攀升，熱量難以釋放出來，造成電容器內部溫度偏高，內外溫差超過14度以上。普通型補償電容器的散熱方式主要靠箱體外表面來散熱，散熱速度慢，沒有及時把內部產生熱量釋放出來，出現電容器早期損壞現象，既電容器出現電流下降、外殼漏油、外殼溫度高、外殼鼓肚無電流等質量問題。嚴重影響電容器的使用壽命。針對以上問題國內同行企業提出許多解決方案，如使用油作為浸漬劑，加快運行過程的傳熱速度；改變殼體形狀，增大外殼表面積散熱；提高介質材料的厚度，降低介質損耗和接觸損耗，降低運行溫度等方案，這些方案有的改良效果不明顯，有的投入成本偏大且制造繁瑣。只有管道型補償電容器能有效的解決散熱問題，且制作相對簡單，投入成本不高。
因此管道型補償電力電容器比普通補償電力電容器結構設計合理，散熱效果明顯，能顯著提高補償電力電容器的抗電能力，延長使用壽命。

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（管道型）補償電力電容器 九肚電容器

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