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        高溫高熱對電力電容器的影響及處理措施

        [2021/01/25]

        電力系統中,電力電容器是必不可少的,起著非常重要的作用。近些年來,由于我國電力系統的迅猛發展,大量的電力電容器設備在電力系統中使用,而并聯電容器作為現今優先采用的無功功率補償裝置,對供電企業的作用顯得十分明顯。

        由于電力電容器需要頻繁的投切,外界環境因素的變化等會對電容器本身的影響較大,尤其是在環境溫度超出電容器正常運行所允許的溫度之后,容易導致絕緣介質發生變化,損壞電容器。作者介紹了幾種常見的耐高溫電力電容器,分析了溫度對電力電容器安全運行的影響,并針對高溫對電容器的影響,提出了處理措施。

        1 幾種常見的耐高溫電力電容器

        1.1 芐基甲苯浸漬聚丙烯薄膜電容器

        隨著電力電容器技術的發展,聚丙烯薄膜介質浸漬芐基甲苯的介質結構被廣泛用在高壓并聯電容器、串聯電容器等設計中。芐基甲苯浸漬聚丙烯薄膜電容器具有對介質損耗小、溫升低、比特性好等優點,一般其運行的溫度不會超過65℃。

        芐基甲苯浸漬聚丙烯薄膜電容器具有良好的性能,與其使用的電力電容器浸漬劑有著密切的關系。芐基甲苯浸漬聚丙烯薄膜電容器使用的電力電容器浸漬劑具有絕緣強度高、電氣物理特性良好、性能穩定、介質損耗小、耐高溫等特點,是目前市場上性能最好的電力電容器浸漬劑之一。

        同時,芐基甲苯浸漬聚丙烯薄膜電容器的雙軸定位拉伸的聚丙烯薄膜也具有良好的耐電強度和較低的介質損耗,除了上述優點之外,聚丙烯薄膜還具有良好的浸漬性,這一優點對于電容器的耐高溫性能很重要,因為電容器能否耐高溫很大程度上取決于薄膜和浸漬劑在高溫條件下能否相容。

        聚丙烯薄膜和浸漬劑在一定的溫度和電壓下能夠長期共存,相互間不造成物理形態和電氣特性的改變,所以相容性特別好。如下圖1所示為芐基甲苯對聚丙烯膜的影響隨溫度變化曲線,可以看出在80℃的條件下,芐基甲苯與聚丙烯膜具有良好的相容性,這也就表明可以將電容器的運行溫度提高至80℃。

        圖 1

        1.2 苯甲基硅油浸膜紙復合介質電容器

        研制苯甲基硅油浸膜紙復合介質電容器的兩個重要材料就是聚酯薄膜和硅油。在電力設備生產中,聚酯薄膜是常用的電工薄膜,又可以稱之為滌綸薄膜。這種薄膜具有介電常數大、耐熱性能好、工作場強高等優點,可以長期在120℃的高溫條件下發揮作用。

        硅油是比較常用的合成電容器油,苯甲基硅油應用最多。硅油具有耐熱性能良好、理化性能穩定、與常用固體介質相容性良好等優點,其工作的溫度可以達到150℃~200℃。利用硅油浸漬的聚酯薄膜與紙復合介質制造成的電容器即為苯甲基硅油浸膜紙復合介質電容器。

        硅油與電容器紙具有良好的相容性,由于硅油浸紙的局部放電熄滅場強要比電容器油浸紙高四倍左右,能夠在過電壓之后迅速恢復良好的絕緣性,從而延長電容器的使用壽命。這種電容器能夠讓電力產品能夠在-40℃~+125℃的溫度環境下正常運行。但是,硅油的耐電強度要比電容器油的低而且價格也相對比較貴,所以這種電容器的使用范圍具有一定的局限性。

        1.3 金屬化聚丙烯薄膜干式電容器

        目前,金屬化聚丙烯薄膜是國內外使用最為廣泛的電容器薄膜。電容器制造廠家近些年來對于研究高溫聚丙烯薄膜也投入了一定的人力和物力。研究高溫聚丙烯薄膜的目的是為了彌補金屬化聚丙烯薄膜電容器最高運行溫度大約為+85℃的缺陷。

        現在,國外的生產廠家已經研發出了耐高溫的聚丙烯薄膜,能夠將聚丙烯薄膜運行時的溫度上限提高至+105℃,這是一個重大突破。利用耐高溫聚丙烯薄膜制造的金屬化聚丙烯薄膜電容器的工作溫度為- 55℃~+125℃,長期運行的工作溫度為+105℃。但是,金屬化聚丙烯薄膜電容器也具有一定的局限性,當其受到頻繁的過電壓沖擊,頻繁的自愈和局部放電的長期作用會使電容器過早失效,縮減其使用壽命。

        2 溫度對電力電容器安全運行的影響

        溫度是電容器運行的一個極為重要的因素,它包括工作溫度和環境溫度。電容器工作溫度在我國大部分地區可選擇-25/B類的電容器,,南方濕熱地區可選擇-25/D類的電容器。電容器運行使得外殼溫度一般不準超過55℃,為了便于監視電容器運行中的溫度,可以在電容器的外殼上設置最熱點,即粘貼示溫蠟片,用來測試與顯示電容器的實際發熱程度。

        在正常工作時,電容器內部介質的工作溫度應低于制造廠家允許的溫度,最高不得超過70℃,否則會引起熱擊穿及鼓肚現象。電容器周圍的環境溫度也是影響電容器安全運行的重要因素,如果周圍環境溫度太高,電容器內部的熱量就難以散發出去,導致出現熱擊穿的現象;如果周圍環境太低,電容器內部的絕緣介質就有可能會凝結,導致出現絕緣擊穿的現象。

        一般來說,電容器組周圍的環境溫度不能夠超過40℃,24小時內的平均溫度不能夠超過30℃,一年內的平均溫度不能夠超過20℃,所以,在挑選電容器的時候要選擇符合周圍環境變化要求的電容器。由此可見,溫度對于電容器安全運行具有重要的影響,必須采取處理措施應對溫度的變化,防止損壞電容器,造成不必要的損失。

        3 電力電容器應對高溫高熱的處理措施

        針對高溫高熱天氣對電力電容器的影響,可以提出以下幾點處理措施:

        1)改進通風設施

        據相關資料統計,近些年來,室外發生電容器故障的頻率要比室內發生電容器故障的頻率要低,這也就說明了,室內溫度的變化容易引起電力電容器發生故障。所以,有關部門建議在高溫天氣條件下盡量使用室外的電容器。

        如果不得不使用室內電容器的話,就必須要考慮電容器室內的通風和降溫設備是否達標,經過通風和降溫設施調整后的環境溫度必須要滿足電容器安全運行的要求。可以通過增加或者更換更大功率排風扇的方法來改進通風設施,使電容器室內的環境溫度達標。如果有條件的話,可以考慮在室內安裝空調,用來降溫。

        另外,設備檢查和運行維護人員也要定期對排風扇進行清洗或更換進氣網,對于電容器的通風和降溫設施要認真檢查。每年5月前要對所有變電站電容器室的通風和降溫設施進行一次全面的檢查,發現故障,及時處理。

        2)加裝溫度自動控制裝置

        在實際的操作過程中,設備檢查和運行維護人員往往難以實時掌握電容器室內及電容器本身的溫度,這樣對于防止電容器由于高溫而發生損壞造成了一定的難度。為了解決這個問題,可以在電容器室的通風和降溫設施上加裝溫度自動控制裝置。

        溫度自動控制裝置能夠判別電容器室的溫度,實時的調節電容器室內的溫度,而且自動控制裝置能夠根據電容器室內的實時溫度自動開啟和關閉,不需要設備檢查和維護人員手動開啟和關閉通風和降溫設施。從而能夠最大限度地發揮電容器室的通風和降溫設施的作用,防止電容器出現由于溫度過高而引起的運行故障。

        3)加強組織和管理

        除了要投入資金購買運行維護檢查所必需的工具之外,還需要對相關技術管理人員進行教育培訓,使他們能夠掌握必須的專業技術知識,從而更好地為企業服務。同時,企業要關心員工的生活,不斷提高員工的福利待遇,創造和改善工作場所的條件和環境,讓員工能夠發揮潛在的動力,激發他們行為的主動性和積極性。尤其對于負責電容器室的技術管理人員,一定要選擇方向可靠的員工,讓他們能夠踏實為單位服務,貢獻力量。

        4 結論

        通過上述分析,我們可以發現,電力電容器作為一種無功補償裝置,對于供電企業和用電單位來說具有重要的意義,是緩解我國目前供電緊張行之有效的方法之一。

        本文介紹了幾種耐高溫電力電容器,研究和開發耐高溫電力電容器對于擴大電容器的使用范圍具有重要作用。高溫會對電容器的安全運行造成影響,需要采取合理的處理措施防止高溫對于電容器的損壞。

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