CN100468585C - 电力电容器及其制造方法 - Google Patents
电力电容器及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100468585C CN100468585C CNB018049451A CN01804945A CN100468585C CN 100468585 C CN100468585 C CN 100468585C CN B018049451 A CNB018049451 A CN B018049451A CN 01804945 A CN01804945 A CN 01804945A CN 100468585 C CN100468585 C CN 100468585C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- capacitor
- housing
- dielectric fluid
- power capacitor
- capacitor element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 201
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 34
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 20
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 claims description 20
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 9
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 claims description 9
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 claims description 9
- 229920005573 silicon-containing polymer Polymers 0.000 claims description 9
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims description 8
- 239000001828 Gelatine Substances 0.000 claims description 7
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 claims description 7
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 claims description 7
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 7
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 claims description 6
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 5
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 5
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 5
- -1 wherein Substances 0.000 claims description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 3
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 claims description 3
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 claims 4
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 16
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 5
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 4
- 239000011104 metalized film Substances 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 238000006424 Flood reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005030 aluminium foil Substances 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 230000010358 mechanical oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/224—Housing; Encapsulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于高压的电力电容器，此电力电容器包括封装在壳体(1)内的至少一个电容器元件(2a-2d)。在每个电容器元件(2a-2d)和壳体(1)之间形成空间。本发明的目的是能处理在此种电容器中与油泄漏有关的问题。根据本发明，所述空间用包含胶凝成分的介电流体(10)填充。由于使用凝胶替代油，因此消除油泄漏的危险。本发明还涉及凝胶在此种电容器中的使用以及一种用于制造本发明电容器的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力电容器。根据本发明的电力电容器主要用于额定电压超过1kV，如5kV，优选至少10kV的应用中。
电力电容器在用于电力输送和配电的系统中是重要的组件。电力电容器装置主要用于通过并串联补偿来增加电力输送容量并用作消除谐波的滤波器，其中，并串联补偿用于通过静态无功伏安系统来实现电压稳定。
本发明的第二和第三方面涉及所述电力电容器的应用，并且涉及制造所述电力电容器的方法。
电容器具有接近90°的相角并因此产生无功功率。通过在消耗无功功率的组件附近连接电容器，在那可产生所希望的无功功率。因而电缆可以完全利用来输送有功功率。由负荷消耗的无功功率可以变化，并希望恒定地产生大量的与此消耗相应的无功功率。为此，多个电容器在电容器组中通过串联和/或并联连接。对应于消耗的无功功率，连接必需数量的电容器。通过上述方式利用电容器来补偿消耗的功率称为相位补偿。为此，在消耗无功功率的组件附近设置以分路电池形式的电容器组。此种分路电池包括多个连接在一起的电容器。每个电容器包括多个电容器元件。以下解释此种常规电容器的结构。
分路电池通常包括一定数量的多个串联电容器的链。链的数量由相数决定，通常为3。因而，在链中的第一电容器连接到用于把电力输送到消耗组件的电缆。输送电力的电缆设置得与地面或与环境中具有接地电势的点有一定的距离。此距离取决于电缆电压。因而，从第一电容器以串联形式连接电容器并向下延伸，其中第一电容器连接到电缆。设置在串联电容器链相反端的第二电容器连接到接地电势或电系统(例如未接地的3相系统)中具有零电势的点。确定电容器的数量和它们的设计，以使串联电容器的容许电压(额定电压)对应于电缆中的电压。因而，多个电容器串联并布置在与接地电势绝缘的架子或台子上。此种电容器组因而包括多个不同的组件并要求相对较多的材料。而且，还要求构造相对坚固的结构，以便架子/台子可承受诸如风、地震等形式的影响。因而需要相当多的工作来构造此种电容器组。当电容器组包括大量的电容器时，这个问题尤其引人注意。电容器组还在地面上占据相对较大的面积。
用于交流电压的长电缆是电感性的并且消耗无功功率。因此，用于串联补偿的电容器组沿此种电缆以整齐间距布置，以便产生必需的无功功率。多个电容器串联，以补偿感性电压降。在用于串联补偿的电容器组中，与分路电池相反，串联的电容器通常只占电缆电压的一部分。包括在用于串联补偿的电容器组中的串联电容器链也设置得与被补偿的电缆串联。
常规电容器组包括多个电容器。此种电容器又包括多个以电容器卷形式的电容器元件。例如，电容器卷被压平并一个叠一个地堆放，形成1m高的堆(stack)。非常多的具有中间金属层的介电膜在堆的垂直方向上平行布置。当作用到堆上的电压增加时，由于作用在金属层之间的库仑力，此堆在垂直方向上被一定程度地压缩。基于相同原因，如果电压下降，此堆在垂直方向上有一定程度的伸展。所形成的堆具有特定的机械共振频率或固有频率，所述频率相对较低。所述堆的机械共振频率被电流的特定频率放大，从而产生高噪声。主频率构成此种频率。然而，机械共振频率的放大还受到电流中谐波的影响。
此种已知类型的电力电容器的实例在美国专利5475272中描述。高压电容器由多个互相叠放且置于同一壳体内的电容器元件构成，因而在此描述。此壳体用金属以常规方式制成。电引入线由瓷或聚合物制成。此出版物还描述用于以串联或并联形式连接电容器元件的各种替代耦合。
发明内容
在已知的此类电容器中，电容器元件浸渍油。所述油还设置得包围电容器元件并因而填充这些元件和壳体壁之间的空间。从绝缘方面考虑，油是满意的但有一些缺陷。壳体损坏或有缺陷的密封会导致油泄漏，这会损害电容器的功能并污染环境。
对于此种背景，本发明的目的是克服从考虑类型电力电容器中泄漏油的问题。
在本发明的第一方面，此目的通过一种用于高压的电力电容器，其中包括至少一个封装在壳体内的电容器元件，所述元件的封装方式使得在每个电容器元件和壳体之间形成空间，所述电力电容器的特征在于：电容器还包括布置在壳体内的绝缘介质，绝缘介质为包含胶凝成分的介电流体形式，绝缘介质填充所述空间；并且，壳体由聚合物材料制成。
以介电流体形式的绝缘介质，如油，包含胶凝成分。介电流体可以是在其中添加胶凝成分的电绝缘油。在本文中，应该理解，所述成分可包含子成分的混合物。因而，在壳体中包围电容器元件的凝胶取代一般用于此目的的油。因此，对壳体的任何损坏不会导致油泄漏，因为没有液体油存在。介电流体的一致性防止形成滴并因此不会泄漏。由于壳体由聚合物材料制成并因此弯曲一定的程度且不易破裂，因此，壳体与被封闭的凝胶结合具有重要的性质。所述材料兼备良好的绝缘能力以及其它所需的特征如强度、易处理性和成本。根据本发明的设计还提供克服热传导和电容器卷边缘附近绝缘问题的有利条件，所述问题对于高压电力电容器是特殊的问题。
使用于电力布局中的油胶凝化本身是已知的。例如，PCT/SE98/02314描述电力布局的设置，电力布局中包括电导体和具有多孔的、基于纤维的或层叠的结构的绝缘系统。所述结构浸渍有被固化成凝胶的介电流体。此出版物和其它的出版物描述对由金属和塑料箔卷绕的电容器组浸渍的应用。然而，以此方式浸渍的电容器元件不消除包围电容器元件的油从壳体泄漏的问题。这是因为所述布局描述一种凝胶系统，在此系统中，油是热可逆的，即在高温下它变为流体。没有一个出版物解决此类问题。
其它实例在JP 716 12 68和JP 103 26 721中描述。然而，它们都不处理用于高压的电力电容器。JP 103 26 721示出其中凝胶抑制机械振动的电容器。因而其目的完全不同于本发明的目的，本发明的目的集中于避免绝缘流体从壳体泄漏。JP 103 26 721示出其中一个侧壁包含聚氨酯树脂的电容器。其目的是通过添加为凝胶形式的更具挠性的材料而避免导电材料中的裂纹，从而如果电容器破裂，防止导电材料渗透出。在这，问题是凝胶用于实现机械抑制。
在根据本发明的电力电容器的优选实施例中，介电流体的凝胶状态在电容器工作时的整个温度范围内是热稳定的。通过选择胶凝成分而使防止发生油泄漏的安全性增加，从而即使在相对较高的温度下也保持凝胶状态。根据优选实施例，介电流体是基于硅的，这特别适用于胶凝硅成分。因而形成例如从环境方面考虑非常有利的电容器。改为包含诸如聚氨基甲酸酯和/或异氰酸酯的凝胶系统不具有此种环境优点。由于这些系统在着火时产生有毒气体，因此，它们在制造时造成危险的工作环境并且要求安全的废物管理和销毁。根据所述PCT/SE98/02314的含油电容器在着火时产生有毒气体。进而，具有此种成分的凝胶系统的缺陷是，这些膨胀极大地和负面地影响金属化膜。由于具有金属化膜即金属涂敷膜的实施例是有利的，因此这是严重的缺陷。测试表明，所述膜甚至可被毁坏。采用基于硅的凝胶系统就可避免这些缺陷。因此这是非常有意义的实施例。
本发明对于在电力电容器中的应用是特别有用的，此种电容器由为塑料膜和金属膜卷形式或为金属涂敷膜卷形式的电容器元件以已知方式产生，其中，为了避免局部泄漏，凝胶设置得浸渍卷绕的电容器元件，最起码浸渍所述元件的端部区域。这因而构成根据本发明的电力电容器的优选实施例。可替换地，此种卷可以是干燥的。
在此种电力电容器的替代实施例中，第二介电流体布置在所述卷的匝之间的空间内，其中，第二介电流体为液体形式，即未被胶凝。
在壳体内包围电容器元件的凝胶应满足一定的要求。因此，它应该表现出在胶凝状态中较高的剪应力、良好的热传导性、高耐电强度、充分的电绝缘、并且在工作时的温度范围内是热稳定的。
根据一个优选实施例，介电流体包含电绝缘油。此流体因而是能在很大程度上满足所述要求的类型。基于此观点，所述油特别适合包含硅油。
根据本发明的一个优选实施例，胶凝成分包含硅，优选包含聚二甲基硅氧烷，并至少含有一些乙烯基替代品，即侧乙烯基。
根据另一优选实施例，胶凝成分包含硅烷官能交联剂。在优选的替代品中，此种交联剂包含硅，优选包含聚二甲基硅氧烷，并至少含有一些硅烷替代品。
硅烷官能交联剂的数量优选为1-80wt％。
优选的胶凝成分及其优选的替代品、以及其优选的含量有助于介电流体获得满足上述要求的有利性质。
在特别优选的实施例中，介电流体还包含金属络合物，其中，进一步用于满足上述要求。在这，混合进的金属络合物的数量为2-4000ppm，优选10-2000ppm，已发现这已构成合适的数量。
根据另一优选实施例，介电流体包含低分子量的硅液体，优选包含聚二甲基硅氧烷液体。也在此情况下，获得的流体在凝胶状态中非常满意地满足上述要求。
根据本发明的另一实施例，介电流体包含胶凝延迟剂。这得到可良好控制和扩展的胶凝工艺，此工艺有利于制造并用于获得优质的凝胶功能。
胶凝延迟剂的合适数量为0.001-4wt％。根据另一优选实施例，介电流体的组成为：1-80wt％，优选20-50wt％的硅烷官能交联剂；2-4000ppm，优选10-2000ppm的金属络合物；0-60wt％，优选10-50wt％的低分子量聚二甲基硅氧烷；0-4wt％的胶凝延迟剂；以及具有乙烯基替代品的聚二甲基硅氧烷剩余物。
对于此种组成，所述流体获得用于绝缘介质的非常合适的性质，满足所需的要求。
根据一个替代的但同样是优选的实施例，介电流体包含植物油，优选混合有硅油。
根据另一优选实施例，胶凝成分包含植物油。
根据本发明的另一实施例，在正常工作温度下，凝胶中的压力至少等于大气压。
根据优选实施例，每个电容器元件为圆柱形，并且壳体的内部具有相应的圆柱形，以便壳体紧密地环绕每个电容器元件，每个电容器元件的轴向与壳体的轴向重合
由于壳体内部具有与电容器元件圆柱形相应的圆柱形，以便壳体紧密地环绕电容器元件，因此，获得的电容器是尽可能紧凑的，并且从制造观点出发，此电容器适合于有益的和电气上有利的元件形状。
根据另一实施例，壳体由导电材料制成。电容器元件和壳体之间的绝缘因此更简单，在电容器元件和壳体之间没有漏电的危险。进而，电容器之间的电连接可制造得极其简单，并且电容器之间必需的漏电距离可由壳体本身提供。由于绝缘简化并消除引入线，电容器也是相对紧凑的，由此能构成紧凑的电容器组。
本发明的第二方面涉及在高压电力电容器中使用胶凝化介电流体作为绝缘一个或多个电容器元件的绝缘介质的应用，其中，电容器元件设置在聚合物材料的壳体内
在优选实施例中，凝胶具有与上述本发明电力电容器相应的组成。根据本发明的使用也可获得与本发明电力电容器相似的上述优点。
在本发明的第三方面，为实现本发明的目的，提供一种用于制造本发明所述电力电容器的方法，其特征在于，至少一个电容器元件设置在壳体内；能胶凝化的介电流体引入到每个电容器元件和壳体之间的空间内，此后介电流体形成凝胶。借助此方法以可行的方法得到根据本发明的电力电容器。
根据本发明方法的优选实施例，介电流体在被引入到壳体中之前进行脱气。这增加电容器功能的稳定性，因为避免气泡出现在凝胶中，气泡会造成表面发光的现象。此种表面发光在长期运行中可产生腐蚀。
附图说明
图1为根据本发明第一实施例的电容器的示意性透视图；
图2示出图1的详图；
图3包括示出图2所示电容器元件中热变化的图；
图4为图2中详图的放大的径向局部剖视图；
图4a为对应图4的剖视图，但示出替代实施例；
图4b为对应图4的剖视图，但示出另一替代实施例；
图5是根据替代实施例的电容器元件的纵向剖视图；
图6示出图5所示的连接在一起的两个电容器元件；
图7为根据本发明另一实施例的电容器的示意性透视图。
具体实施方式
图1示意性地示出根据本发明的电容器的设计。此电容器包括聚乙烯外壳1，在此情况下，外壳1包围4个电容器元件(2a-2d)。与电容器元件2a-2d相似，壳体1是圆柱形的。电容器元件2a-2d串联。在电容器的每一端上设置接线端3、4。每个接线端包括安装在壳体材料内并从其中延伸出的导电箔。凝胶10布置在电容器元件2a-2d和壳体之间。凝胶用作电绝缘和热导体。
图2示出单个电容器元件，此元件包括涂敷金属的聚合物膜，此膜紧紧地卷绕成卷。电容器元件2具有在中央贯穿的轴向孔6，此孔用于冷却所述元件。此种电容器元件的尺寸一般为：直径100-300mm，孔径20-90mm、优选至少30mm，高度50-800mm。此种电容器元件用于约1-15kV的电压。例如，直径200mm、孔径60mm和高度150mm的电容器元件用于约4-10kV的电压。因而，用这样4个串联的电容器元件可获得最高40kV的电压，如图1所示；而用8个电容器元件可获得最高80kV的电压；等等。
在电容器元件2中产生热损耗，导致元件内部加热。最高温度对于电尺寸的选定是关键的。温度越高使应力越低，这导致每单位体积的输出降低，即对材料消耗和成本有显著影响。在均匀产生热并且在中心无开孔的圆柱体积内，径向温度曲线得到如图3中虚线所示的渐近线形状。如果电容器元件设置有半径Ri的中央开孔6，温度曲线则为图3中的连续曲线。如果需要，也有可能进行强制冷却。那么获得的温度曲线就如图3中点线所示。
图4示出图2中电容器元件的放大的径向局部剖视图。此局部剖视图示出两个相邻匝的金属涂敷膜。膜8a和8b分别为约10μm厚并且材料为聚丙烯。金属层9a、9b为约10nm厚并且包含铝或锌或二者混合物，所述金属在卷绕之前已汽化到聚丙烯膜上。对于此种金属化膜，可达到数量级为250V/μm的电应力E。以此方式制造电容器元件的技术是已知的，因此更详细的描述就是多余了。可替换地，电容器元件可用膜-箔技术组合，其中，丙烯膜和铝箔一起卷绕。然而，使用金属化膜的优点是自愈合(self-healing)并且比膜-箔技术允许有更高的电应力和更高的能量密度。
金属层从一侧边缘直到距另一侧边缘较短距离处覆盖塑料膜。因而，膜8a的随机区域16a未涂敷金属。膜8b的随机区域16b以相似的方式未涂敷金属。然而，膜8b暴露的随机区域16b与膜8a的随机区域16a在相反端的边缘上。参见附图，在元件的上端和层9b的下端获得层9a的电连接，因而，在一个方向上获得正电极而在另一方向上获得负电极。为了保证有效的电接触，端部可喷涂锌。
在图4a所示的修改实施例中，电容器元件具有内部串联。这里，每个塑料膜8a、8b的金属层9a、9b分别划分成两个区域9a′、9a″和9b′、9b″，所述区域分别由未涂敷部分17a、17b分隔开。还有可能把金属层划分成多于两个区域。每对金属层区域，如9a′和9b′，形成串联的分电容器元件。
图4b示出修改实施例的变形，其中，只位于一个塑料膜8a上的金属层9a划分成两个被未涂敷部分17a分隔开的区域9a′、9a″，而在另一塑料膜8b上的金属层9b未划分。每个区域9a′和9a″成直角地延伸出膜8b的边缘，以便在此情况下发生到相同膜8b的电连接。在另一塑料膜上的金属层9b在距此膜两侧边缘较短距离16a、16b处中止，因而在任何方向上没有电连接。
在电容器元件(2a-2d)和壳体之间的凝胶包含由Wacher-ChemieGmbH的商品名为612的成分并包含凝胶形成成分。低粘性硅油混合进所述成分中。Wacher-Chemie GmbH的商品名为
PT 88”的成分构成胶凝延迟成分，在替代实施例中混合进前述成分中。适当的硅油为Dow Corning的商品名为“Dow 
SiliconeTransformer Liquid”的油。
借助实例说明，形成凝胶的液体混合物可包含约60-70％的胶凝成分，其中一半为
612A，一半为 612B。基本成分，即硅油占约30-40％，如果使用抑制剂，也可使用更低的比例。剩余物，即最高达到几个百分点，包含胶凝延迟成分。
试验表明，在23℃处理温度下，如果没有胶凝延迟成分存在，凝固大概进行约1小时。若在混合物中 PT 88”占0.5wt％，那么凝固时间延长到刚好超过10小时。若占1％，凝固时间为约100小时，若超过2％，凝固时间将超过150小时。在60℃处理温度下，包含约1％胶凝延迟成分可能是合适的并且得到足够长的凝固时间。
液体混合物允许在膜层之间渗透，以便电容器元件变为至少在侧缘上是浸渍的。对具有各种成分的液体脱气并结合成混合物。此混合物借助压差经入口引入到壳体中，所述压差例如通过泵或真空实现。
图2示出对于各类电容器元件，根据本发明的电力电容器如何构造。在所有情况下，在壳体1中，电容器元件2被包含胶凝成分的介电流体10包围，介电流体10在壳体中是凝胶形式。
原则上，电容器元件2可根据三个不同替代实施例而构造，三个替代实施例的区别在于所述元件内是否有介电流体存在。根据第一替代实施例，电容器元件2可以是干燥的，即在元件卷的内部根本不存在介电流体。根据第二替代实施例，电容器元件包含以等效于周围凝胶10的方式被胶凝化的介电流体。这在端部区域A尤其如此。根据第三替代实施例，电容器元件2浸渍有诸如油的介电流体，此介电流体没有胶凝化。在这问题是只有端部区域A被浸渍。
第一替代实施例主要关心的是紧密卷绕的电容器元件的情况，尤其是具有金属涂敷塑料膜的类型。另外两个替代实施例主要关心的是松散卷绕的电容器元件，尤其是在卷中使用分隔塑料膜和金属箔的类型。
图5示出根据本发明的电容器元件2′的替代实施例的纵向剖视图。电容器元件分为三个子元件201、202、203，这三个元件同心并具有公共轴A。最外面的子元件201基本为管状并且其内侧204环绕中间子元件202，两个子元件之间有小间隙。中间子元件相似地具有内侧205，内侧205紧紧环绕最里面的子元件203。最里面的子元件203具有贯穿其中的中央槽206。三个子元件具有不同的径向厚度，最外面的子元件厚度最小。因而，子元件具有基本相同的电容。绝缘207布置在子元件之间。
所述子元件串联。两个径向相邻的子元件在相同端具有其耦合点之一。因而，最外面的子元件201在电容器元件2′的一端上通过耦合部件210连接到中间子元件202，中间子元件202在电容器元件2′的另一端上通过耦合部件211连接到最里面的子元件203。这意味着电容器元件2′的连接212、213位于此元件的相反端。
如果子元件的数量大3，如为5或7，那么子元件端部的耦合点就以相同方式交替地继续。
图6示出图5所示类型的多个电容器元件如何串联在一起。此图示出两个这样的电容器元件2′a、2′b。下部电容器元件2′b在最里面子元件203上端的连接212耦合到上部电容器元件2′a在最外面子元件201下端的连接213。绝缘214设置在电容器元件之间，以便处理在此类电容器元件中产生的电势差。
图7示出根据本发明的电力电容器的另一实例。在此实例中，壳体301和电容器元件302是常规类型。电容器壳体301因而是箱型的，电容器元件302卷绕成相互叠放的扁平单元。电接线端303、304的方向相同。凝胶310以与上述实施例相似的方式布置在电容器元件302和壳体301之间的空间内。
Claims (25)
1.一种用于高压的电力电容器，其中包括至少一个封装在壳体(1)内的电容器元件(2a-2d)，所述元件的封装方式使得在每个电容器元件(2a-2d)和壳体(1)之间形成空间，所述电力电容器的特征在于:电容器还包括布置在壳体(1)内的绝缘介质，绝缘介质为包含胶凝成分的介电流体(10)形式，绝缘介质填充所述空间；并且，壳体(1)由聚合物材料制成。
2.如权利要求1所述的电力电容器，其特征在于，胶凝成分包含硅化合物。
3.如权利要求2所述的电力电容器，其特征在于，所述硅化合物包含聚二甲基硅氧烷。
4.如权利要求2或3所述的电力电容器，其特征在于，所述硅化合物包含乙烯基取代基。
5.如权利要求1-3中任一项所述的电力电容器，其特征在于，介电流体(10)的凝胶状态在所述电容器工作时的整个温度范围内是热稳定的。
6.如权利要求1-3中任一项所述的电力电容器，其特征在于，每个电容器元件(2a-2d)包括卷绕几匝以形成卷的膜，所述膜包括塑料层(8)和金属层(9)或包括涂敷金属的塑料膜，第二介电流体布置在所述卷的匝之间的空间内，至少布置在所述卷的端部区域内，第二介电流体是液体形式。
7.如权利要求1-3中任一项所述的电力电容器，其特征在于，每个电容器元件(2a-2d)包括卷绕几匝形成卷的膜，所述膜包括塑料层(8)和金属层(9)或包括涂敷金属的塑料膜，介电流体(10)也布置在所述卷的匝之间的空间内，至少布置在所述卷的端部区域内。
8.如权利要求1-3中任一项所述的电力电容器，其特征在于，介电流体(10)包含电绝缘的油。
9.如权利要求8所述的电力电容器，其特征在于，所述电绝缘的油是硅油。
10.如权利要求2或3所述的电力电容器，其特征在于，所述胶凝成分包含硅烷官能交联剂。
11.如权利要求10所述的电力电容器，其特征在于，硅烷官能交联剂包含硅。
12.如权利要求10所述的电力电容器，其特征在于，硅烷官能交联剂的数量为介电流体(10)的1-80wt％。
13.如权利要求1-3中任一项所述的电力电容器，其特征在于，介电流体(10)还包含金属络合物。
14.如权利要求13所述的电力电容器，其特征在于，金属络合物的数量为2-4000ppm。
15.如权利要求1-3中任一项所述的电力电容器，其特征在于，介电流体(10)包含低分子量的硅化合物液体。
16.如权利要求1-3中任一项所述的电力电容器，其特征在于，介电流体(10)包含胶凝延迟剂。
17.如权利要求1-3中任一项所述的电力电容器，其特征在于，介电流体(10)的组成为:1-80wt％的硅烷官能交联剂；2-4000ppm的金属络合物；0-60wt％的低分子量聚二甲基硅氧烷；0-4wt％的胶凝延迟剂；以及具有乙烯基取代基的聚二甲基硅氧烷剩余物。
18.如权利要求17所述的电力电容器，其特征在于，金属络合物的量为10-2000ppm，以及低分子量聚二甲基硅氧烷的量为10-50wt％。
19.如权利要求8所述的电力电容器，其特征在于，介电流体(10)包含植物油。
20.如权利要求1-3中任一项所述的电力电容器，其特征在于，介电流体(10)处于至少等于大气压的压力下。
21.如权利要求1-3中任一项所述的电力电容器，其特征在于，每个电容器元件为圆柱形，并且壳体(1)的内部具有相应的圆柱形，以便壳体紧密地环绕每个电容器元件，每个电容器元件的轴向取向为与壳体的轴向重合。
22.如权利要求1-3中任一项所述的电力电容器，其特征在于，壳体(1)封装多个串联连接的电容器元件(2a-2d)；并且，在壳体(1)的每端设置电接线端(3、4)，壳体(1)本身构成接线端之间的绝缘。
23.在高压电力电容器中使用胶凝化介电流体作为绝缘一个或多个电容器元件(2a-2d)的绝缘介质的应用，其中，电容器元件设置在聚合物材料的壳体(1)内。
24.一种用于制造如权利要求1-22中任一项所述电力电容器的方法，其特征在于，至少一个电容器元件(2a-2d)设置在壳体内；能胶凝化的介电流体引入到每个电容器元件(2a-2d)和壳体(1)之间的空间内，此后介电流体(10)形成凝胶。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，介电流体在被引入到壳体中之前进行脱气。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE00001180 | 2000-01-14 | ||
| SE0000118A SE515900C2 (sv) | 2000-01-14 | 2000-01-14 | Kraftkondensator och användning och förfarande vid sådan |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1401126A CN1401126A (zh) | 2003-03-05 |
| CN100468585C true CN100468585C (zh) | 2009-03-11 |
Family
ID=20278118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB018049451A Expired - Lifetime CN100468585C (zh) | 2000-01-14 | 2001-01-15 | 电力电容器及其制造方法 |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6807046B2 (zh) |
| EP (1) | EP1269497B1 (zh) |
| JP (1) | JP4965785B2 (zh) |
| CN (1) | CN100468585C (zh) |
| AT (1) | ATE388474T1 (zh) |
| AU (1) | AU775830B2 (zh) |
| BR (1) | BR0107600A (zh) |
| CA (1) | CA2396248C (zh) |
| DE (1) | DE60133095T2 (zh) |
| SE (1) | SE515900C2 (zh) |
| WO (1) | WO2001052284A1 (zh) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004005082B4 (de) * | 2004-02-02 | 2006-03-02 | Infineon Technologies Ag | Kondensator mit einem Dielektrikum aus einer selbstorganisierten Monoschicht einer organischen Verbindung und Verfahren zu dessen Herstellung |
| US7325285B2 (en) * | 2004-05-28 | 2008-02-05 | Maxwell Technologies, Inc. | Method of processing high voltage capacitors |
| US7170738B2 (en) * | 2004-05-28 | 2007-01-30 | Maxwell Technologies, Inc. | HV capacitor and testing method |
| US20050264244A1 (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-01 | Maxwell Technologies, Inc. | HV capacitor cells and housing and method of preparation |
| DE102004042307B3 (de) * | 2004-08-30 | 2006-02-02 | Siemens Ag | Hochspannungskondensator |
| SE529278C2 (sv) * | 2005-11-07 | 2007-06-19 | Abb Technology Ltd | Kondensatorelement, förfarande för tillverkning av ett kondensatorelement samt användning av en kraftkondensator |
| CN101458995B (zh) * | 2007-12-10 | 2012-07-11 | 微宏动力系统（湖州）有限公司 | 电容储能器 |
| CN104137195B (zh) * | 2011-12-30 | 2017-03-22 | 陶氏环球技术有限责任公司 | 具有基于金合欢烯的低聚物的介电流体 |
| CN102789892B (zh) * | 2012-08-31 | 2015-05-13 | 浙江威德康电气有限公司 | 一种电力电容器 |
| US20140118907A1 (en) * | 2012-11-01 | 2014-05-01 | Cooper Technologies Company | Dielectric Insulated Capacitor Bank |
| US9728339B2 (en) | 2014-03-11 | 2017-08-08 | Mexwell Technologies, Inc. | Insulation for high voltage capacitors |
| EP3148303A1 (de) * | 2015-09-23 | 2017-03-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektrische schaltungsanordnung mit kondensator mit gehäusefunktion |
| CN106160551B (zh) * | 2016-08-10 | 2018-05-22 | 江苏建筑职业技术学院 | 一种基于dsp的风力发电逆变装置及其工作方法 |
| EP3598463A4 (en) * | 2017-03-13 | 2020-11-25 | Gucclcreate Co., Ltd. | TRANSFORMER OIL, TRANSFORMER OIL EVALUATION METHOD AND TRANSFORMER OIL EVALUATION APPARATUS |
| CN110283465B (zh) * | 2018-03-19 | 2022-10-14 | 日立能源瑞士股份公司 | 具有显示热可逆性油至凝胶转变的绝缘组合物的电容器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1178994A (zh) * | 1996-09-25 | 1998-04-15 | 株式会社指月电机制作所 | 电容器 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5252036U (zh) * | 1975-10-13 | 1977-04-14 | ||
| US4813116A (en) * | 1981-08-18 | 1989-03-21 | Westinghouse Electric Corp. | Method of making a multi-section power capacitor with all-film dielectric |
| JPS5860522A (ja) * | 1981-10-05 | 1983-04-11 | ニチコン株式会社 | 金属化プラスチツクフイルムコンデンサ |
| JPS58103133U (ja) * | 1981-12-29 | 1983-07-13 | 松下電器産業株式会社 | コンデンサ用外装構造 |
| JPS6380515A (ja) * | 1986-09-24 | 1988-04-11 | 松下電器産業株式会社 | 金属化フイルムコンデンサ |
| US5359487A (en) * | 1993-01-27 | 1994-10-25 | General Electric Company | Capacitor assembly of the wound-foil type |
| JPH07161268A (ja) * | 1993-12-07 | 1995-06-23 | Toshiba Corp | コンデンサ装置 |
| US5708558A (en) * | 1995-07-13 | 1998-01-13 | Commonwealth Sprague Capacitor Inc. | Capacitor having dielectric material containing calcium oxide |
| JPH10326721A (ja) * | 1997-05-26 | 1998-12-08 | Nitsuko Corp | ケース入りフィルムコンデンサ |
| SE514063C2 (sv) * | 1997-12-22 | 2000-12-18 | Abb Ab | Förfarande för framställning av en elektrisk anordning med ett isoleringssystem som omfattar en porös, fibrös och/eller laminerad fast del impregnerad med en dielektrisk vätska, en porös, fibrös och/eller laminerad kropp och användning därav i en elektrisk anordning |
| US6585917B2 (en) * | 2001-04-12 | 2003-07-01 | Cooper Industries, Inc. | Dielectric fluid |
-
2000
- 2000-01-14 SE SE0000118A patent/SE515900C2/sv not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-01-15 CA CA2396248A patent/CA2396248C/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-01-15 AT AT01942467T patent/ATE388474T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-01-15 BR BR0107600-0A patent/BR0107600A/pt not_active Application Discontinuation
- 2001-01-15 JP JP2001552412A patent/JP4965785B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2001-01-15 CN CNB018049451A patent/CN100468585C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2001-01-15 EP EP01942467A patent/EP1269497B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-01-15 US US10/169,723 patent/US6807046B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-01-15 WO PCT/SE2001/000062 patent/WO2001052284A1/en active IP Right Grant
- 2001-01-15 DE DE60133095T patent/DE60133095T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-01-15 AU AU28966/01A patent/AU775830B2/en not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1178994A (zh) * | 1996-09-25 | 1998-04-15 | 株式会社指月电机制作所 | 电容器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE60133095T2 (de) | 2009-03-19 |
| JP2003520422A (ja) | 2003-07-02 |
| JP4965785B2 (ja) | 2012-07-04 |
| SE515900C2 (sv) | 2001-10-22 |
| CN1401126A (zh) | 2003-03-05 |
| EP1269497B1 (en) | 2008-03-05 |
| US20030133255A1 (en) | 2003-07-17 |
| ATE388474T1 (de) | 2008-03-15 |
| EP1269497A1 (en) | 2003-01-02 |
| SE0000118D0 (sv) | 2000-01-14 |
| CA2396248C (en) | 2012-08-07 |
| DE60133095D1 (de) | 2008-04-17 |
| US6807046B2 (en) | 2004-10-19 |
| BR0107600A (pt) | 2003-01-07 |
| AU775830B2 (en) | 2004-08-19 |
| SE0000118L (sv) | 2001-07-15 |
| AU2896601A (en) | 2001-07-24 |
| WO2001052284A1 (en) | 2001-07-19 |
| CA2396248A1 (en) | 2001-07-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100468585C (zh) | 电力电容器及其制造方法 | |
| US8411413B2 (en) | High voltage EDLC cell and method for the manufacture thereof | |
| ES2310555T3 (es) | Condensador de potencia. | |
| US8790811B2 (en) | Flat-wound electricity storage device cell and flat-wound electricity storage device module | |
| US5930108A (en) | Double-layer capacitor composed of a plurality of individual double-layer capacitor cells | |
| WO2007053108A1 (en) | Capacitor element method for manufacturing a capacitor element and use of a power capacitor | |
| CA1283714C (en) | Electrical capacitor having improved dielectric system | |
| US6201191B1 (en) | Solid DC cable | |
| US3711746A (en) | High voltage energy storage capacitor | |
| JP2023144086A (ja) | 内部コンダクタンスが改良され破壊電圧能力がより高いアルミニウムポリマーコンデンサ | |
| US20070242413A1 (en) | Power Capacitor | |
| CN102099882A (zh) | 多路超级电容器 | |
| TW484149B (en) | Nonflammable and disaster prevention type capacitor | |
| US3483453A (en) | Energy storage capacitors | |
| JP2798611B2 (ja) | 電力用高圧コンデンサ | |
| RU2784889C2 (ru) | Суперконденсатор для систем автономного электроснабжения и портативного пуска автотранспортной техники | |
| WO2021249623A1 (en) | Method and capacitor unit for high voltage application |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180523 Address after: Baden, Switzerland Patentee after: ABB TECHNOLOGY LTD. Address before: Sweden Westrm J Patentee before: Asea Brown Boveri AB |
|
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20090311 |