CN108320908B - 高耐压抗冲击式高频高压电容器 - Google Patents
高耐压抗冲击式高频高压电容器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种高耐压抗冲击式高频高压电容器，电容器芯安装在正极板与负极板之间，形成电容器芯单体；多个并联的电容器芯单体形成一层电容器芯结构，上一层电容器芯结构中电容芯负极与下一层中电容芯正极之间通过接头连接；多层电容器芯结构串联形成电容器芯组件；每层电容器芯单体设置至少一层额定绝缘介质，第一层和最后一层的电容器芯绝缘介质层数多于中部层电容器芯绝缘介质层数；电容器内增设有熔断器与放电器及检测控制装置，增加电容器监测与控制性能，提高抗过电压击穿与过电流冲击能力2～3倍以上，耐高压耐过流冲击能力强，发热量小、高频性能好寿命长；适用于国家电网、电车铁路、金属冶炼系统、谐波与无功电力补偿与其他电力装置。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子领域与储能控制技术领域，具体地，涉及一种高耐压抗冲击式高频高压电容器，该电容器提高耐过电压与电流冲击能力2～3倍以上，利用DSP控制器控制高压电容器的内熔断器与放电器，提高电容器的耐击穿能力与防击穿短路保护能力，同时利用DSP控制器对电容器与电网进行监控与保护；可适用于电车铁路、金属冶炼系统、国家电网、电网谐波与无功电力补偿装置，电力变换变频与其他电力设备。
背景技术
随着中国高速发展与世界发展规划的实施，中国钢铁铝等金属产量已发展为世界产量的50％以上，高速电车铁路发展速度为世界第一。由于电车铁路与金属冶炼系统的特殊性，产生大量的高次谐波与无功电力，对电网造成极大的冲击与干扰，严重的影响电网的安全性与稳定。为对电网谐波与无功电力进行补偿，电网采用大量的高压电容器。由于现有电容器所存在的诸多问题与缺陷，因而提高改进高压电容器的性能已成为现代电网中的重要课题。
经检索：
公告号为CN103440936A专利，名称为陶瓷绝缘子和高压电力电容器绝缘子装置，公开了一种陶瓷绝缘子和高压电力电容器绝缘子装置；该绝缘子装置包括陶瓷绝缘子本体、接线组件和安装组件；安装组件包括金属安装座和密封圈；金属安装座为管状，密封圈位于环状定位凸台的下表面与阻挡部之间；该发明虽然安装较为便利。但是对电容器的性能没有改善，仍然存在电容器不能检测与易损坏的问题。
公告号为CN200947544专利，名称为高压集成可调电容器式电力无功补偿器，公开了一种实用新型可调电容器式电力无功补偿器，主要适用于10-35千伏特电网中的无功补偿和电压调整。补偿器分为固定部分和可调部分，固定部分电容器为高压电容器，可调部分电容器为低电压电容器，电容器的调控由组合开关实现，调控在低电压完成，虽然对电网冲击较小。但是仍然存在调整范围小，电容器易损坏的问题。
公告号为CN2687829专利，名称为大容量高压电容器保护熔断器，公开了一种大容量高压电容器保护熔断器，在熔丝顶部设置螺纹接线柱作为熔丝连接头、并与管帽的螺孔及灭弧管内壁采用螺纹紧密连接。但对电容器性能无改善，存在电容器不能检测与易损坏的问题。
目前现有国家电网、铁路电车、金属冶炼系统为了补偿电网谐波与无功电力、抑制补偿电网冲击与波动，采用大量高压补偿电容器、无功补偿装置、LC滤波器、SVG、SVC等补偿装置等，而这些补偿装置均由高压电容器所构成，而现有高压电容器在投入时对电网冲击大，易于产生谐振，耐压低，易击穿与短路，对电网存在极大的隐患，因此提高电容器的耐压与耐击穿能力，是目前高压电力电容器亟待解决的问题。
发明内容
根据国家电网、电车铁路、金属冶炼系统的特殊性，针对现有高压电容器技术中的问题与缺陷，本发明提供了一种高耐压抗冲击式高频高压电容器，提高耐高压冲击与耐强电流冲击性能，比现有高压电容器技术提高耐冲击电压与冲击电流2～3倍以上，本发明利用DSP(智能)控制器控制高压电容器的内熔断器与放电器，提高压电容器的耐击穿能力与防击穿短路保护能力，同时利用DSP控制器对电容器与电网进行监控与保护，同时可控制高压电容器对电网谐波与无功补偿，消除电网波动冲击与干扰，提高电网的稳定性与安全性。针对我国高速发展金属冶炼、电车铁路及各类动态变化的电力系统及国家电网的需要。本发明适用于铁路电车、金属冶炼系统与国家电网的各种谐波与无功电力补偿装置、适用于各类高压滤波器与高压大功率电力变换设备。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种高耐压抗冲击式高频高压电容器，包括：电容器芯，所述电容器芯由电容器芯单体组成，每个电容器芯单体包括高导电率无感铜箔以及绝缘介质；其中：
所述高导电率无感铜箔包括正极板和负极板，正极板和负极板之间为绝缘介质；所述正极板采用内引轴式无感铜箔焊接轴形成电容器芯单体的电容芯正极，所述负极板采用外引轴式无感铜箔焊接轴形成电容器芯单体的电容芯负极；
多个并联的电容器芯单体形成一层电容器芯结构，上一层电容器芯结构中的电容芯负极与下一层电容器芯结构中的电容芯正极之间通过接头连接；
多层电容器芯结构串联形成电容器芯组件，每一层电容器芯结构上的电容器芯单体均设置有至少一层额定的绝缘介质，中部层电容器芯结构上的电容器芯单体设置的绝缘介质层数少于第一层和最后一层电容器芯结构上的电容器芯单体设置的绝缘介质层数。
优选地，所述绝缘介质采用高分子金属化聚丙烯绝缘薄膜。
优选地，每一层电容器芯结构中并联的电容器芯单体数量由所需电容量与电流所决定；电容器芯组件中串联的电容器芯结构层数量由所需额定电压所决定。
优选地，所述多层电容器芯结构为N层电容器芯结构，N层电容器芯结构第1层和第N层上的电容器芯单体设置的绝缘介质采用2倍层或3倍层，N层电容器芯结构第2层～第N-1层上的电容器芯单体设置的绝缘介质采用1倍层，其中N为自然数。
优选地，每一层电容器芯结构均包括M个并联的电容器芯单体，其中M为自然数。
优选地，M为3。
优选地，还包括电容器正极绝缘子、电容器负极绝缘子、电流互感器、内熔断器、熔断器检测控制装置、内放电器、放电检测控制装置、通信装置以及DSP控制器；其中：
所述电流互感器设置于电容器正极绝缘子内；所述电容器正极绝缘子通过内熔断器与电容芯正极连接，所述电容芯负极与电容器负极绝缘子连接，所述电容器正极绝缘子与电容器负极绝缘子之间设有内放电器；所述熔断器检测控制装置与内熔断器相连接，所述放电检测控制装置与内放电器相连接，所述电流互感器、熔断器检测控制装置和放电检测控制装置分别通过通信装置与DSP控制器相连接。
优选地，还包括熔断器显示器以及放电显示器；其中：
所述熔断器显示器和放电显示器分别通过通信装置与DSP控制器相连接。
优选地，当内熔断器出现熔断或故障，熔断器检测控制装置发出信号经由通信装置传送到DSP控制器进行检测与控制，并通过熔断器显示器发出报警信号；
当电容器电压超过规定范围，DSP控制器控制内放电器进行放电调压；当电容器断电，DSP控制器控制电容器中所储存电能经内放电器释放，当电容器电压在规定时间内下降至设定电压以下，DSP控制器控制放电显示器发出通知；
当电网或电容器出现异常或故障，DSP控制器控制内熔断器断开，使电容器脱离电网。
优选地，所述规定时间为5～10分钟，设定电压为30V。
优选地，还包括电容器壳，所述内熔断器、熔断器检测控制装置、内放电器、放电检测控制装置以及电容器芯组件分别设置于电容器壳内。
优选地，所述电容器壳内采用油浸式结构或干式结构。
本发明提供的高耐压抗冲击式高频高压电容器，正极板无感铜箔焊接轴形成的电容芯正极为内引轴式(所述内引轴式是指焊接轴位于电容器芯中间)，负极板无感铜箔焊接轴形成的电容芯负极为外引轴式(所述外引轴式是指焊接轴位于电容器芯外表面)，所述电容器芯竖直安装在平行设置的正、负极板之间，上排负极板无感铜箔焊接轴接头与下排正极板无感铜箔焊接轴接头连接，即上排负极板无感铜箔焊接轴通过接头与下排正极板无感铜箔焊接轴连接。电容器芯组件第一层电容器芯结构上的电容器芯单体绝缘介质与末层电容器芯结构上的电容器芯单体绝缘介质采用2倍层或3倍层高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜高耐压绝缘介质，耐冲击电压可达到现有电容器技术的2倍～3倍的耐压以上；中部层电容器芯结构，即第2层～第N-1层电容器芯结构采用1倍层额定耐压高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜绝缘介质。
每一层中电容器芯单体为并联结构，电容器芯单体并联数量由所需电容量与电流所决定；电容器芯组件的上下层之间采用串联的电容器芯结构，串联的层数量由所需额定电压所决定。本发明电容器壳内可采用油浸式，也可采用干式；
本发明配置电流互感器，内熔断器与内放电器，并设有熔断器显示器与放电显示器；电流互感器与熔断器检测控制装置和放电器检测控制装置的信号与测量数据由通信装置送到DSP控制器进行监测与控制。
与现有高压电容器技术相比，本发明具有以下优势与效果：
1、目前高压电容器2种方式，第1种无内熔断丝，击穿损坏无保护；第2种采用内熔断丝，熔断丝熔断后电容器不便检测与修复；本发明采用可控式内熔断器与熔断器检测控制装置与熔断显示器，由通信装置把熔断器检测控制装置信号传送到DSP控制器进行监测控制与显示，当电容器或电力系统出现故障与异常，由DSP控制器控制熔断器检测控制装置，控制熔断器对电容器进行控制与调节，或使电容器脱离电网，彻底解决现有电容器不可控的问题。
2、本发明设置有内放电器，放电器检测控制装置与放电显示器，由通信装置把放电器检测控制装置信号传送到DSP控制器进行监测控制与显示，当电容器出现过电压时，由DSP控制器控制内放电器，对电容器上的充电量进行放电与调节，由此对电容器上的电压值进行调节与控制；当电容器断开电源，DSP控制器控制内放电器，在5～10分钟使电容器内放电至30V电压之内，使操作人员便于安全操作，彻底解决现有电容器不便控制的缺点与问题。
3、本发明电容绝缘子上设置电流互感器，输出信号由通信装置传送到DSP控制器对电容器进行检测与控制，彻底解决现有电容器不可检测与控制的问题。
4、本发明电容器芯单体正负极板采用高导电率无感铜箔，大幅度提高导电流率，提高抗电流冲击能力。
5、本发明绝缘介质采用高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜，大幅度提高耐高压与抗过压冲击能力。
6、本发明中：第一层上的电容器芯单体绝缘介质与末层上的电容器芯单体绝缘介质采用2倍层或3倍层高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜为高耐压绝缘介质，耐冲击电压能力可达提高到2倍～3倍以上，大大增强抗高压冲击与抗过电流冲击能力。
7、本发明采用电流互感器、熔断器检测控制装置与放电器检测控制装置，通信装置与DSP控制器构成电容器检测监控装置，提高电容器监控能力，提高电容器与电网运行稳定性与安全性。
8、本发明采用全新结构，提高耐压与抗电流冲击能力是现有高压电容器技术的2～3倍以上，提高电容器的高耐压与防击穿短路保护能力，利用DSP控制器进行监控与保护。
9、本发明可适用于220KV以下的国家电网，电车铁路、金属冶炼系统的谐波与无功电力补偿，大功率电力变换装置与高压变频装置；本发明提高耐高压冲击与耐强电流冲击能力多倍以上、体积小效率高，安全可靠。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明高耐压抗冲击式高频高压电容器整体结构示意图；
图2为本发明高耐压抗冲击式高频高压电容器一实施例的结构图；
图2中：1为电流互感器、2为内熔断器、3为熔断器检测控制装置、4为内放电器、5为放电器检测控制装置、6为电容芯正极、7为电容器芯组件、8为电容芯负极、9为通信装置、10为DSP控制器、11为熔断显示器、12为放电显示器、13为电容器壳、14为高导电率无感铜箔、15为绝缘介质；电容器芯单体的电容芯正极6为内引轴式正极板无感铜箔焊接轴，电容器芯负极8为外引轴式负极板无感铜箔焊接轴。
所述电容器芯竖直安装在平行设置的正极板与负极板之间，上排负极板无感铜箔焊接轴接头与下排正极板无感铜箔焊接轴接头连接，即上排负极板无感铜箔焊接轴通过接头与下排正极板无感铜箔焊接轴连接。第一层的电容器芯结构(包括电容器芯单体7-1-1、7-1-2、……、7-1-M)绝缘介质15与末层的电容器芯结构(包括电容器芯单体7-N-1、7-N-2、……、7-N-M)绝缘介质15采用2倍层或3倍层高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜耐压绝缘介质15，提高抗冲击电压与抗短路冲击电流提高2倍或3倍能力以上；中部层的电容器芯结构，即第2层～第N-1层电容器芯结构采用一倍层额定电压高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜绝缘介质15。
每一层电容器芯单体为并联结构，并联数量由所需电容量决定；上下层之间采用串联的电容器芯结构，串联的层数量由所需额定电压所决定。本发明电容器壳体13内可采用油浸式，也可采用干式；
本发明采用可控式内熔断器2与熔断器检测控制装置3，可控式内放电器4与放电检测控制装置5、配置电流互感器1，并设有熔断显示器11与放电显示器12；熔断器检测控制装置3，电容放电检测控制装置5与电流互感器1信号与数据由通信装置9送到DSP控制器10进行监测与控制。
图3为本发明实施例的电容器的内部电容器芯组件7的结构与原理示意图。
电容器芯单体的电容芯正极6为内引轴式，电容芯负极8为外引轴式，正负极板14-1与14-2采用高导电率无感铜箔，绝缘介质15采用高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜。
图4为本发明实施例的电容器芯组件7的内部第1层与末层电容器芯结构与原理图。
第一层电容器芯结构(包括电容器芯单体7-1-1、7-1-2、……、7-1-M)的绝缘介质15与末层电容器芯结构(包括电容器芯单体7-N-1、7-N-2、……、7-N-M)的绝缘介质15采用2倍层或3倍层高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜绝缘介质15，耐冲击电压提高2倍～3倍击穿电压以上。图4中为2倍层绝缘介质15-1与15-2示意图。
图5为本发明实施例的电容器绝缘子内设电流互感器1刨视结构图。
图5中电容器正极绝缘子瓷瓶内部安装有电流互感器1。
图6为本发明实施例的电容器正极绝缘子外观图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例
本实施例提供了一种高耐压抗冲击式高频高压电容器，包括：电流互感器1、内熔断器2、熔断器检测控制装置3、内放电器4、放电检测控制装置5、电容芯正极6、电容器芯组件7、电容芯负极8、通信装置9、DSP控制器10、熔断器显示器11、放电显示器12、电容器壳13、高导电率无感铜箔14、绝缘介质15。
绝缘介质15采用高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜，高导电率无感铜箔14的正极板14-1采用高导电率无感铜箔的焊接轴形成的电容芯正极6为内引轴式，负极板14-2无感铜箔的焊接轴形成的电容芯负极8为外引轴式，所述电容器芯竖直安装在平行设置的正极板与负极板之间，上排负极板无感铜箔焊接轴形成的电容芯负极8接头与下排正极板无感铜箔焊接轴形成的电容芯正极6接头连接，即上排负极无感铜箔轴通过接头与下排正极板无感铜箔轴连接。电容器芯组件第一层上的电容器芯结构(包括电容器芯单体7-1-1、7-1-2、……、7-1-M)绝缘介质15与末层上的电容器芯结构(包括电容器芯单体7-N-1、7-N-2、……、7-N-M)绝缘介质15采用2倍层或3倍层高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜高耐压绝缘介质15绝缘，耐冲击电压与冲击电流可达到2倍或3倍以上；中部层的电容器芯结构(即第2层～第N-1层)，采用一倍层额定电压高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜绝缘介质15。
正、负极板铜箔焊接引轴是高压电容器的一种制造工艺，有的采用双内引轴式，有的采用双外引轴式，本实施例中如图3与图4所示采用正极板采用内引轴式，负极板采用外引轴式，便于高压极板保护与负极板接外壳或地线。
经多次实验，电容器瞬时过电压击穿与过电流击穿，首先击穿是第1层或末层绝缘介质15与极板导电铜箔形成的正极板14-1与负极板14-2，第1层与末层不击穿，其中间层电容器芯就不会击穿。这主要由电容器表面感应电压所致，因此本实施例把第1层与末层绝缘介质15采用2～3倍层，可以提高耐冲击电压2～3倍。
每一层中的电容器芯单体之间为并联结构，并联数量由所需电容量与电流所决定；上下层之间采用串联的电容器芯结构，串联的层数量由所需额定电压所决定。
本实施例中，电容器壳内可采用油浸式，也可采用干式；
本实施例采用内熔断器2与内放电器4结构，电流互感器1安装在高压正极绝缘子上，便于安装更换，并设有熔断器显示器11与(电容)放电显示器12，电流互感器1与内熔断器2和内放电器4工作状态、内熔断器检测装置3数据与电容放电检测装置5的数据经由通信装置9送到DSP控制器10进行监测与控制。
进一步地，所述电容器正极绝缘子上设有电流互感器1对电容器电流进行检测；电流互感器1输出信号由通信装置9传送到DSP控制器10进行检测与监控，解决现有高压电容器不可检测与控制的问题，并可以监测电容器工作状态与到三相电容器电流不平衡状态。
进一步地，所述电容器设置有内熔断器2与熔断器检测控制装置3、熔断器显示器11；当熔断器2出现熔断或故障，熔断器检测控制装置3发出信号经由通信装置9传送到DSP控制器10进行检测与控制，并发出报警信号11。
进一步地，本实施例设置内放电器4与放电检测装置5与放电显示器12(可采用放电显示灯)；放电检测装置5信号经通信装置9传送到DSP控制器10进行监测与控制；当电容器电压超过规定范围，DSP控制器10控制内放电器4进行放电调压；当电容器断电，DSP控制器10控制电容器中所储存电能经放电器释放，在规定时间内(5～10分钟)电压降至30V以下，放电显示灯灭，以便工作人员操作。
进一步地，正负极板采用高导电率无感铜箔，绝缘介质15采用高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜，电容器芯单体的高压正极板无感铜箔焊接轴形成的电容芯正极6为内引轴式，负极板无感铜箔焊接轴形成的电容芯负极8为外引轴式。
进一步地，第1排与末排的正负极板无感铜箔14-1和14-2与绝缘介质15，即电容器芯组件7第一层上的电容器芯7-1-1、7-1-2、……、7-1-M与末层上的电容器芯7-N-1、7-N-2、……、7-N-M采用2倍或3倍层绝缘介质15高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜耐压绝缘介质，抗过电压冲击能力提高2倍或3倍以上。
进一步地，M优选为3。
进一步地，第2排～第N-1排的正负极板1倍层无感铜箔14与绝缘介质15采用1倍层高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜高耐压绝缘介质。
下面结合附图对本实施例进一步描述。
本实施例提供的高耐压抗冲击式高频高压电容器，比现有电容器技术提高耐高压2～3倍的能力，大大提高了高压电容器的耐高压耐电流冲击强度，提高由电容器所构成的电网与电力系统LC滤波器、谐波与无功补偿装置的耐高压耐冲击强度，提高电网的稳定性与安全性。
本实施例的目的提供耐高压耐电流冲击的高频高压电容器与储电装置，以解决现有电容器所存在易击穿易短路的问题，提高电容器的耐冲击强度与及安全稳定性，替代现有电容器。本实施例用于对电网高次谐波与无功电力补偿装置、高压大功率变频调速装置，大容量直流高压储电装置，提高电容器与设备的耐高压抗电流冲击能力、提高电网稳定性与安全性。
图2所示为本实施例高耐冲击式高频高压电容器的结构图，包括：正极高压绝缘子上配置有电流互感器1、(可控式)内熔断器2、熔断器检测控制装置3、内放电器4、放电检测控制装置5、电容芯正极6、电容器芯组件7、电容芯负极8、通信装置9、DSP控制器10、熔断器显示器11、放电显示器12、电容器壳13、高导电率无感铜箔14、(电容器芯)绝缘介质15；其中，绝缘介质15采用高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜。电容器芯单体的高压正极板铜箔焊接轴形成的电容芯正极6为内引轴式，负极板铜箔焊接轴形成的电容芯负极8为外引轴式。
所述电容器芯竖直安装在平行设置的正极板与负极板之间，上排负极板无感铜箔焊接轴形成的电容芯负极8接头与下排正极板无感铜箔焊接轴形成的电容芯正极6接头连接。电容器芯组件第一层上的电容器芯单体7-1-1、7-1-2、……、7-1-M绝缘介质15与末层上的电容器芯单体7-N-1、7-N-2、……、7-N-M绝缘介质15采用2倍层或3倍层高耐压绝缘介质15；耐冲击电压可提高2倍或3倍以上；中间层电容器芯结构，即第2层～第N-1层电容器芯结构采用一倍层额定电压高绝缘介质15。
M优选为3。
每一层电容器芯单体为并联结构，并联数量由所需电容量决定；上下层之间采用串联的电容器芯结构，串联的层数量由所需额定电压所决定。本实施例电容器壳内可采用油浸式，也可采用干式；
本实施例正极绝缘子上设置电流互感器1、内熔断器2、熔断器检测控制装置3、内放电器4、放电检测控制装置5、并设有熔断显示器11与电容放电显示器12；电流互感器1、熔断器检测控制装置3、放电检测控制装置5的信号与数据由通信装置9送到DSP控制器10进行监测与控制。
图3为本实施例的电容器内部的电容器芯组件的结构与原理图。
电容器芯单体的正极板无感铜箔焊接轴形成的电容芯正极6为内引轴式，负极板无感铜箔焊接轴形成的电容芯负极8为外引轴式，绝缘介质15采用高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜；正极板与负极板14-1与14-2采用高导电率无感铜箔；
图4为本实施例的电容器芯组件的内部第1层与末层电容器芯结构与原理图。
电容器芯组件第一层电容器芯结构(包括电容器芯单体7-1-1、7-1-2、～7-1-M)绝缘介质15与末层电容器芯结构(包括电容器芯单体7-N-1、7-N-2、～7-N-M)绝缘介质15采用2倍层或3倍层高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜为耐高压绝缘介质，提高耐冲击电压与电流可达到2倍或3倍以上；
经多次实验，承受高压冲击的与电容器芯首先击穿的是第1层或末层电容器芯绝缘介质层，第1层与末层电容器芯承受过冲击电压与冲击最大，中间层电容器芯承受冲击电压小，一般在第1层击穿后中间层才会击穿。因此在电容器芯组件的内部第1层与末层的绝缘介质15采用2倍层或3倍层耐高压绝缘介质15，提高耐冲击电压可达到2倍或3倍以上；
图5为本实施例绝缘子内部电流互感器1刨视图。图中1为电流互感器。
每一层电容器芯单体为并联结构，并联数量由所需电容量决定；上下层之间采用串联的电容器芯结构，串联的层数量由所需额定电压所决定。本实施例电容器壳内可采用油浸式，也可采用干式。
本实施例设置电流互感器1安装在正极绝缘子上，便于安装更换；采用内熔断器2与内放电器5结构，熔断器检测控制装置3与放电检测控制装置5；并设有熔断显示器11与电容放电显示器12；电流互感器1、熔断器检测控制装置3、放电检测控制装置5、由通信装置9送到DSP控制器10进行监测与控制。当电容器电压或电流超出规定工作范围，DSP控制器10按照电容器与电网工作规程控制电容内放电器4进行放电保护，或DSP控制器10控制内熔断器2进行限电流保护控制操作。当电网或电容器装置出现故障，DSP控制器10控制驱动系统高压开关把电容器切离电网，同时发出报警信号。
本实施例高耐冲击式高频高压电容器适用于电网谐波与无功电力补偿装置与各类滤波器，适用于钢铁铝等金属冶炼系统、电车铁路，国家电网的特殊工况所产生的浪涌电压与冲击电流高耐压与抗冲击能力，大大提高电容器高耐压与强抗冲击能力，提高电容器与电网的稳定性与安全性。
本实施例结构合理、耐高压与抗冲击能力强，运行性能稳定，可适用于国家电网、金属冶炼、电车铁路等各类电力系统，便于组装维护，克服了现有技术中的不足，与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果与特点：
1、本实施例高耐冲击式高频高压电容器包含正极绝缘子上设有电流互感器1，电容器设有内熔断器2与熔断器检测控制装置3，内放电器4与放电检测控制装置5，设有熔断显示器11与放电显示器12；熔断器检测控制装置3与放电检测控制装置5输出信号由通信装置9传送到DSP控制器10进行检测与控制，彻底解决现有高压电容器不便检测与控制的问题，提高电容器监控能力，提高电网运行稳定性与安全性。
2、当电容器出现过电压或超过规定范围，DSP控制器10可控制内放电器4，对电容器的充电量进行放电以调节电容器的电压值或进行调节保护。
3、当电容器的电流出现过电流或超过规定范围，DSP控制器10可控制熔断器2进行限流或电流调节；当三相电路出现不平衡状态，也可以由DSP控制器10控制可控制熔断器2进行三相电流平衡度调节。当电网或高压电容器出现异常或故障，DSP控制器10控制内熔断器2断开，使电容器脱离电网，以此达到对电容器或电网进行保护。
4、本实施例电容器芯单体正负极板采用高导电率无感铜箔，大幅度提高导电流率，提高抗电流冲击能力。
5、本实施例绝缘介质15采用高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜为绝缘介质，大幅度提高耐高压与抗过压冲击能力。
6、本实施例高耐冲击式高频高压电容器，其第1排正极板无功铜箔14，电容器芯组件7第一层电容器芯单体7-1-1、7-1-2、……、7-1-M与末层电容器芯单体7-N-1、7-N-2、……、7-N-M绝缘介质15采用2倍层或3倍层高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜耐高压绝缘介质，抗过电压与抗电流击穿能力可达现有高压电容器技术的2倍或3倍以上。
7、本实施例与现有电容器相比，耐冲击电压高，抗冲击击穿电流大，散热好，体积小，储电效率高，抗冲击电压与抗冲击电流能力强，提高系统的稳定性与安全性。适应于各种冲击式负荷，钢铁冶炼电弧炉高频炉负荷，金属电解冶炼系统、电车铁路与国家电网，具有广阔的应用前景。
8、本实施例提供的高耐压抗冲击式高频高压电容器，提高过电压击穿能力与过电流冲击能力2～3倍以上。电容器芯单体的正负极板采用高导电率无感铜箔，电容器芯组件绝缘介质采用高分子金属化聚丙烯高强绝缘薄膜；电容器芯采用采用特殊结构，增强耐压与抗电流冲击能力；本实施例把电容器检测电压电流互感器信号与数据，内熔断器与内放电器及检测控制装置信号、由通信装置送到DSP控制器对高压电容器进行监测控制与调节；本实施例耐高压耐过流冲击能力强，发热量小、高频性能好寿命长；适用于国家电网、电车铁路、金属冶炼系统、谐波与无功电力补偿与电力变频装置。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形、修改或增减，这不影响本发明的实质内容，并在其保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高耐压抗冲击式高频高压电容器，其特征在于：包括：电容器芯，所述电容器芯由电容器芯单体组成，每个电容器芯单体包括高导电率无感铜箔(14)以及绝缘介质(15)；其中：
所述高导电率无感铜箔(14)包括正极板(14-1)和负极板(14-2)，正极板(14-1)和负极板(14-2)之间为绝缘介质(15)；所述正极板(14-1)采用内引轴式无感铜箔焊接轴形成电容器芯单体的电容芯正极(6)，所述负极板(14-2)采用外引轴式无感铜箔焊接轴形成电容器芯单体的电容芯负极(8)；
多个并联的电容器芯单体形成一层电容器芯结构，上一层电容器芯结构中的电容芯负极(8)与下一层电容器芯结构中的电容芯正极(6)之间通过接头连接；
多层电容器芯结构串联形成电容器芯组件(7)，每一层电容器芯结构上的电容器芯单体均设置至少一层额定的绝缘介质(15)，中部层电容器芯结构上电容器芯单体设置的绝缘介质(15)层数少于第一层和最后一层电容器芯结构上电容器芯单体设置的绝缘介质(15)层数。
2.根据权利要求1所述的高耐压抗冲击式高频高压电容器，其特征在于：所述绝缘介质(15)采用高分子金属化聚丙烯绝缘薄膜。
3.根据权利要求1所述的高耐压抗冲击式高频高压电容器，其特征在于：每一层电容器芯结构中并联的电容器芯单体数量由所需电容量与电流所决定；电容器芯组件(7)中串联的电容器芯结构层数量由所需额定电压所决定。
4.根据权利要求1所述的高耐压抗冲击式高频高压电容器，其特征在于：所述多层电容器芯结构为N层电容器芯结构，N层电容器芯结构第1层和第N层上的电容器芯单体设置的绝缘介质采用2倍层或3倍层，N层电容器芯结构第2层～第N-1层上的电容器芯单体设置的绝缘介质采用1倍层，其中N为自然数。
5.根据权利要求1所述的高耐压抗冲击式高频高压电容器，其特征在于：每一层电容器芯结构均包括3个并联的电容器芯单体。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的高耐压抗冲击式高频高压电容器，其特征在于：还包括电容器正极绝缘子、电容器负极绝缘子、电流互感器(1)、内熔断器(2)、熔断器检测控制装置(3)、内放电器(4)、放电检测控制装置(5)、通信装置(9)以及DSP控制器(10)；其中：
所述电流互感器(1)设置于电容器正极绝缘子内；所述电容器正极绝缘子通过内熔断器(2)与电容芯正极(6)连接，所述电容芯负极(8)与电容器负极绝缘子连接，所述电容器正极绝缘子与电容器负极绝缘子之间设有内放电器(4)；所述熔断器检测控制装置(3)与内熔断器(2)相连接，所述放电检测控制装置(5)与内放电器(4)相连接，所述电流互感器(1)、熔断器检测控制装置(3)和放电检测控制装置(5)分别通过通信装置(9)与DSP控制器(10)相连接。
7.根据权利要求6所述的高耐压抗冲击式高频高压电容器，其特征在于：还包括熔断器显示器(11)以及放电显示器(12)；其中：
所述熔断器显示器(11)和放电显示器(12)分别通过通信装置(9)与DSP控制器(10)相连接。
8.根据权利要求7所述的高耐压抗冲击式高频高压电容器，其特征在于：当内熔断器(2)出现熔断或故障，熔断器检测控制装置(3)发出信号经由通信装置(9)传送到DSP控制器(10)进行检测与控制，并通过熔断器显示器(11)发出报警信号；
当电容器电压超过规定范围，DSP控制器(10)控制内放电器(4)进行放电调压；当电容器断电，DSP控制器(10)控制电容器中所储存电能经内放电器(4)释放，当电容器电压在规定时间内下降至设定电压以下，DSP控制器(10)控制放电显示器(12)发出通知；
当电网或电容器出现异常或故障，DSP控制器(10)控制内熔断器(2)断开，使电容器脱离电网。
9.根据权利要求8所述的高耐压抗冲击式高频高压电容器，其特征在于：所述规定时间为5～10分钟，设定电压为30V。
10.根据权利要求7所述的高耐压抗冲击式高频高压电容器，其特征在于：还包括电容器壳(13)，所述内熔断器(2)、熔断器检测控制装置(3)、内放电器(4)、放电检测控制装置(5)以及电容器芯组件(7)分别设置于电容器壳(13)内；
所述电容器壳(13)内采用油浸式结构或干式结构。
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