CN113363074A - 一种高压自愈式电容器用压力保护器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高压自愈式电容器用压力保护器，电容器由箱壳、盖板、心子、填充的树脂、压力保护器和接线端子构成，该压力保护器装设在电容器内部，压力保护器主要由固定螺柱、保护器壳体、移动插销组件、固定电极组件、移动电极组件、第一固定螺栓和限位螺栓构成。本发明结构简单，安装、使用方便，可解决自愈式电容器内部故障的继电保护技术难题，有效地避免事故的发生，可满足电容器安全运行的要求。
Description
技术领域
本发明属于电力电容器制造领域，具体涉及一种高压自愈式电容器用压力保护器。
背景技术
干式高压自愈式并联电容器箱壳内无油，凭借其自愈特性，可以防止介质弱点和局部放电带来的危害而可靠地运行，适合安装于城市地下变电站、大型建筑的户内变电站及重点防火场所。
这类电容器对于由介质电弱点和局部放电引起的极小范围内的击穿具有自愈功能，故有一定的故障保护能力，且能使电容器在较高电场强度下运行。当这类电容器在过高的热应力和电应力的作用下，介质加速老化引发大面积击穿而无法自愈时，击穿部位介质由电弧分解产生大量气体，使电容器内部压力急剧增大，往往造成外壳鼓肚，甚至引起爆裂，对其他设备可能造成危害。由于金属化自愈式电容器元件内部介质大面积击穿时，电极间主要由电弧连通，短路不稳定，且电弧电阻比较大，反映的电容变化也不明显，因此虽然电容器故障很严重，有爆裂的危险，但电容变化不大等假象极易使故障信号被“湮没”，这种情况有别于箔式电容器的金属性短路，给电容器装置后备的继电保护造成困难。因此，干式高压自愈式并联电容器内部故障的继电保护是一个尚未解决的难题，而灵敏可靠的继电保护对于电容器的安全运行至关重要。
目前，1kV或以下电压等级电力系统所用的低压自愈式电容器常使用压力保护的方法，此保护方法主要是靠电容器外壳变形拉断内部电流连接片，从而切断电源，使电容器退出运行。但是高压并联电容器应用于6kV、10kV、35kV电压等级，如果内部采用拉断电流连接片的方式，断口的绝缘距离及其断口形状不能满足隔离高电压的要求, 断口间会复燃或重击穿，产生的高倍过电压会危害系统中的电气设备。因此，这种拉断式保护装置在高压自愈式并联电容器中不适用。
文献CN 107481856 A中公开了一种专用于高压自愈式电容器的故障信号增强器，当外壳膨胀超过一定的尺寸时故障信号增强器才动作，并且故障信号增强器放置在电容器的中间部位当高压自愈式电容器的故障点在外壳的四角时，故障信号增强器也存在动作延误的可能性。另外，这种产品结构也会影响高压自愈式电容器生产效率。
综上所述，受制于干式高压自愈式并联电容器材料、结构和工作原理的特殊性，其内部故障的保护除了本身具有的自愈性能外，其继电保护是安全运行需要解决的关键技术问题。
发明内容
针对电力系统并联电容器内部故障继电保护的要求，本发明提出高压自愈式电容器（以下简称“电容器”）用压力保护器。
本发明所采用的技术方案如下。
本发明提供一种高压自愈式电容器用压力保护器，电容器由箱壳、盖板、心子、填充的树脂、压力保护器和接线端子构成，压力保护器装设在电容器内部。
压力保护器主要由固定螺柱、保护器壳体、移动插销组件、固定电极组件、移动电极组件、第一固定螺栓和限位螺栓构成。保护器壳体为L形，其上部中间部分依次有深度2mm的圆形台阶槽、深度40mm的圆柱形空腔，圆形台阶槽与保护器壳体外表面有深度2mm的缺口，其四周共有4只纵向圆柱形通孔，其底部有一只U型槽并连接横向圆柱形通孔，空腔与横向圆柱形通孔之间有1只方孔，其材料为聚碳酸酯，并通过模具冲压而成一体。移动插销组件包括圆环、弹簧管、不锈钢垫片、插销本体和环氧垫片。固定电极组件包括固定电极本体、第二固定螺栓和固定引出导线。移动电极组件包括移动电极本体、可移动电极、内连接导线、弹簧、第三固定螺栓和移动引出导线。固定螺柱一端与盖板焊接在一起，另一端在保护器壳体的纵向圆柱形通孔中，通过第一固定螺栓固定。移动插销组件的圆环与盖板焊接在一起并卡圆形台阶槽中，移动插销组件的弹簧管、不锈钢垫片和环氧垫片均在保护器壳体的圆柱空腔中，插销本体通过方孔插入保护器壳体的横向圆柱形通孔中。固定电极组件的固定引出导线与电容器接线端子连接，其固定电极本体一端放置在保护器壳体的U型槽中，另一端与横向圆柱形通孔的一端通过螺纹配合连接。移动电极组件的可移动电极、内连接导线、弹簧放置在横向圆柱形通孔中，移动电极组件的移动电极本体部分放置在横向圆柱形通孔中并通过限位螺栓定位，移动电极组件的移动引出导线与电容器接线端子连接。
移动插销组件的圆环、弹簧管、不锈钢垫片依次通过焊接连成一体，不锈钢垫片和环氧垫片和插销本体通过螺纹配合连接并涂密封胶。圆环、弹簧管、不锈钢垫片的材料为不锈钢。插销本体的材料为环氧树脂，其上端为圆柱形，下端为长方体。
固定电极组件的固定电极本体和固定引出导线之间用第二固定螺栓紧固连接。固定电极本体材料为黄铜，其上端为正方体、中间为圆柱体、底部为带螺纹的圆柱体。固定引出导线采用绝缘多股镀锡软铜线。
移动电极组件的移动电极本体、套有压缩状弹簧的内连接导线和可移动电极依次通过第三固定螺栓紧固连接，移动电极本体和移动引出导线也通过第三固定螺栓紧固连接。可移动电极材料为黄铜。移动电极本体材料为黄铜，为T型圆柱体。移动引出导线采用绝缘多股镀锡软铜线。
固定螺柱材料为不锈钢，为外径8mm、内径M6螺纹的圆柱体。
第一固定螺栓和限位螺栓都采用内六角结构，螺纹M6。
在电容器正常运行情况下，可移动电极在横向圆柱形通孔中被插销本体阻挡，与对应的固定电极本体保持足够的绝缘距离，弹簧被压缩，压力保护器呈开路状态。当电容器发生故障，当电容器内部压力渐渐变大时，移动插销组件的弹簧管逐渐压缩，压力使插销本体向上慢慢移动，当压力达到某一设定值时，插销本体的底部与方孔底刚好部持平时，弹簧将被释放，迅速驱动移动电极靠向固定电极，压力保护器呈短路状态。
由于可移动电极与固定电极本体分别连接到电容器的两个出线端子上，从而使电容器端子间形成短路。这种金属性的可靠短路能使电容器组产生足够大的不平衡电压或电流，使后备的继电保护能顺利检测到，并驱动断路器动作，从而切除故障电容器装置，防止电容器爆裂造成事故。
本发明的有益效果是：根据干式高压自愈式并联电容器的材料、结构和特性，采用这种压力保护器，可解决自愈式电容器内部故障的继电保护技术难题，有效地避免事故的发生。
本发明结构简单，安装、使用方便，可满足电容器安全运行的要求。
附图说明
图1为本发明实施安装在电容器中的示意图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为固定螺柱的示意图。
图4为保护器壳体的示意图。
图5为图4的俯视图。
图6为移动插销组件的示意图。
图7为固定电极组件的示意图。
图8为移动电极组件的示意图。
图9为第一固定螺栓的示意图。
图10为限位螺栓的示意图。
图中，1– 箱壳；2 –盖板；3 –心子；4 –填充的树脂；5 –压力保护器；6 –接线端子；
51 –固定螺柱；52–保护器壳体；53–移动插销组件；54–固定电极组件；55–移动电极组件；56–第一固定螺栓；57 –限位螺栓；
531 –圆环；532 –弹簧管；533 –不锈钢垫片；534 –插销本体；535 –环氧垫片；
541 –固定电极本体；542 –第二固定螺栓；543 –固定引出导线；
551 –移动电极本体；552 –可移动电极；553–内连接导线；554 –弹簧；555 –第三固定螺栓；556 –移动引出导线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
在图1中可见：电容器由箱壳(1)、盖板(2)、心子(3)、填充的树脂(4)、压力保护器(5)和接线端子(6)构成，压力保护器装设在电容器内部，故障信号增强器(5)与电容器的两个接线端子(6)连接。
从图2~10中可见：压力保护器(5)主要由固定螺柱(51)、保护器壳体(52)、移动插销组件(53)、固定电极组件(54)、移动电极组件(55)、第一固定螺栓(56)和限位螺栓(57)构成；
保护器壳体(52)为L形，其上部中间部分依次有深度2mm的圆形台阶槽、深度40mm的圆柱形空腔，圆形台阶槽与保护器壳体(52)外表面有深度2mm的缺口，其四周共有4只纵向圆柱形通孔，其底部有一只U型槽并连接横向圆柱形通孔，空腔与横向圆柱形通孔之间有1只方孔，其材料为聚碳酸酯，并通过模具冲压而成一体；移动插销组件(53)包括圆环(531)、弹簧管(532)、不锈钢垫片(533)、插销本体(534)和 环氧垫片(535)；固定电极组件(54)包括固定电极本体(541)、第二固定螺栓(542)和固定引出导线(543)；移动电极组件(55)包括移动电极本体(551)、可移动电极(552)、内连接导线(553)、弹簧(554)、第三固定螺栓(555)和移动引出导线(556)；
固定螺柱(51)一端与盖板(2)焊接在一起，另一端在保护器壳体(52)的纵向圆柱形通孔中，通过第一固定螺栓(56)固定；移动插销组件(53)的圆环(531)与盖板(2)焊接在一起并卡在圆形台阶槽中，移动插销组件(53)的弹簧管(532)、不锈钢垫片(533)和环氧垫片(535)均在保护器壳体(52)的圆柱空腔中，插销本体(534)通过方孔插入保护器壳体(52)的横向圆柱形通孔中；固定电极组件(54)的固定引出导线(543)与电容器接线端子(6)连接，其固定电极本体(541)一端放置在保护器壳体(52)的U型槽中，另一端与横向圆柱形通孔的一端通过螺纹配合连接；移动电极组件(55)的可移动电极(552)、内连接导线(553)、弹簧(554)放置在横向圆柱形通孔中，移动电极组件(55)的移动电极本体(551)部分放置在横向圆柱形通孔中并通过限位螺栓(7)定位，移动电极组件(55)的移动引出导线(556)与电容器接线端子连接；
移动插销组件(53)的圆环(531)、弹簧管(532)、不锈钢垫片(533)依次通过焊接连成一体，不锈钢垫片(533)和环氧垫片(535)和插销本体(534)通过螺纹配合连接并涂密封胶。圆环(531)、弹簧管(532)、不锈钢垫片(533)的材料为不锈钢。插销本体(534)的材料为环氧树脂，其上端为圆柱形，下端为长方体；
固定电极组件(54)的固定电极本体(541)和固定引出导线(543)之间用第二固定螺栓(542)紧固连接。固定电极本体(541)材料为黄铜，其上端为正方体、中间为圆柱体、底部为带螺纹的圆柱体；固定引出导线(543)采用绝缘多股镀锡软铜线；
移动电极组件(55)的移动电极本体(551)、套有压缩状弹簧(554)的内连接导线(553)和可移动电极(552)依次通过第三固定螺栓(555)紧固连接，移动电极本体(551)和移动引出导线(556)也通过第三固定螺栓(555)紧固连接；可移动电极(552)材料为黄铜；移动电极本体(551)材料为黄铜，为T型圆柱体。移动引出导线(556)采用绝缘多股镀锡软铜线。
固定螺柱(1)材料为不锈钢，为外径8mm、内径M6螺纹的圆柱体。
第一固定螺栓(6)和限位螺栓(7)都采用内六角结构，螺纹M6。
在电容器正常运行情况下，可移动电极(552)在横向圆柱形通孔中被插销本体(534)阻挡，与对应的固定电极本体(541)保持足够的绝缘距离，弹簧(554)被压缩，压力保护器(5)呈开路状态。当电容器发生故障，当电容器内部压力渐渐变大时，移动插销组件(53)的弹簧管(532)逐渐压缩，压力使插销本体(534)向上慢慢移动，当压力达到某一设定值时，插销本体(534)的底部与方孔底刚好部持平时，弹簧(554)将被释放，迅速驱动移动电极(552)靠向固定电极(54)，压力保护器(5)呈短路状态。
由于移动电极组件(55)与固定电极组件(54)分别连接到电容器的两个接线端子(6)上，从而使电容器端子间形成短路。这种金属性的可靠短路能使电容器组产生足够大的不平衡电压或电流，使后备的继电保护能顺利检测到，并驱动断路器动作，从而切除故障电容器装置，防止电容器爆裂造成事故。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种高压自愈式电容器用压力保护器，所述压力保护器装设在高压自愈式电容器内部，所述压力保护器的特征在于：所述压力保护器主要由固定螺柱、保护器壳体、移动插销组件、固定电极组件、移动电极组件、第一固定螺栓和限位螺栓构成；所述保护器壳体为L形，其上部中间部分依次有深度2mm的圆形台阶槽、深度2mm的圆柱形空腔，圆形台阶槽与保护器壳体外表面有深度2mm的缺口，其四周共有4只纵向圆柱形通孔，其底部有一只U型槽并连接横向圆柱形通孔，空腔与横向圆柱形通孔之间有1只方孔，其材料为聚碳酸酯，并通过模具冲压而成一体；所述移动插销组件包括圆环、弹簧管、不锈钢垫片、插销本体和环氧垫片；所述固定电极组件包括固定电极本体、第二固定螺栓和固定引出导线；所述移动电极组件包括移动电极本体、可移动电极、内连接导线、弹簧、第三固定螺栓和移动引出导线；所述固定螺柱一端与盖板焊接在一起，另一端在保护器壳体的纵向圆柱形通孔中，通过第一固定螺栓固定；所述移动插销组件的圆环与盖板焊接在一起并卡在圆形台阶槽中，移动插销组件的弹簧管、不锈钢垫片和环氧垫片均在保护器壳体的圆柱空腔中，插销本体通过方孔插入保护器壳体的横向圆柱形通孔中；所述固定电极组件的固定引出导线与电容器接线端子连接，其固定电极本体一端放置在保护器壳体的U型槽中，另一端与横向圆柱形通孔的一端通过螺纹配合连接；所述移动电极组件的可移动电极、内连接导线、弹簧放置在横向圆柱形通孔中，移动电极组件的移动电极本体部分放置在横向圆柱形通孔中并通过限位螺栓定位，移动电极组件的移动引出导线与电容器接线端子连接。
2.根据权利要求1所述的高压自愈式电容器用压力保护器，其特征在于：所述移动插销组件的圆环、弹簧管、不锈钢垫片依次通过焊接连成一体，不锈钢垫片和环氧垫片和插销本体通过螺纹配合连接并涂密封胶；圆环、弹簧管、不锈钢垫片的材料为不锈钢；插销本体的材料为环氧树脂，其上端为圆柱形，下端为长方体。
3.根据权利要求1所述的高压自愈式电容器用压力保护器，其特征在于：所述固定电极组件的固定电极本体和固定引出导线之间用第二固定螺栓紧固连接；所述固定电极本体材料为黄铜，其上端为正方体、中间为圆柱体、底部为带螺纹的圆柱体；所述固定引出导线采用绝缘多股镀锡软铜线。
4.根据权利要求1所述的高压自愈式电容器用压力保护器，其特征在于：所述移动电极组件的移动电极本体、套有压缩状弹簧的内连接导线和可移动电极依次通过第三固定螺栓紧固连接，移动电极本体和移动引出导线也通过第三固定螺栓紧固连接；所述可移动电极材料为黄铜；所述移动电极本体材料为黄铜，为T型圆柱体；所述移动引出导线采用绝缘多股镀锡软铜线。
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