CN115295309A - 一种用于35kV电力系统的高压自愈式并联电容器的结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于35kV电力系统的高压自愈式并联电容器的结构，高压自愈式并联电容器的结构由第一支柱绝缘子、第一绝缘台架、第一高压自愈式并联电容器单元组、第二支柱绝缘子、第二绝缘台架、第二高压自愈式并联电容器单元组、第三绝缘台架、第三高压自愈式并联电容器单元组和连接母线构成。本发明结构简单，安装使用方便，可以满足装置在户内外环境条件下长期安全、稳定、可靠工作的要求。
Description
技术领域
本发明涉及电力电容器领域，尤其涉及一种用于35kV电力系统的高压自愈式并联电容器的结构。
背景技术
到目前为止，成功应用于电力系统的高压并联电容器都是油浸的结构，其固体介质采用聚丙烯薄膜，极板为铝箔，简称“油浸箔式电容器”。其特点为：电容器单台容量大，有功损耗小，发热量低，运行稳定。缺点是箱壳内充满绝缘油，一旦内部发生严重故障引发箱壳爆裂，容易引起火灾，造成重大事故，这种事故并不鲜见，可见运行安全性一直是这种电容器存在的隐患。该缺陷限制了这类电容器在重要场合如城市地下变电站、大型建筑的户内变电站及重点防火场所的应用。
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。干式电容器在带电的心子和外壳之间存在一个特别困难的绝缘问题。根据规定的绝缘水平，在电容器例行试验时，一台应用于35kV系统的电容器，其端子与外壳之间必须施加95kV的工频交流电压，历时1mim；在型式试验中，端子与外壳之间须施加125kV（峰值）的标准雷电冲击电压。对于传统的油浸箔式电容器，心子与外壳之间的绝缘层较厚，通过这些试验没有多大困难。而在干式系统中，由于心子至外壳需要有良好的热传导性能，其间的绝缘层不能太厚，但又必须要达到足够的绝缘强度，两者很难兼顾，要满足上述绝缘水平是非常困难的。另外，灌封的树脂中，不可避免地残存气泡，要达到极对壳局部放电的要求，也比在绝缘油浸渍系统中困难得多。
因此，干式高压自愈式并联电容器，受困于技术和结构的特殊性，目前还没有很好解决的关键技术之一，电容器的绝缘、接线结构就成为这类干式电容器研发所需攻克的关键点。
发明内容
为了解决上述关键技术问题，本发明一种用于35kV电力系统的高压自愈式并联电容器的结构。
本发明所采用的技术方案如下。
本发明提供一种用于35kV电力系统的高压自愈式并联电容器的结构，高压自愈式并联电容器的结构主要由第一支柱绝缘子、第一绝缘台架、第一高压自愈式并联电容器单元组、第二支柱绝缘子、第二绝缘台架、第二高压自愈式并联电容器单元组、第三绝缘台架、第三高压自愈式并联电容器单元组和连接母线构成。
第一绝缘台架由第一角钢、第二角钢和第三角钢组成。第一高压自愈式并联电容器单元组由4只高压自愈式并联电容器单元和连接导线组成。第二绝缘台架由第四角钢、第五角钢和第六角钢组成。第二高压自愈式并联电容器单元组由4只高压自愈式并联电容器单元和连接导线组成组成。第三绝缘台架由第七角钢、第八角钢和第九角钢组成。
第一高压自愈式并联电容器单元组由4只高压自愈式并联电容器单元和连接导线组成。第二高压自愈式并联电容器单元组由4只高压自愈式并联电容器单元和连接导线组成组成。第三高压自愈式并联电容器单元组由4只高压自愈式并联电容器单元组成。
第一支柱绝缘子底部与安装水平面通过螺栓固定连接，第一绝缘台架底部与4只第一支柱绝缘子的顶部通过螺栓固定连接，第一绝缘台架、4只第二支柱绝缘子、第二绝缘台架依次竖直叠放并依次通过螺栓固定，第二绝缘台架、4只第二支柱绝缘子、第三绝缘台架依次竖直叠放并依次通过螺栓固定，第一高压自愈式并联电容器单元组通过螺栓固定在第一绝缘台架上，第二高压自愈式并联电容器单元组通过螺栓固定在第二绝缘台架上，第三高压自愈式并联电容器单元组通过螺栓固定在第三绝缘台架上。第一高压自愈式并联电容器单元组与第二高压自愈式并联电容器单元组之间通过连接母线连接。第二高压自愈式并联电容器单元组与第三高压自愈式并联电容器单元组之间通过连接母线连接。
第一高压自愈式并联电容器单元组的4只高压自愈式并联电容器单元从左向右依次连接成4串结构，其2串位置与第一绝缘台架连接。
第二高压自愈式并联电容器单元组的4只高压自愈式并联电容器单元从右向左依次连接成4串结构，其2串位置与第二绝缘台架连接。
第三高压自愈式并联电容器单元组的4只高压自愈式并联电容器单元从右向左依次连接成4串结构，其2串位置与第三绝缘台架连接。
第一绝缘台架为第一角钢、第二角钢和第三角钢各4根焊接而成的长方体结构，第一角钢上预留有与高压自愈式并联电容器单元连接的安装孔，第三角钢预留有分别与第一支柱绝缘子、第二支柱绝缘子连接的安装孔。
第二绝缘台架为第四角钢、第五角钢和第六角钢各4根焊接而成的长方体结构，第四角钢上预留有与高压自愈式并联电容器单元连接的安装孔，第六角钢预留有与第二支柱绝缘子连接的安装孔。
第三绝缘台架为第七角钢、第八角钢和第九角钢各4根焊接而成的长方体结构，第七角钢上预留有与高压自愈式并联电容器单元连接的安装孔，第九角钢预留有与第二支柱绝缘子连接的安装孔。
第一高压自愈式并联电容器单元组最右边的高压自愈式并联电容器单元的上端子与第二高压自愈式并联电容器单元组最右边的高压自愈式并联电容器单元的下端子连接。第二高压自愈式并联电容器单元组最左边的高压自愈式并联电容器单元的上端子与第三高压自愈式并联电容器单元组最左边的高压自愈式并联电容器单元的下端子。第一高压自愈式并联电容器单元组最左边的高压自愈式并联电容器单元的下端子可以与外部设备连接。第三高压自愈式并联电容器单元组最右边的高压自愈式并联电容器单元的上端子可以与外部设备连接。从而，高压自愈式并联电容器单元12串结构等效为用于35kV电力系统的高压自愈式并联电容器。
高压自愈式并联电容器单元由箱壳、盖板、心子、填充的树脂、故障保护器和接线端子构成，故障保护器装设在电容器单元内部。高压自愈式并联电容器单元的额定电压为1.862kV或2.02kV，单元的额定容量可以为83.4kvar、139kvar、167kvar、223kvar，从而对应用于35kV电力系统的高压自愈并联电容器的额定电压为38.5/
kV或42/ 
kV，其对应的容量分为1002kvar、1668kvar、2004kvar、2676 kvar，三相装置的容量分别为3006kvar、5004 kvar、6012kvar、8028 kvar。如果三相装置容量需求大于8028kvar，可用上述容量并联。
进一步地，第一支柱绝缘子为棒形，选用额定电压72.5kV。
进一步地，第二支柱绝缘子为棒形，选用额定电压24kV。
进一步地，高压自愈式并联电容器单元的箱壳宽度为91mm。
进一步地，高压自愈式并联电容器单元的心子长度为77mm。
进一步地，第一角钢、第二角钢、第三角钢、第四角钢、第五角钢、第六角钢、第七角钢、第八角钢、第九角钢均为5号角钢，第一角钢、第四角钢、第七角钢的长度相同，第二角钢、第五角钢、第八角钢的长度相同，第三角钢、第六角钢、第九角钢的长度相同。
进一步地，高压自愈式并联电容器单元采用绝缘和阻燃性能良好的树脂充填，通过提高真空浇注的真空度和延长浇注的时间，尽可能消除充填树脂中所含的气泡，填充的树脂的厚度控制不大于4mm，缩短元件内部热量外传的路径，同时也达到足够的绝缘强度。
进一步地，当某只高压自愈式并联电容器单元内部故障时，达到一定程度时，其内部故障保护器工作，而使高压自愈式并联电容器单元端子间形成短路。这种金属性的可靠短路能使高压自愈式并联电容器单元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。
本发明的高压自愈式并联电容器结构通过电容器例行试验和型式试验。例行试验时，其端子与外壳之间施加95kV的工频交流电压，历时1mim，无击穿和闪络；型式试验时，端子与外壳之间通过施加125kV（峰值）的标准雷电冲击电压。
本发明的有益效果是：根据干式高压自愈式并联电容器的使用场合，整体结构合理设计，降低端子与外壳之间所需耐受的电压，将高压自愈式并联电容器单元组装设在绝缘台架上，高压自愈式并联电容器单元之间的相间绝缘和对地绝缘主要由支柱绝缘子承担；同时还利于高压自愈式并联电容器单元的散热，有利于降低其心子的元件电压、改善局部放电性能；又能解决高压自愈式并联电容器极对壳绝缘、故障保护的难题。
本发明结构简单，安装使用方便，可以满足装置在户内外环境条件下长期安全、稳定、可靠工作的要求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的左侧视图。
图3为图1的俯视图。
图4为第一绝缘台架的结构示意图。
图5为高压自愈式并联电容器单元的结构示意图。
图6为第二绝缘台架的结构示意图。
图7为第三绝缘台架的结构示意图。
图8为本发明的原理示意图。
图9为图8的应用示意图。
图中，1-第一支柱绝缘子；2 –第一绝缘台架；3-第一高压自愈式并联电容器单元组；4-第二支柱绝缘子；5-第二绝缘台架；6-第二高压自愈式并联电容器单元组；7-第三绝缘台架；8-第三高压自愈式并联电容器单元组；9-连接母线；
21-第一角钢；22-第二角钢；23-第三角钢；
31-高压自愈式并联电容器单元；32-连接导线；
51--第四角钢；52--第五角钢；53--第六角钢；
71--第七角钢；72--第八角钢；73--第九角钢；
311-箱壳；312-盖板；313-心子；314-填充的树脂；315-故障保护器；316-接线端子。
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。
从图1~图9可知：
高压自愈式并联电容器的结构主要由第一支柱绝缘子(1)、第一绝缘台架(2)、第一高压自愈式并联电容器单元组(3)、第二支柱绝缘子(4)、第二绝缘台架(5)、第二高压自愈式并联电容器单元组(6)、第三绝缘台架(7)、第三高压自愈式并联电容器单元组(8)和连接母线(9)构成(9)；
第一高压自愈式并联电容器单元组(3)由4只高压自愈式并联电容器单元(31)和连接导线(32)组成。第二高压自愈式并联电容器单元组(6)由4只高压自愈式并联电容器单元(31)和连接导线(32)组成。第三高压自愈式并联电容器单元组(8)由4只高压自愈式并联电容器单元(31)和连接导线(32)组成；
第一支柱绝缘子(1)底部与安装水平面通过螺栓固定连接，第一绝缘台架(2)底部与4只第一支柱绝缘子(1)的顶部通过螺栓固定连接，第一绝缘台架(2)、4只第二支柱绝缘子(4)、第二绝缘台架(5)依次竖直叠放并依次通过螺栓固定，第二绝缘台架(5)、4只第二支柱绝缘子(4)、第三绝缘台架(7)依次竖直叠放并依次通过螺栓固定，第一高压自愈式并联电容器单元组(3)通过螺栓固定在第一绝缘台架(2)上，第二高压自愈式并联电容器单元组(6)通过螺栓固定在第二绝缘台架(5)上，第三高压自愈式并联电容器单元组(8)通过螺栓固定在第三绝缘台架(7)上。第一高压自愈式并联电容器单元组(3)与第二高压自愈式并联电容器单元组(6)之间通过连接母线(9)连接。第二高压自愈式并联电容器单元组(6)与第三高压自愈式并联电容器单元组(8)之间通过连接母线(9)连接。
第一高压自愈式并联电容器单元组(3)的4只高压自愈式并联电容器单元(31)用连接导线(32)从左向右依次连接成4串结构，其2串位置与第一绝缘台架(2)用连接导线(32)连接。
第二高压自愈式并联电容器单元组(6)的4只高压自愈式并联电容器单元(31)用连接导线(32)从右向左依次连接成4串结构，其2串位置与第二绝缘台架(5)用连接导线(32)连接。
第三高压自愈式并联电容器单元组(8)的4只高压自愈式并联电容器单元(31)用连接导线(32)从右向左依次连接成4串结构，其2串位置与第三绝缘台架(8) 用连接导线(32)连接。
第一绝缘台架(2)为第一角钢(21)、第二角钢(22)和第三角钢(23)各4根焊接而成的长方体结构，第一角钢上(21)预留有与高压自愈式并联电容器单元(31)连接的安装孔，第三角钢(23)预留有分别与第一支柱绝缘子(1)、第二支柱绝缘子(4)连接的安装孔。
第二绝缘台架(5)为第四角钢(51)、第五角钢(52)和第六角钢(53)各4根焊接而成的长方体结构，第四角钢(51)上预留有与高压自愈式并联电容器单元(31)连接的安装孔，第六角钢预留有与第二支柱绝缘子(4)连接的安装孔。
第三绝缘台架(7)为第七角钢(71)、第八角钢(72)和第九角钢(73)各4根焊接而成的长方体结构，第七角钢(71)上预留有与高压自愈式并联电容器单元(31)连接的安装孔，第九角钢(73)预留有与第二支柱绝缘子(4)连接的安装孔。
第一高压自愈式并联电容器单元组(3)最右边的高压自愈式并联电容器单元(31)的上端子与第二高压自愈式并联电容器单元组(6)最右边的高压自愈式并联电容器单元(31)的下端子用连接母线(9)连接。第二高压自愈式并联电容器单元组(6)最左边的高压自愈式并联电容器单元(31)的上端子与第三高压自愈式并联电容器单元组(8)最左边的高压自愈式并联电容器单元(31)的下端子。第一高压自愈式并联电容器单元组(3)最左边的高压自愈式并联电容器单元(31)的下端子可以与外部设备连接；第三高压自愈式并联电容器单元组(8)最右边的高压自愈式并联电容器单元(31)的上端子可以与外部设备连接。从而，高压自愈式并联电容器单元(31)12串结构等效为用于35kV电力系统的高压自愈式并联电容器。
高压自愈式并联电容器单元(31)由箱壳(311)、盖板(312)、心子(313)、填充的树脂(314)、故障保护器(315)和接线端子(316)构成，故障保护器(315)装设在高压自愈式并联电容器单元(31)内部。高压自愈式并联电容器单元(31)的额定电压为1.862kV或2.02kV，高压自愈式并联电容器单元(31)的额定容量可以为83.4kvar、139kvar、167kvar、223kvar，从而对应用于35kV电力系统的高压自愈并联电容器的额定电压为38.5/
kV或42/ 
kV，其对应的容量分为1002kvar、1668kvar、2004kvar、2676kvar，三相装置的容量分别为3006kvar、5004kvar、6012kvar、8028kvar。如果三相装置容量需求大于8028kvar，可用上述容量并联。
进一步地，第一支柱绝缘子(1)为棒形，选用额定电压72.5kV。
进一步地，第二支柱绝缘子(4)为棒形，选用额定电压24kV。
进一步地，高压自愈式并联电容器单元(31)的箱壳(311)宽度为91mm。
进一步地，高压自愈式并联电容器单元(31)的心子(313)长度为77mm。
进一步地，第一角钢(21)、第二角钢(22)、第三角钢(23)、第四角钢(51)、第五角钢(52)、第六角钢(53)、第七角钢(71)、第八角钢(72)、第九角钢(73)均为5号角钢，第一角钢(21)、第四角钢(51)、第七角钢(71)的长度相同，第二角钢(22)、第五角钢(52)、第八角钢(72)的长度相同，第三角钢(23)、第六角钢(53)、第九角钢(73)的长度相同。
进一步地，高压自愈式并联电容器单元(31)采用绝缘和阻燃性能良好的树脂充填，通过提高真空浇注的真空度和延长浇注的时间，尽可能消除充填树脂中所含的气泡，填充的树脂(314)的厚度控制不大于4mm，缩短元件内部热量外传的路径，同时也达到足够的绝缘强度。
当某只高压自愈式并联电容器单元(31)内部故障时，达到一定程度时，其内部故障保护器(315)工作，而使高压自愈式并联电容器单元(31)的端子(316)间形成短路。这种金属性的可靠短路能使高压自愈式并联电容器单元组(31)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。
设定高压自愈式并联电容器单元(31)的容值为C11，第一高压自愈式并联电容器单元组(3)的容值C1=C11/4，第二高压自愈式并联电容器单元组(6)的容值C2=C11/4，第三高压自愈式并联电容器单元组(8)的容值C3=C11/4，高压自愈式并联电容器的容值C=C11/12。
假设，某相的1只高压自愈式并联电容器单元(31)内部故障时并形成短路，即时第三高压自愈式并联电容器单元组(8)的容值C3=C11/3，高压自愈式并联电容器的容值C3=C11/3，高压自愈式并联电容器的容值C=C11/11。这样，故障相的与正常运行其他两相容值差产生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。
本发明的高压自愈式并联电容器结构通过电容器例行试验和型式试验。例行试验时，其端子与外壳之间施加95kV的工频交流电压，历时1mim，无击穿和闪络；型式试验时，端子与外壳之间通过施加125kV（峰值）的标准雷电冲击电压。
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 (5)
1.一种用于35kV电力系统的高压自愈式并联电容器的结构，所述高压自愈式并联电容器的结构的特征在于：所述高压自愈式并联电容器的结构主要由第一支柱绝缘子、第一绝缘台架、第一高压自愈式并联电容器单元组、第二支柱绝缘子、第二绝缘台架、第二高压自愈式并联电容器单元组、第三绝缘台架、第三高压自愈式并联电容器单元组和连接母线构成；所述第一绝缘台架由第一角钢、第二角钢和第三角钢组成；所述第一高压自愈式并联电容器单元组由4只高压自愈式并联电容器单元和连接导线组成；所述第二绝缘台架由第四角钢、第五角钢和第六角钢组成；所述第二高压自愈式并联电容器单元组由4只高压自愈式并联电容器单元和连接导线组成组成；所述第三绝缘台架由第七角钢、第八角钢和第九角钢组成;所述第三高压自愈式并联电容器单元组由4只高压自愈式并联电容器单元组成；所述第一支柱绝缘子底部与安装水平面通过螺栓固定连接，所述第一绝缘台架底部与4只第一支柱绝缘子的顶部通过螺栓固定连接，所述第一绝缘台架、4只第二支柱绝缘子、第二绝缘台架依次竖直叠放并依次通过螺栓固定，所述第二绝缘台架、4只第二支柱绝缘子、第三绝缘台架依次竖直叠放并依次通过螺栓固定，所述第一高压自愈式并联电容器单元组通过螺栓固定在第一绝缘台架上，所述第二高压自愈式并联电容器单元组通过螺栓固定在第二绝缘台架上，所述第三高压自愈式并联电容器单元组通过螺栓固定在第三绝缘台架上; 所述第一高压自愈式并联电容器单元组与第二高压自愈式并联电容器单元组之间通过连接母线连接; 所述第二高压自愈式并联电容器单元组与第三高压自愈式并联电容器单元组之间通过连接母线连接。
2.根据权利要求1所述的用于35kV电力系统的高压自愈式并联电容器的结构，其特征在于：
所述第一高压自愈式并联电容器单元组由4只高压自愈式并联电容器单元从左向右依次连接成4串结构。
3.根据权利要求1所述的用于35kV电力系统的高压自愈式并联电容器的结构，其特征在于：
所述第二高压自愈式并联电容器单元组由4只高压自愈式并联电容器单元从右向左依次连接成4串结构。
4.根据权利要求1所述的用于35kV电力系统的高压自愈式并联电容器的结构，其特征在于：
所述第三高压自愈式并联电容器单元组由4只高压自愈式并联电容器单元从右向左依次连接成4串结构。
5.根据权利要求1所述的用于35kV电力系统的高压自愈式并联电容器的结构，其特征在于：所述高压自愈式并联电容器单元由箱壳、盖板、心子、填充的树脂、故障保护器和接线端子构成，故障保护器装设在电容器单元内部。
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