CN213519620U - 一种防爆集合式电容器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种防爆集合式电容器，所述电容器包括：电容器油箱外壳、电容器元件组、电容器框架和至少两个压力释放装置；其中，所述电容器元件组和电容器框架位于所述电容器油箱外壳的内部，所述电容器油箱外壳内部填充有天然酯绝缘油，所述电容器元件组和电容器框架浸设于所述天然酯绝缘油中；所述电容器框架，包括多个电位独立的绝缘平台，所述绝缘平台用于放置所述电容器元件组；所述电容器元件组，包括：多条并联的支路，每条支路包括多个串联的电容器构件，每个电容器构件包括多个并联的电容器单元，多个串联的电容器构件均匀地设置于多个绝缘平台上；多个压力释放装置对称设置于所述电容器油箱外壳的顶端，用于释放电容器内部的压力。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电容器技术领域，并且更具体地，涉及一种防爆集合式电容器。
背景技术
从上世纪八十年代中后期开始，全膜电容器逐渐替代了膜纸复合介质产品，全膜产品较膜纸复合产品故障率低，且体积小、重量轻、介损低，提高了产品的可靠性。目前我国在运的集合式电容器均采用全膜介质，全膜、充油的集合式电容器已成为并联补偿电容器的主导产品。
集合式电容器由多个带不锈钢外壳的电容器单元组成，电容器单元是全密封的，其内部主要包括多个装有内熔丝的小电容元件和液体浸渍剂 (一般为苄基甲苯)。电容器单元按设计要求并联和串联联接成集合式电容器主体，固定在支架上。集合式电容器主体装进大油箱，注满绝缘油 (一般为矿物绝缘油)，组成集合式电容器。集合式电容器内绝缘油的作用是通过油流循环对电容器单元进行散热，同时利用良好的电气性能形成高电位导体在电容器单元与油箱外壳之间起绝缘作用。
现有的集合式电容器外观类似油浸式电力变压器，油箱侧壁挂装片式散热器以加强油箱内部的散热效率，油箱顶盖安装有套管，把集合式电容器内部的导线引出，油箱上分安装有储油柜，横放于油箱上方，用管道与油箱连接。当集合式电容器内部的绝缘油热胀时，绝缘油由油箱流向储油柜；当绝缘油冷缩时，绝缘油由储油柜流向集合式电容器的油箱。储油柜侧面装有油位计，以显示储油柜内部的绝缘油油位。
当前广泛应用的集合式电容器油箱内部注入的是矿物绝缘油(俗称“变压器油”)，矿物绝缘油，是从石油中提炼精制的液体绝缘材料。矿物绝缘油具有价格较低、性能均衡、应用经验丰富的优点，但也有易燃、易爆等安全方面的不足；此外，矿物绝缘油不可再生，不易生物降解，泄露后对环境造成污染，环保性较差。
发明内容
本实用新型提出一种防爆集合式电容器，以解决如何提高集合式电容器安全的问题。
为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，提供了一种防爆集合式电容器，所述电容器包括：电容器油箱外壳、电容器元件组、电容器框架和至少两个压力释放装置；其中，
所述电容器元件组和电容器框架位于所述电容器油箱外壳的内部，所述电容器油箱外壳内部填充有天然酯绝缘油，所述电容器元件组和电容器框架浸设于所述天然酯绝缘油中；
所述电容器框架，包括多个电位独立的绝缘平台，所述绝缘平台用于放置所述电容器元件组；
所述电容器元件组，包括：多条并联的支路，每条支路包括多个串联的电容器构件，每个电容器构件包括多个并联的电容器单元，多个串联的电容器构件均匀地设置于多个绝缘平台上；
多个压力释放装置对称设置于所述电容器油箱外壳的顶端，用于均匀地释放所述电容器内部的压力。
优选地，其中多个压力释放装置对称设置于所述电容器油箱外壳的顶端。
优选地，其中所述电容器元件组上并联有放电电阻，且每个电容器单元串联有一个熔丝，每个熔丝的一端与电容器单元相连接，另一端焊接在熔丝焊接板上。
优选地，其中所述电容器还包括：
温度传感器，用于获取所述电容器油箱外壳内部的温度；
压力传感器，用于获取所述电容器油箱外壳内部的压力。
优选地，其中所述电容器还包括：
控制器，用于根据电容器油箱外壳内部的温度和压力确定所述电容器是否存在异常，并当所述电容器存在异常时发送告警信息至控制远端。
优选地，其中所述电容器元件组外包裹有绝缘外包封。
优选地，其中所述电容器油箱外壳的顶部固定有供引线穿出的多个出线套管，引线穿出电容器元件组的绝缘外包封。
优选地，其中所述出线套管为一体式压接套管。
本实用新型提供了一种防爆集合式电容器，采用环保、可再生的天然酯绝缘油替代矿物绝缘油用于集合式电容器，电容器内部的电容器单元采用物理隔离和电气隔离二种方式进行隔离，有效降低了电容器单元发生故障时，电容器的爆破能量，可大幅提高集合式电容器的环保水平和防火防爆安全性，扩大集合式电容器的应用范围。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本实用新型的示例性实施方式：
图1为根据本实用新型实施方式的防爆集合式电容器100的结构示意图；
图2为根据本实用新型实施方式的电容器单元组的结构示意图；
图3为根据本实用新型实施方式的防爆集合式电容器的示例图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本实用新型的示例性实施方式，然而，本实用新型可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本实用新型，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本实用新型的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本实用新型的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本实用新型实施方式的防爆集合式电容器100的结构示意图。如图1所示，本实用新型实施方式提供的防爆集合式电容器，采用环保、可再生的天然酯绝缘油替代矿物绝缘油用于集合式电容器，电容器内部的电容器单元采用物理隔离和电气隔离二种方式进行隔离，有效降低了电容器单元发生故障时，电容器的爆破能量，可大幅提高集合式电容器的环保水平和防火防爆安全性，扩大集合式电容器的应用范围。本实用新型实施方式提供的防爆集合式电容器100，包括：电容器油箱外壳101、电容器元件组102、电容器框架103和至少两个压力释放装置104。
优选地，所述电容器元件组102和电容器框架103位于所述电容器油箱外壳101的内部，所述电容器油箱外壳内部填充有天然酯绝缘油，所述电容器元件组和电容器框架浸设于所述天然酯绝缘油中。
天然酯绝缘油(俗称植物绝缘油)作为一种环保型绝缘介质，可再生、可生物降解，绿色环保，具有优异的阻燃性(闪点高于300℃)和电气性能(相对介电常数为矿物绝缘油的1.5倍左右，击穿电压约为 70kV～80kV)，采用天然酯绝缘油替代矿物绝缘油用于集合式电容器可有提高集合式电容器的环保水平和防火安全性，效缓解石油资源紧缺和环境日益恶化的生存压力。
因此，在本实用新型的实施方式中，采用大豆油、菜籽油、茶籽油、葵花籽油、棕榈油等为原材料经过精炼改性制备而来的天然酯绝缘油，替代矿物绝缘油用于集合式电容器。采用的天然酯绝缘油具有可再生和可降解的特性，发生泄漏后对环境不会造成污染，可大幅提高集合式电容器的环保水平和应用范围，不仅可应用于常规场所，还可以应用于农田、水源地、生态保护区等等环保要求较高的地区。另外，当前集合式电容器内一般注入矿物绝缘油，矿物绝缘油的闪点在150℃左右，燃点约为168℃；而天然酯绝缘油闪点为318℃、燃点为334℃，天然酯绝缘油的闪点、燃点约为矿物绝缘油的两倍，在同样的温度、氧气条件下，天然酯绝缘油相对矿物绝缘油更不易燃。天然酯绝缘油与矿物绝缘油相比，饱和蒸汽气压和挥发量更低，更不易被引燃。在火灾状态下，沸点越低的物质越容易迅速形成过大的蒸汽气压而导致容器破裂，使得火灾扩大，本实用新型采用的天然酯绝缘油沸点比矿物绝缘油高约100℃，大幅降低集合式电容器故障时破裂风险；本实用新型采用的天然酯绝缘油燃点300℃以上，达到难燃绝缘油的标准，具有难燃和自熄特性，即使集合式电容器油箱破裂，泄漏的天然酯绝缘油也会自熄而不至于引起大的火灾事故，可从本质上提高集合式电容器的防火防爆性能。
优选地，所述电容器框架102，包括多个电位独立的绝缘平台，所述绝缘平台用于放置所述电容器元件组。
优选地，所述电容器元件组103，包括：多条并联的支路，每条支路包括多个串联的电容器构件，每个电容器构件包括多个并联的电容器单元，多个串联的电容器构件均匀地设置于多个绝缘平台上。
优选地，其中所述电容器元件组上并联有放电电阻，且每个电容器单元串联有一个熔丝，每个熔丝的一端与电容器单元相连接，另一端焊接在熔丝焊接板上。
在本实用新型的实施方式中，对电容器内部的电容器单元采用物理隔离和电气隔离二种技术措施进行隔离，以增强电容器的防爆性能。首先物理隔离是将安装电容器单元的框架分为多个相互绝缘的平台，电容器单元分别放置在各个绝缘平台上，通过分组来有效降低电容器单元直接并联的容量；其次电气隔离是对平台上的电容器单元串并联接线进行优化，采用“先并联再串联”的方式，先将少数电容器单元并联后在串联组成一条支路，然后将多条支路进行并联形成整台紧凑型并联电容器的电气回路，各支路之间不再横联，以最大限度减少电容器单元直接并联台数。通过上述方法可有效地将爆破能量限制在标准要求限值以内，保证电容器的安全运行。
图2为根据本实用新型实施方式的电容器单元组的结构示意图。如图 2所示，在本实用新型的实施方式中，该电容器由128台BAM9.11-625-1 型电容器单元组成，电容器单元的串并联方式为8串16并，若不采取隔离措施，若仅16台电容器单元直接并联容量将达到10000kvar，远远超过了 3900kvar最大允许并联电容器容量。为满足电容器爆破能量要求，将电容器框架1分成四个绝缘平台2，128台电容器单元1平均分成4组，每组 32台，分别安装在绝缘平台2上，四个绝缘平台2的电位是互相独立的，这样对四组电容器单元实现了物理隔离。在电气接线上，每二台电容器单元1并联再与另二台并联的电容器单元串联组成一条支路，每个平台上共有8条支路，上级平台的支路分别与下级平台上对应的支路进行连接，则整台电容器包含8条并联的电气支路，组成8串16并电气回路。通过计算，当一台电容器单元发生极间绝缘击穿并对外壳击穿这样的极端故障情况时，注入故障电容器单元的能量为11.85kW·s，小于15kW·s的规定值，可以避免电容器爆裂事故的发生。
优选地，其中所述电容器元件组外包裹有绝缘外包封。
优选地，多个压力释放装置104对称地设置于所述电容器油箱外壳的顶端，用于均匀地释放所述电容器内部的压力。
优选地，其中多个压力释放装置对称设置于所述电容器油箱外壳的顶端。
在本实用新型的实施方式中，为了提高集合式电容器的防火、防爆性能，在油箱顶部对角线位置加装多个套压力释放装置，当集合式电容器内部出现放电等较大能量的故障时，油箱内部的压力可以通过压力释放阀进行释放，避免油箱爆裂。
优选地，其中所述电容器还包括：
温度传感器，用于获取所述电容器油箱外壳内部的温度；
压力传感器，用于获取所述电容器油箱外壳内部的压力。
优选地，其中所述电容器还包括：
控制器，用于根据电容器油箱外壳内部的温度和压力确定所述电容器是否存在异常，并当所述电容器存在异常时发送告警信息至控制远端。
优选地，其中所述电容器油箱外壳的顶部固定有供引线穿出的多个出线套管，引线穿出电容器元件组的绝缘外包封。
优选地，其中所述出线套管为一体式压接套管。
图3为根据本实用新型实施方式的防爆集合式电容器的示例图。如图 3所示，所述防爆集合式电容器包括：电容器油箱外壳1、套管2、绝缘外包封3、电容器元件组4、放电电阻5、熔丝6、压力释放阀7、温度传感器8、压力传感器9、天然酯绝缘油10、波纹膨胀器11和引线12。其中，电容器元件组4在电容器油箱外壳1内，所述电容器油箱外壳内填充有天然酯绝缘油10.天然酯绝缘油来源于可再生的大豆油、菜籽油、葵花籽油、山茶籽油的一种，其生物降解率达98％以上,燃点330℃以上，即使电容器发生油箱泄漏，不会对环境造成污染，故障时天然酯绝缘油难燃且具有自熄功能，不会引起火灾。
绝缘外包封内3设有熔丝焊接板和由多个电容器单元串并联形成的电容器元件组。电容器元件组4的结构和安装方式与图2所示的电容器元件组相同，在此不再赘述。电容器元件组4上并联有放电电阻5。熔丝焊接板上设有一端与其焊接的熔丝6，熔丝6另一端与电容器单元连接，熔丝6 的数量和电容器单元的数量相等且每根熔丝对应一个电容器单元。电容器油箱外壳1的顶部固定有供引线12穿出的套管2，引线12穿出绝缘外包封3，电容器油箱外壳1的顶部对角线设有两支压力释放阀7，以提高故障压力释放的保险系数。电容器油箱外壳1的顶部还设有温度传感器8和压力传感器9，一旦电容器内部温度和压力异常提前报警，采取保护措施，保护集合式电容器安全运行。
本实用新型实施方式的集合式电容器，所采用的天然酯绝缘油包含大豆油、菜籽油、茶籽油、葵花籽油、棕榈油等为原材料经过精炼改性制备而来的天然酯绝缘油。(2)采用的天然酯绝缘油具有可再生、可降解(自然降解率98％以上)，通过径口毒性试验证明其无毒无害。(3)采用的天然酯绝缘油燃点高于300℃，达到难燃液体标准要求；在同样的温度、氧气条件下，天然酯绝缘油相对矿物绝缘油更不易燃。天然酯绝缘油与矿物绝缘油相比，沸点更高、饱和蒸汽气压和挥发量更低，更不易被引燃。电容器内部的电容器单元采用物理隔离(将紧凑型并联电容器内部框架分成多个电位相互独立的绝缘平台)和电气隔离(采用先将少数电容器单元并联后再串联组成一条支路，然后将多条支路进行并联形成整台紧凑型并联电容器的电气回路，各支路之间不再横联)二种技术措施限制电容器爆破能量，提高电容器的防爆安全性能。该集合式电容器具有环保、防火防爆性能优异、使用安全可靠、体积小的特点，可节约占地面积，不受环保和消防制约，使用范围更广泛，环境适应性更强。
已经通过参考少量实施方式描述了本实用新型。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本实用新型以上公开的其他的实施例等同地落在本实用新型的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该 [装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。
Claims (7)
1.一种防爆集合式电容器，其特征在于，所述电容器包括：电容器油箱外壳、电容器元件组、电容器框架和至少两个压力释放装置；其中，
所述电容器元件组和电容器框架位于所述电容器油箱外壳的内部，所述电容器油箱外壳内部填充有天然酯绝缘油，所述电容器元件组和电容器框架浸设于所述天然酯绝缘油中；
所述电容器框架，包括多个电位独立的绝缘平台，所述绝缘平台用于放置所述电容器元件组；
所述电容器元件组，包括：多条并联的支路，每条支路包括多个串联的电容器构件，每个电容器构件包括多个并联的电容器单元，多个串联的电容器构件均匀地设置于多个绝缘平台上；
多个压力释放装置对称设置于所述电容器油箱外壳的顶端，用于均匀地释放所述电容器内部的压力。
2.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述电容器元件组上并联有放电电阻，且每个电容器单元串联有一个熔丝，每个熔丝的一端与电容器单元相连接，另一端焊接在熔丝焊接板上。
3.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述电容器还包括：
温度传感器，用于获取所述电容器油箱外壳内部的温度；
压力传感器，用于获取所述电容器油箱外壳内部的压力。
4.根据权利要求3所述的电容器，其特征在于，所述电容器还包括：
控制器，用于根据电容器油箱外壳内部的温度和压力确定所述电容器是否存在异常，并当所述电容器存在异常时发送告警信息至控制远端。
5.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述电容器元件组外包裹有绝缘外包封。
6.根据权利要求5所述的电容器，其特征在于，所述电容器油箱外壳的顶部固定有供引线穿出的多个出线套管，引线穿出电容器元件组的绝缘外包封。
7.根据权利要求6所述的电容器，其特征在于，所述出线套管为一体式压接套管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021617816.6U CN213519620U (zh) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | 一种防爆集合式电容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021617816.6U CN213519620U (zh) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | 一种防爆集合式电容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN213519620U true CN213519620U (zh) | 2021-06-22 |
Family
ID=76436319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202021617816.6U Active CN213519620U (zh) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | 一种防爆集合式电容器 |
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-
2020
- 2020-08-06 CN CN202021617816.6U patent/CN213519620U/zh active Active
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |