CN219716672U - 一种带保护的户外高压干式金属化膜并联电容器装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种带保护的户外高压干式金属化膜并联电容器装置，包括若干个高压干式金属化膜并联电容器单元，多个所述高压干式金属化膜并联电容器单元之间并联分别组成第一并联组合电容器C1、第二并联组合电容器C2，所述高压干式金属化膜并联电容器单元包括外壳，所述外壳中安装有若干个芯子，所述芯子由网格隔离膜卷成圆柱体形状，所述网格隔离膜上设置有若干根无金属镀膜分割线，所述无金属镀膜分割线在网格隔离膜上分割出若干个矩形形状的金属镀膜区，所述金属镀膜区之间还通过金属镀膜窄通道连接。通过本实用新型，以解决现有技术存在的无油干式的低压金属化薄膜电容器无法应用在10kV以上工作环境的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及高压电容器技术领域，具体地说涉及一种带保护的10kV户外高压干式金属化膜并联电容器装置。
背景技术
电力系统中大部分负荷呈感性，需要对感性无功功率进行补偿，并联电容器装置是进行感性无功功率补偿最主要的产品。1kV及以上高压并联电容器装置核心部件采用含绝缘油的油浸式高压并联电容器单元，1kV以下的金属化薄膜低压电容器一般没有绝缘油，且在户内使用。
油浸式高压并联电容器单元内部由极板和绝缘介质构成，极板现有技术常用4.5μm~6μm厚的铝箔，绝缘介质现有技术是采用聚丙烯薄膜固体介质与绝缘油搭配，固体介质现有技术常用10μm~16μm厚的聚丙烯薄膜，绝缘油现有技术常用苄基甲苯和苯基乙苯基乙烷。油浸式高压并联电容器装置现有技术存在以下缺点：
1）高压并联电容器单元含有大量的绝缘油，需要采取消防储油措施，还存在漏油风险；
2）高压并联电容器单元发生炸裂故障时，苄基甲苯和苯基乙苯基乙烷为可燃材料，可能发生烧烧；
3）流淌的、烧烧的绝缘油可能造成事故扩大；
4）用户期望采购无油化的高压并联电容器装置，尤其是随着城市化进展，大量高压并联电容器装置布置在市区内或近郊，电力系统用户迫切期望高压并联电容器装置能够实现无油化。
无油的1kV以下低压金属化薄膜电容器在低压配电系统的户内环境下中广泛运用，但在10kV高压配电系统中运用的一些技术问题还没有得到很好的解决，现有技术的缺点：
1）10kV高压并联电容器装置含大量可燃烧的绝缘油；
2）无油的金属化薄膜低压电容器只在1kV以下低压配电系统有成功应用经验；
3）金属化薄膜低压电容器目前采用过压力机械保护方式，保护原理是利用金属化薄膜元件在发生自愈击穿时产生大量的气体，在密闭的壳体内部气体膨胀致使壳体鼓肚膨胀产生位移，当位移量达到一定的程度拉断保险铜片，从而使本电容器单元退出电网运行，这种非电量保护方式响应速度慢，且不能使整个装置退出运行，不能满足高压并联电容器装置的安全配合需求。
发明内容
本实用新型提供一种带保护的户外高压干式金属化膜并联电容器装置，以解决现有技术存在的无油干式的低压金属化薄膜电容器无法应用在10kV以上工作环境的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种带保护的户外高压干式金属化膜并联电容器装置，包括若干个高压干式金属化膜并联电容器单元，多个所述高压干式金属化膜并联电容器单元之间并联分别组成第一并联组合电容器C1、第二并联组合电容器C2，所述第一并联组合电容器C1、第二并联组合电容器C2之间串联，所述第一并联组合电容器C1与干式放电线圈上串一次绕组并联，所述第二并联组合电容器C2与干式放电线圈下串一次绕组并联，所述干式放电线圈上串二次绕组的一端、干式放电线圈下串二次绕组的一端分别与保护控制器连接，所述第一并联组合电容器C1的一端与串联电抗器L、避雷器FV连接，所述串联电抗器L的另一端与隔离开关QS连接，所述第二并联组合电容器C2的一端与隔离开关QS连接；所述高压干式金属化膜并联电容器单元包括外壳，所述外壳中安装有若干个芯子，所述芯子由网格隔离膜卷成圆柱体形状，所述网格隔离膜上设置有若干根无金属镀膜分割线，所述无金属镀膜分割线在网格隔离膜上分割出若干个菱形形状的金属镀膜区，所述金属镀膜区之间还通过金属镀膜窄通道连接。
所述金属镀膜窄通道设置在金属镀膜区边缘的中间处并穿过无金属镀膜分割线。
所述网格隔离膜为正方形形状的膜，所述金属镀膜区呈正方形。
所述避雷器FV接地设置。
所述干式放电线圈上串二次绕组的另一端、干式放电线圈下串二次绕组的另一端接地设置。
本实用新型带来的有益效果：本实用新型带保护的户外高压干式金属化膜并联电容器装置，不含有苄基甲苯或苯基乙苯基乙烷等绝缘油，避免了因高压并联电容器单元发生炸裂故障时，流淌的、烧烧的绝缘油造成事故扩大的风险，满足了电力系统用户无油化的需求；高压干式金属化膜并联电容器单元的金属化聚丙烯薄膜上的结构设计使得整套装置可以应用在10kV以上的高压工作环境；金属化聚丙烯薄膜发生击穿，物理量电容发生变化后物理量电容量C的变化输出为电信号电压，电信号/>可以实时反映物理量电容/>的变化量/>。
附图说明
图1是本实用新型的带保护的户外高压干式金属化膜并联电容器装置的电气图；
图2是高压干式金属化膜并联电容器单元的结构示意图；
图3是网格隔离膜的结构示意图；
其中，1-高压干式金属化膜并联电容器单元，2-外壳，3-芯子，4-无金属镀膜分割线，5-金属镀膜区，6-金属镀膜窄通道。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步地详细说明。
一种带保护的户外高压干式金属化膜并联电容器装置，包括若干个高压干式金属化膜并联电容器单元1，多个高压干式金属化膜并联电容器单元1之间并联分别组成第一并联组合电容器C1、第二并联组合电容器C2。
如图1所示，第一并联组合电容器C1、第二并联组合电容器C2之间串联，第一并联组合电容器C1与干式放电线圈上串一次绕组并联，第二并联组合电容器C2与干式放电线圈下串一次绕组并联，干式放电线圈上串二次绕组的一端、干式放电线圈下串二次绕组的一端分别与保护控制器连接，保护控制器还与断路器QF控制连接。
第一并联组合电容器C1的一端与串联电抗器L、避雷器FV连接，串联电抗器L的另一端与隔离开关QS连接，避雷器FV接地设置，第二并联组合电容器C2的一端与隔离开关QS连接。
干式放电线圈上串二次绕组的另一端、干式放电线圈下串二次绕组的另一端接地设置。
如图2，高压干式金属化膜并联电容器单元1包括外壳2，外壳2中安装有若干个芯子3，若干个芯子3之间先并联再串联，最后通过外壳2上的两个接线端子引出接线。
芯子3由网格隔离膜卷成圆柱体形状，芯子3从其圆柱体的一个端面上引出两个接线端，用于接线。如图3，正方形的网格隔离膜上设置有6根无金属镀膜分割线4，无金属镀膜分割线4在网格隔离膜上分割出16个正方形的金属镀膜区5，金属镀膜区5之间还通过金属镀膜窄通道6连接，金属镀膜窄通道6设置在金属镀膜区5边缘的中间处并穿过无金属镀膜分割线4。
高压干式金属化膜并联电容器单元1的作用是输出容性无功功率以改善电力系统功率因素，芯子3的网格隔离膜在金属化聚丙烯薄膜（MPP）上加工而来；聚丙烯薄膜是主要绝缘介质，聚丙烯薄膜上蒸镀的金属材料是极板；芯子3与外壳2间抽真空注入V-0阻燃等级的聚氨酯灌封固化，以提高芯子3对外壳2的绝缘性能。因采用V-0阻燃等级的聚氨酯固化胶体，如因发生故障而着火，当无外部能量注入时，着火点可自行熄灭，且燃烧时不会逸出有毒物质和不透明烟雾，外壳2采用不锈钢板折弯焊接而成，高压干式金属化膜并联电容器单元1不含绝缘油。外壳2外表面喷涂防腐油漆，以满足户外的使用要求。
高压干式金属化膜并联电容器单元1内金属化聚丙烯薄膜发生击穿后有以下三种情况：第一种是薄膜击穿点因短路放电电流的温升效应，蒸发金属镀层，自愈成功；第二种是自愈能量过大，温度过高，并造成相邻薄膜自愈放电，同一位置多层薄膜击穿；第三种是自愈能量很小，自愈失败，绝缘不能恢复。第二种可能的风险最大，为减少第二种可能的发生，膜采用隔离金属化设计，如图3所示的金属镀膜区5被无金属镀膜分割线4分隔成正方形，各正方形金属镀膜区5之间通过金属镀膜窄通道6连接，金属镀膜窄通道6宽度设计为4mm～10mm，金属镀膜窄通道6实际为保险熔丝，超过设计的电流通过时因焦耳热而熔断，这样正方形区域自愈时需要的能量变小，更加容易自愈，产生的热量减小，能减少因某正方形区域自愈放电而殃及相邻区域。
电容计算公式是，式中C是电容、S是极板的有效面积，金属化聚丙烯薄膜发生击穿后的上述第一种和第二种情况都是S减少造成C变小，第三种情况是短接整个元件串段造成C变大，这三种情况的结果都是造成高压干式金属化膜并联电容器单元1的电容C变化。容抗计算公式是/>，式中/>是容抗、f是频率，因薄膜发生击穿后的三种可能的情况都将导致电容/>产生变化，进一步导致容抗/>产生变化，第一并联组合电容器C1和第二并联组合电容器C2承受的电压U按容抗/>分配，进一步导致第一并联组合电容器C1和第二并联组合电容器C2上的电压U产生变化。
干式放电线圈上串下串一次绕组的电压与第一并联组合电容器C1和第二并联组合电容器C2上的电压U相同，干式放电线圈的二次绕组差压接线，正常时干式放电线圈的二次绕组输出的电压为零，当高压干式金属化膜并联电容器单元1因薄膜发生击穿后电容量/>产生变化，电压/>将不为零，由此将高压干式金属化膜并联电容器单元1物理量电容量/>的变化输出为电信号电压/>，电信号/>可以实时反映高压干式金属化膜并联电容器单元1物理量电容量/>的变化量/>，电信号电压/>进一步输入给保护控制器。
保护控制器根据预设的动作定值可控制断路器QF把装置从变电站母线上切除，以达到在高压干式金属化膜并联电容器单元1产生鼓肚、爆裂、爆炸等风险前把装置退出运行，同时，退出运行后也方便后续的检修。保护控制器的动作定值根据装置设计可设定1V～8V，延时0.1s～0.2s动作。
避雷器FV为氧化锌避雷器，其作用是对过电压进行限制，起到对电气设备的保护作用。串联电抗器L的作用是抑制电网高次谐波放大，限制装置的合闸涌流。隔离开关QS的作用是隔离电位及断电后的保安接地。干式放电线圈的作用是提供高压干式金属化膜并联电容器单元1断开电源后剩余电荷能快速泄放的途径，同时配有一次和二次绕组，可起电压互感器把高压转换成低压的作用。
综上所述，本实用新型带保护的户外高压干式金属化膜并联电容器装置，不含有苄基甲苯或苯基乙苯基乙烷等绝缘油，避免了因高压并联电容器单元发生炸裂故障时，流淌的、烧烧的绝缘油造成事故扩大的风险，满足了电力系统用户无油化的需求；高压干式金属化膜并联电容器单元的金属化聚丙烯薄膜上的结构设计使得整套装置可以应用在10kV以上的高压工作环境；金属化聚丙烯薄膜发生击穿，物理量电容发生变化后物理量电容量C的变化输出为电信号电压，电信号/>可以实时反映物理量电容/>的变化量/>。
以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。
Claims (5)
1.一种带保护的户外高压干式金属化膜并联电容器装置，其特征在于：包括若干个高压干式金属化膜并联电容器单元（1），多个所述高压干式金属化膜并联电容器单元（1）之间并联分别组成第一并联组合电容器C1、第二并联组合电容器C2，所述第一并联组合电容器C1、第二并联组合电容器C2之间串联，所述第一并联组合电容器C1与干式放电线圈上串一次绕组并联，所述第二并联组合电容器C2与干式放电线圈下串一次绕组并联，所述干式放电线圈上串二次绕组的一端、干式放电线圈下串二次绕组的一端分别与保护控制器连接，所述第一并联组合电容器C1的一端与串联电抗器L、避雷器FV连接，所述串联电抗器L的另一端与隔离开关QS连接，所述第二并联组合电容器C2的一端与隔离开关QS连接；所述高压干式金属化膜并联电容器单元（1）包括外壳（2），所述外壳（2）中安装有若干个芯子（3），所述芯子（3）由网格隔离膜卷成圆柱体形状，所述网格隔离膜上设置有若干根无金属镀膜分割线（4），所述无金属镀膜分割线（4）在网格隔离膜上分割出若干个菱形形状的金属镀膜区（5），所述金属镀膜区（5）之间还通过金属镀膜窄通道（6）连接。
2.如权利要求1所述的带保护的户外高压干式金属化膜并联电容器装置，其特征在于，所述金属镀膜窄通道（6）设置在金属镀膜区（5）边缘的中间处并穿过无金属镀膜分割线（4）。
3.如权利要求1所述的带保护的户外高压干式金属化膜并联电容器装置，其特征在于，所述网格隔离膜为正方形形状的膜，所述金属镀膜区（5）呈正方形。
4.如权利要求1所述的带保护的户外高压干式金属化膜并联电容器装置，其特征在于，所述避雷器FV接地设置。
5.如权利要求1所述的带保护的户外高压干式金属化膜并联电容器装置，其特征在于，所述干式放电线圈上串二次绕组的另一端、干式放电线圈下串二次绕组的另一端接地设置。
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