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高温高热对电力电容器的影响及处理措施

[2021/01/25]

电力系统中,电力电容器是必不可少的,起着非常重要的作用。近些年来,由于我国电力系统的迅猛发展,大量的电力电容器设备在电力系统中使用,而并联电容器作为现今优先采用的无功功率补偿装置,对供电企业的作用显得十分明显。

由于电力电容器需要频繁的投切,外界环境因素的变化等会对电容器本身的影响较大,尤其是在环境温度超出电容器正常运行所允许的温度之后,容易导致绝缘介质发生变化,损坏电容器。作者介绍了几种常见的耐高温电力电容器,分析了温度对电力电容器安全运行的影响,并针对高温对电容器的影响,提出了处理措施。

1 几种常见的耐高温电力电容器

1.1 苄基甲苯浸渍聚丙烯薄膜电容器

随着电力电容器技术的发展,聚丙烯薄膜介质浸渍苄基甲苯的介质结构被广泛用在高压并联电容器、串联电容器等设计中。苄基甲苯浸渍聚丙烯薄膜电容器具有对介质损耗小、温升低、比特性好等优点,一般其运行的温度不会超过65℃。

苄基甲苯浸渍聚丙烯薄膜电容器具有良好的性能,与其使用的电力电容器浸渍剂有着密切的关系。苄基甲苯浸渍聚丙烯薄膜电容器使用的电力电容器浸渍剂具有绝缘强度高、电气物理特性良好、性能稳定、介质损耗小、耐高温等特点,是目前市场上性能最好的电力电容器浸渍剂之一。

同时,苄基甲苯浸渍聚丙烯薄膜电容器的双轴定位拉伸的聚丙烯薄膜也具有良好的耐电强度和较低的介质损耗,除了上述优点之外,聚丙烯薄膜还具有良好的浸渍性,这一优点对于电容器的耐高温性能很重要,因为电容器能否耐高温很大程度上取决于薄膜和浸渍剂在高温条件下能否相容。

聚丙烯薄膜和浸渍剂在一定的温度和电压下能够长期共存,相互间不造成物理形态和电气特性的改变,所以相容性特别好。如下图1所示为苄基甲苯对聚丙烯膜的影响随温度变化曲线,可以看出在80℃的条件下,苄基甲苯与聚丙烯膜具有良好的相容性,这也就表明可以将电容器的运行温度提高至80℃。

图 1

1.2 苯甲基硅油浸膜纸复合介质电容器

研制苯甲基硅油浸膜纸复合介质电容器的两个重要材料就是聚酯薄膜和硅油。在电力设备生产中,聚酯薄膜是常用的电工薄膜,又可以称之为涤纶薄膜。这种薄膜具有介电常数大、耐热性能好、工作场强高等优点,可以长期在120℃的高温条件下发挥作用。

硅油是比较常用的合成电容器油,苯甲基硅油应用最多。硅油具有耐热性能良好、理化性能稳定、与常用固体介质相容性良好等优点,其工作的温度可以达到150℃~200℃。利用硅油浸渍的聚酯薄膜与纸复合介质制造成的电容器即为苯甲基硅油浸膜纸复合介质电容器。

硅油与电容器纸具有良好的相容性,由于硅油浸纸的局部放电熄灭场强要比电容器油浸纸高四倍左右,能够在过电压之后迅速恢复良好的绝缘性,从而延长电容器的使用寿命。这种电容器能够让电力产品能够在-40℃~+125℃的温度环境下正常运行。但是,硅油的耐电强度要比电容器油的低而且价格也相对比较贵,所以这种电容器的使用范围具有一定的局限性。

1.3 金属化聚丙烯薄膜干式电容器

目前,金属化聚丙烯薄膜是国内外使用最为广泛的电容器薄膜。电容器制造厂家近些年来对于研究高温聚丙烯薄膜也投入了一定的人力和物力。研究高温聚丙烯薄膜的目的是为了弥补金属化聚丙烯薄膜电容器最高运行温度大约为+85℃的缺陷。

现在,国外的生产厂家已经研发出了耐高温的聚丙烯薄膜,能够将聚丙烯薄膜运行时的温度上限提高至+105℃,这是一个重大突破。利用耐高温聚丙烯薄膜制造的金属化聚丙烯薄膜电容器的工作温度为- 55℃~+125℃,长期运行的工作温度为+105℃。但是,金属化聚丙烯薄膜电容器也具有一定的局限性,当其受到频繁的过电压冲击,频繁的自愈和局部放电的长期作用会使电容器过早失效,缩减其使用寿命。

2 温度对电力电容器安全运行的影响

温度是电容器运行的一个极为重要的因素,它包括工作温度和环境温度。电容器工作温度在我国大部分地区可选择-25/B类的电容器,,南方湿热地区可选择-25/D类的电容器。电容器运行使得外壳温度一般不准超过55℃,为了便于监视电容器运行中的温度,可以在电容器的外壳上设置最热点,即粘贴示温蜡片,用来测试与显示电容器的实际发热程度。

在正常工作时,电容器内部介质的工作温度应低于制造厂家允许的温度,最高不得超过70℃,否则会引起热击穿及鼓肚现象。电容器周围的环境温度也是影响电容器安全运行的重要因素,如果周围环境温度太高,电容器内部的热量就难以散发出去,导致出现热击穿的现象;如果周围环境太低,电容器内部的绝缘介质就有可能会凝结,导致出现绝缘击穿的现象。

一般来说,电容器组周围的环境温度不能够超过40℃,24小时内的平均温度不能够超过30℃,一年内的平均温度不能够超过20℃,所以,在挑选电容器的时候要选择符合周围环境变化要求的电容器。由此可见,温度对于电容器安全运行具有重要的影响,必须采取处理措施应对温度的变化,防止损坏电容器,造成不必要的损失。

3 电力电容器应对高温高热的处理措施

针对高温高热天气对电力电容器的影响,可以提出以下几点处理措施:

1)改进通风设施

据相关资料统计,近些年来,室外发生电容器故障的频率要比室内发生电容器故障的频率要低,这也就说明了,室内温度的变化容易引起电力电容器发生故障。所以,有关部门建议在高温天气条件下尽量使用室外的电容器。

如果不得不使用室内电容器的话,就必须要考虑电容器室内的通风和降温设备是否达标,经过通风和降温设施调整后的环境温度必须要满足电容器安全运行的要求?梢酝ü黾踊蛘吒桓蠊β逝欧缟鹊姆椒ɡ锤慕ǚ缟枋沟缛萜魇夷诘幕肪澄露却锉辍H绻刑跫幕埃梢钥悸窃谑夷诎沧翱盏鳎美唇滴隆

另外,设备检查和运行维护人员也要定期对排风扇进行清洗或更换进气网,对于电容器的通风和降温设施要认真检查。每年5月前要对所有变电站电容器室的通风和降温设施进行一次全面的检查,发现故障,及时处理。

2)加装温度自动控制装置

在实际的操作过程中,设备检查和运行维护人员往往难以实时掌握电容器室内及电容器本身的温度,这样对于防止电容器由于高温而发生损坏造成了一定的难度。为了解决这个问题,可以在电容器室的通风和降温设施上加装温度自动控制装置。

温度自动控制装置能够判别电容器室的温度,实时的调节电容器室内的温度,而且自动控制装置能够根据电容器室内的实时温度自动开启和关闭,不需要设备检查和维护人员手动开启和关闭通风和降温设施。从而能够最大限度地发挥电容器室的通风和降温设施的作用,防止电容器出现由于温度过高而引起的运行故障。

3)加强组织和管理

除了要投入资金购买运行维护检查所必需的工具之外,还需要对相关技术管理人员进行教育培训,使他们能够掌握必须的专业技术知识,从而更好地为企业服务。同时,企业要关心员工的生活,不断提高员工的福利待遇,创造和改善工作场所的条件和环境,让员工能够发挥潜在的动力,激发他们行为的主动性和积极性。尤其对于负责电容器室的技术管理人员,一定要选择方向可靠的员工,让他们能够踏实为单位服务,贡献力量。

4 结论

通过上述分析,我们可以发现,电力电容器作为一种无功补偿装置,对于供电企业和用电单位来说具有重要的意义,是缓解我国目前供电紧张行之有效的方法之一。

本文介绍了几种耐高温电力电容器,研究和开发耐高温电力电容器对于扩大电容器的使用范围具有重要作用。高温会对电容器的安全运行造成影响,需要采取合理的处理措施防止高温对于电容器的损坏。

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