[發明專利]電力電容器

有效

• 申請號: 01804944.3
• 申請日: 2001-01-15
• 公開（公告）號: CN1401125A
• 公開（公告）日: 2003-03-05
• 發明（設計）人: 埃斯布喬恩·埃里克森;伯奇·德魯吉;湯米·霍姆吉恩;戈蘭·福里斯克
• 申請（專利權）人: ABB股份公司
• 主分類號: H01G2/10
• 分類號: H01G2/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王以平

技術領域

本發明涉及一種在權利要求1中描述的電力電容器。根據本發明的電力電容器主要用于額定電壓超過1kV，如5kV，優選至少10kV的應用中。

電力電容器在用于電力輸送和配電的系統中是重要的組件。電力電容器裝置主要用于通過并串聯補償來增加電力輸送容量并用作消除諧波的濾波器，其中，并串聯補償用于通過靜態無功伏安系統來實現電壓穩定。

本發明的第二和第三方面涉及一種權利要求20所述類型及權利要求24-32所述類型的電容器組的應用。

電容器具有接近90°的相角并因此產生無功功率。通過在消耗無功功率的組件附近連接電容器，在那可產生所希望的無功功率。因而電纜可以完全利用來輸送有功功率。由負荷消耗的無功功率可以變化，并希望恒定地產生大量的與此消耗等效的無功功率。為此，多個電容器在電容器組中通過串聯和/或并聯連接。對應于消耗的無功功率，連接必需數量的電容器。通過上述方式利用電容器來補償消耗的功率稱為相位補償。為此，在消耗無功功率的組件附近設置以分路電池形式的電容器組。此種分路電池包括多個連接在一起的電容器。每個電容器又包括多個電容器元件。以下解釋此種常規電容器的結構。

分路電池通常包括一定數量的多個串聯電容器的鏈。鏈的數量由相數決定，通常為3。因而，在鏈中的第一電容器連接到用于把電力輸送到消耗組件的電纜。輸送電力的電纜設置得與地面或與環境中具有接地電勢的點有一定的距離。此距離取決于電纜中的電壓。因而，從第一電容器以串聯形式連接電容器并向下延伸，其中第一電容器連接到電纜。設置在串聯電容器鏈末端的第二電容器與第一電容器相對，第二電容器連接到接地電勢或電系統(例如未接地的3相系統)中具有零電勢的點。確定電容器的數量和它們的設計，以使串聯電容器的容許電壓(額定電壓)對應于電纜中的電壓。因而，多個電容器串聯并布置在與接地電勢絕緣的架子或臺子上。此種電容器組因而包括多個不同的組件并要求相對較多的材料。進而，如果架子/臺子要承受諸如風、地震等形式的外部影響，就要求相對堅固的結構。因而需要相當多的工作來構造此種電容器組。當電容器組包括大量的電容器時，這個問題尤其明顯。電容器組還在地面上占據相對較大的面積。

用于交流電壓的長電纜是電感性的并且消耗無功功率。因此，用于串聯補償的電容器組沿此種電纜間隔布置，以便產生必需的無功功率。多個電容器串聯，以補償感性電壓降。在用于串聯補償的電容器組中，與分路電池相反，串聯的電容器通常只占電纜電壓的一部分。包括在用于串聯補償的電容器組中的串聯電容器鏈也設置得與被補償的電纜串聯。

常規電容器組包括多個電容器。此種電容器又包括多個以電容器卷形式的電容器元件。例如，電容器卷被壓平并一個疊一個地堆放，形成1m高的堆(stack)。非常多的具有中間金屬層的介電膜在堆的垂直方向上平行布置。當作用到堆上的電壓增加時，由于作用在金屬層之間的庫侖力，此堆在垂直方向上被一定程度地壓縮。基于相同原因，如果電壓下降，此堆在垂直方向上有一定程度的伸展。所形成的堆具有特定的機械共振頻率或固有頻率，所述頻率相對較低。所述堆的機械共振頻率被電流的特定頻率放大，從而產生高噪聲。主頻率構成這樣的頻率，它由電流的基頻確定且通常為50Hz。然而，機械共振頻率的放大還受到電流中諧波的影響。

此種已知類型的電力電容器的實例在美國專利5475272中描述。高壓電容器由多個互相疊放且置于同一殼體內的電容器元件構成，因而在此描述。此殼體用金屬以常規方式制成。電引入線由瓷或聚合物制成。此出版物還描述用于以串聯或并聯形式連接電容器元件的各種替代耦合。

從EP?0?190?621、EP?0?416?164和EP?0?702?380還知道圓柱電容器殼體。然而這些專利里沒有一個涉及用于高壓的電力電容器。

上述已知類型電容器，如美國專利5475272中所述類型的電容器的一個問題是所包括的電容器元件必須與殼體絕緣。此絕緣必須承受比電容器額定電壓高很多的電壓應力。目標是用電容器元件盡可能有效地填充殼體。由于凸出的箔和小半徑等原因，電容器元件扁平的外形對電場放大是不利的。它們還必須以經常在電場中進一步產生局部不規則性的方式通過內部連線連接在一起。這導致對殼體絕緣有很高的介電強度要求。如果電容器是不含熔絲的類型，那么，在電容器元件和殼體之間的短路可導致在故障點泄放大量的能量。結果是產生具有較大損壞的爆炸。