[發(fā)明專利]一種皮法級小型高壓無局放電容器

在審

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• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107170581A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈煜;楊帆;蔣偉;周志強(qiáng);楊志淳;邱凌;戴兵;李自懷
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)公司;武漢新電電氣股份有限公司
• 主分類號: H01G4/002
• 分類號: H01G4/002;H01G4/224;H01G4/38
• 代理公司: 武漢楚天專利事務(wù)所42113
• 代理人: 胡盛登

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高壓電力電容器，特別是涉及用于10kV配電線路真型模型模擬阻抗的皮法級小型高壓無局放電容器。

背景技術(shù)

為適應(yīng)配電專業(yè)的發(fā)展需求，研究復(fù)雜配電網(wǎng)暫態(tài)及穩(wěn)態(tài)運行特性，研究配網(wǎng)新型狀態(tài)評估技術(shù)，構(gòu)建狀態(tài)評估標(biāo)準(zhǔn)，需要深入研究配網(wǎng)線路運行特性，但由于受到場地條件等因素的限制，無法架設(shè)真實的10kV配電線路及其支線線路，因此，根據(jù)等效原理建設(shè)配網(wǎng)真型試驗平臺成為一種有效的手段。而構(gòu)建真型試驗平臺的核心是解決線路阻抗的計算和模擬裝置設(shè)計問題。

目前，10kV配電線路阻抗模型主要采用π形結(jié)構(gòu)形式，π形結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計思想是通過前后兩端下拉電容模擬架空線每相對地的分布電容和相間的分布電容，因此在π形結(jié)構(gòu)中，電容器是一個主要電氣元件。而目前高電壓電力電容器按用途可分為，移相電容器、補(bǔ)償電容器、均壓電容器等，主要用于移相、補(bǔ)償、貯能、均壓等場合；這類電容器用于模擬10kV配電線路阻抗模型存在以下不足：

1、容量大。配電線路的線路阻抗模擬電容的容量等級為皮法級，而移相、補(bǔ)償和均壓等用途的電容器從幾十微法到幾十毫法，無法適用；

2、頻響特性差。對于電容芯片，通常電容容量越大，其諧振頻率越低，頻響特性差，特別當(dāng)電容諧振頻率居于特定頻率區(qū)間時，將對開展10kV配電線路暫穩(wěn)態(tài)特性研究帶來嚴(yán)重誤差；

3、體積大。目前的高壓電力電容器為了滿足絕緣要求，電容器內(nèi)部元器件之間的絕緣距離、接線端與外殼絕緣距離、接線端之間距離都比較大，從而造成整個電容器體積較大。過大的電容器體積使得10kV配電線路阻抗模型變得異常龐大，無法滿足實驗室集約化、小型化的空間要求；

4、局放水平無法滿足要求。由于10kV配電線路真型試驗平臺需要模擬10kV配電線路各類故障運行工況，將頻繁遭受過電壓、過電流考核，一方面過高的局放在這種試驗工況沖擊下會進(jìn)一步加劇絕緣劣化，影響電容使用壽命，縮短平臺維護(hù)周期，提高平臺維護(hù)成本。另一方面，原件本身的局部放電將對開展配電線路暫穩(wěn)態(tài)特征研究帶來影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于10kV配電線路真型模型模擬阻抗的皮法級小型高壓無局放電容器，完全滿足10kV真型試驗平臺建設(shè)及開展暫穩(wěn)態(tài)特性研究的要求。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種皮法級小型高壓無局放電容器，包括絕緣外套、絕緣介質(zhì)層以及電容組件，所述電容組件放置于絕緣外套的中心位置，在絕緣外套與電容組件之間填充絕緣介質(zhì)層，所述絕緣外套的外表面等間距的設(shè)置有傘裙，在絕緣外套的側(cè)壁中心設(shè)置有屏蔽層，絕緣外套的高壓端和低壓端各設(shè)置有一個密封圈凹槽，用于放置密封圈，所述電容組件包括多個并聯(lián)連接的電容芯片，所述電容芯片固定包裹在絕緣支柱內(nèi)，所述絕緣支柱內(nèi)還設(shè)置有高壓銅排和低壓銅排，所述多個電容芯片的高壓端通過高壓銅排連接在一起引至絕緣外套高壓端；多個電容芯片的低壓端通過低壓銅排連接在一起引至絕緣外套低壓端，構(gòu)成多個電容芯片的并聯(lián)結(jié)構(gòu)。

所述絕緣外套由環(huán)氧樹脂絕緣材料或絕緣陶瓷材料制成，整體呈圓錐形，內(nèi)部設(shè)為空心。

所述絕緣介質(zhì)層采用的絕緣介質(zhì)為25#變壓器油。

所述電容組件的電容量范圍為1000pF-5000pF。

所述絕緣支柱的材料為杜力頓PA66。

所述絕緣支柱的杜力頓PA66填充在電容芯片之間以電容芯片的外圍。

所述電容芯片為陶瓷電容芯片。

所述屏蔽層為半導(dǎo)電屏蔽材料制成，半導(dǎo)電屏蔽層與絕緣外套環(huán)氧樹脂絕緣材料層或絕緣陶瓷材料層形成復(fù)合夾心結(jié)構(gòu)。

所述電容器在-40℃到70℃范圍內(nèi)，電容量隨溫度變化小于1％，1.5倍額定電壓下局部放電小于3pC，頻響范圍50Hz～500kHz。

所述電容器整體工頻耐壓水平滿足42kV 1min下無擊穿、無閃絡(luò)。

本發(fā)明的技術(shù)效果：

1、電容器采用多個皮法級陶瓷電容芯片并聯(lián)制成，ES(Equivalent Series Resistance等效串聯(lián)電阻)值較低，諧振頻率高，頻響特性好。

2、采用絕緣外套、絕緣介質(zhì)層以及電容組件三層套層結(jié)構(gòu)，相同絕緣水平下大幅度減小設(shè)備體積。

3、絕緣外套表面設(shè)置若干傘裙，增加爬電距離，提高沿面閃絡(luò)水平；

4、絕緣外套采用內(nèi)外絕緣材料中間接地屏蔽層的復(fù)合夾心結(jié)構(gòu)，可有效屏蔽內(nèi)部放電的電磁輻射；填充的絕緣介質(zhì)25#變壓器油可有效均勻內(nèi)部電場分布，進(jìn)一步提升絕緣水平，降低局部放電水平；