专利名称：高可靠集合式电容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电容器，尤其是一种采用多串并联元件结构的电容器单元构成的 具有桥差式保护及其他保护方式的高可靠性集合式电容器。
背景技术：
目前集合式电容器是由多个电容器单元串并联组成。电容器单元内部由电容器 元件或带有内熔丝的电容器元件构成，多个电容器元件或带有内熔丝的电容器元件互相并 联，构成一个元件串段，串段套上小外壳就构成电容器单元。电容器单元互相进行串并联 连接，构成一个电容器芯体装入一个大油箱中，电容器单元直接浸泡在绝缘油中，由套管将 电源接入即成为集合式电容器。这种结构中因电容器单元内仅一个元件串段，而大大限制 了电容器单元的容量值，如采用多并联元件串段的方式增大电容器单元容量，会导致并联 的电容元件串段数量过大，易造成内熔丝在开断过程中开断能量过大而开断失败，使集合 式电容器损坏。再者，由于电容器单元容量小，使大容量集合式电容器内的电容器单元数 量过多，外部串并联连线复杂，绝缘处理困难，单元与单元之间布置紧密，散热困难易造成 集合式电容器损坏。再者，这种串并联连接好的电容器芯体用于IOkV系统时，其构架直接 与箱壳连接，而用于35kV及以上时，则其构架通常是对箱壳绝缘的，电容器单元坐落在一 个绝缘平台上。这种连接特征和单绝缘平台结构使集合式电容器单相容量最大只可做到 6680kvar容量，否则电容器装置的爆破能量将超过15kW. s (标准规定装置爆破能量必须小 于15kW. s)，因为在电容器单元的某个电容器元件故障时，完好电容器元件会向故障电容器 元件注入能量，当能量超过15kW. s后会使故障电容器单元发生爆裂而扩大故障，目前运行 的大容量集合式电容器常有电容器单元爆裂事故就是这一原因造成。另一种装于大箱壳中构成箱式电容器的是没有内熔丝，将电容器元件串并联连 接后，将连接好的电容器元件直接装于大箱壳中，连接好的电容器元件直接浸泡于绝缘油 中，由套管将电源接入。这种箱式电容器由于电容器元件没有小外壳保护和分隔，只要有一 个电容器元件损坏，整个箱式电容器就损坏，为保证电容器元件在使用中尽可能不损坏，不 得不采用低场强设计，大大增加了单位容量(kvar)的耗材料量，不利于电容器技术进步。目前集合式电容器故障检出和及时切断，主要采用开口三角保护和相电压差保 护，对大容量集合式电容器这两种保护灵敏度均不足，常常导致集合式电容器故障时不能 及时检出和切除，导致集合式电容器故障扩大，甚至爆炸着火。因此，有必要提供一种可靠性高的集合式电容器，以克服上述缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种有完善故障保护的高可靠集合式电容器，使集合式电容 器故障时能及时检出和切除，避免导致故障扩大，确保集合式电容器在较小的、可控的损伤 范围内，就可使集合式电容器及时退出运行。本发明进一步的目的是，改变电容器元件串段以及电容器单元的连接方式，使大
3容量集合式电容器克服绝缘、散热困难，容易损坏的缺陷。本发明的技术方案是高可靠集合式电容器，它包括多个电容器单元，其特征在 于由一个或多个电容器单元构成一个电容器桥臂，4个桥臂分别为Z1，Z2，Z3，Z4，4个电容 器桥臂成桥差式连接，其交流容抗Zc满足Zc 1 X Zc3=Zc2 X Zc4。如上所述的高可靠集合式电容器，其特征在于所述的电容器单元有多个串联的 元件串段。如上所述的高可靠集合式电容器，其特征在于电容器单元安装在多个相互绝缘 的平台上，多个电容器单元并联构成一个子段，由多个子段相互串联形成电容块，多个电容 块并联构成电容器桥臂，电容块的中间电位与所在的平台相连接。本发明的有益效果是
1、为使集合式电容器有一个完善的故障保护，确保电容器在较小的，可控的损伤范围 内，就可使集合式电容器及时退出运行，避免电容器故障扩大，甚至爆炸着火，本发明提出 了集合式电容器桥式电流差动保护，大大提高了故障的检出和保护水平，很好地解决了大 容量集合式电容器，特别是大容量内熔丝集合式电容器采用开口三角电压或相电压差动保 护灵敏度和可靠性不能满足要求的问题，由于桥差保护灵敏度高、可靠，成倍的提高了集合 式电容器的运行可靠性和安全性。2、由于电容器单元的内部电容器元件串段是采用多个串段串联结构，而非单串段 结构，因此电容器单元的电压高、容量大，因而使集合电容器结构尺寸更小更紧凑，使集合 式电容器内部的电容器单元的数量少、连接线简单，大大提高了绝缘可靠性。3、内部故障保护根据集合式电容器装置的容量，选择内部连接线和绝缘平台个 数，保证集合式电容器内部的电气分割和绝缘平台的物理分割使集合式电容器爆破能量小 于15kW. s，达到提高集合式电容器装置运行安全和可靠性的目的。本发明从外部继电保护配置方法和内部结构上进行了改进，达到提高集合式电容 器的安全可靠性之目的。
图1.1，是本发明实施例一的集成式电容器结构示意图。 图1.2，是图1. 1的物理分割示意图。 图1.3，是套管布置示意图。 图1.4，是图1. 1的电原理图。
图2. 1，是本发明实施例二的集成式电容器结构示意图。 图2. 2，是本图2. 1的物理分割示意图。 图2. 3，是套管布置示意图。 图2. 4，是图2. 1的电原理图。
图3. 1，是本发明的有内熔丝的电容器单元结构示意图。 图3. 2，是本发明的无内熔丝的电容器单元结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。图1. 1中标记的说明1_电容器单元，2-平台，3-绝缘子，4-大油箱，5_套管， 8-连接线，9. 1和9. 2-中间电位连接线，10-首端引线，11. 1和11. 2-中部引线，12-末端引线。图1.3中标记的说明套管L、X、U、V。图1.4中标记的说明:电容器桥臂21、22、23、24，中心点位113-子段。图3. 1中标记的说明6_电容器元件，7-内熔丝，14-统包绝缘，15-单元套管， 16-单元首端引线，17-单元尾端引线，18-元件串段，19-小外壳。本发明实施例一的结构如图1. 1所示，其电原理如图1. 4所示。本实施例的高可靠集合式电容器，它包括48个电容器单元1，其特征在于由12 个电容器单元1构成一个电容器桥臂，4个桥臂分别为Zl，Z2，Z3，Z4，4个电容器桥臂成桥 差式连接，其交流容抗Zc满足Zc 1 X Zc3=Zc2 X Zc4。在本实施例中所述的电容器单元1只有图1.4)。图1.4中的电容器单元1，其内 部结构为元件串段18 (图3. 1)，表达的是多个带内熔丝7的元件6并联。在本实施例中电容器单元1安装在二个相互绝缘的平台2上，三个电容器单元1 并联构成一个子段13，由二个子段13相互串联形成电容块，二个电容块并联构成电容器桥 臂Z，八个电容块两两并联分别构成电容器桥臂Z1、Z2、Z3、Z4，电容块的中间电位M与所在 的平台2相连接。(图1.4)
如图1. 1所示，本发明实施例一的高可靠集合式电容器是将电容器单元1按要求安装 于平台2中，再将电容器单元1用连接线8按一定要求进行串并联，或进行分段分区串并 联，以保证电容器装置的电气分割满足爆炸能量不大于15kW. s，每个平台2中电容器单元 1组成的电容块中必须有一个电容块的中间电位M用中间电位连接线9. 1或9. 2连接在平 台2上，整个平台2再用绝缘子3进行绝缘支撑。平台2可按电容器装置的容量设置成一 个平台2，或多个相互绝缘的平台2，平台2也可按爆破能量的要求，纵向由绝缘子进行绝缘 支撑，在纵向分成2个或多个相互绝缘的平台2，也可横向用绝缘子进行平台2间的绝缘连 接，在横向分成2个或多个相互绝缘的平台2，以满足每个平台2上的爆破能量的物理隔离 要求。保证某台电容器故障时，完好电容器向故障电容注入能量小于15kW. s，使故障电容器 不会发生爆裂而扩大故障。这样完成所有电容器单元1的安装连接后，连同平台2的整个 电容器架通过绝缘子3安装到大油箱4中，电容器单元1直接浸泡在绝缘油中。电容器单元1的串并联的首端引线10，中部引线11. 1和11. 2以及末端引线12经 四个套管5引出，即构成了高可靠集合式电容器，当中部引线11. 1和11. 2由U、V 二根套管 引出时就构成图1. 3的4套管结构，就构成了桥式保护电容器接线，利于提高集成式电容器 的故障保护水平。每个电容器元件6可以串联连接一个内熔丝7 (图3.1)，也可以不串联连接内熔 丝(图3. 2)，当电容器元件6串联连接内熔丝7时，就构成了内熔丝保护集合式电容器，而不 串联连接内熔丝时，就构成了无内熔丝集合式电容器。本发明所用的电容器单元1可以象普通集合式电容器样只有一个元件串段18，但 为避免单一串段易击穿和提高可靠性要求，一般是由多个元件串段18而构成(图3. 1 ；图3.2),这样做的益处是电容器单元容量大、电压高，构成集合式电容器时，内部接线简单， 引线少，可靠性高；这样做的另一个有益处是集合式电容器用电容器单元1的生产可以与 普通电容器单元生产基本一致，而使生产成本降低。本发明实施例二的结构如图2. 1所示，其电原理如图2. 4所示。如图2. 1所示，如在套管U、V的U，ν两点内部相连接，由一根中部引线11. 1经套 管5引出就构成实施例二的图2. 3的3套管结构。亦可由图1.3中的u，ν两点外部连接， 构成相电压差保护接线的集合式电容器，就构成了本发明的第三实施例。电容器单元的实施例参见图3. 1和3. 2。 图3.1，有内熔丝的电容器单元1有多 个串联的元件串段18，根据电压要求串联若干个元件串段18 (本实施例为三个)，再由统包 绝缘14包绕成一个整体，装入小外壳19，其电容器的单元首尾引线16、17经单元套管15引 出ο图3. 2，是无内熔丝的电容器单元1。采用本发明的技术方案，可以大于6680kvar，目前已经做到2万kvar，而且安全可罪。上述实施例只是为了便于理解本发明的思想而做的示范，本发明的要求保护的范 围不受实施例的限制，凡是根据发明内容部分的技术思想所做的变化均在本发明要求保护 的范围内。
权利要求
高可靠集合式电容器，它包括多个电容器单元，其特征在于由一个或多个电容器单元构成一个电容器桥臂，4个桥臂分别为Z1，Z2，Z3，Z4，4个电容器桥臂成桥差式连接，其交流容抗Zc满足Zc1×Zc3=Zc2×Zc4。
2.如权利要求1所述的高可靠集合式电容器，其特征在于所述的电容器单元有多个 串联的元件串段。
3.如权利要求1或2所述的高可靠集合式电容器，其特征在于电容器单元安装在多 个相互绝缘的平台上，多个电容器单元并联构成一个子段，由多个子段相互串联形成电容 块，多个电容块并联构成电容器桥臂，电容块的中间电位与所在的平台相连接。
全文摘要
高可靠集合式电容器，它包括多个电容器单元，其特征在于由一个或多个电容器单元构成一个电容器桥臂，4个桥臂分别为Z1，Z2，Z3，Z4，4个电容器桥臂成桥差式连接，其交流容抗Zc满足Zc1×Zc3=Zc2×Zc4。大大提高了故障的检出和保护水平，很好地解决了大容量集合式电容器，特别是大容量内熔丝集合式电容器采用开口三角电压或相电压差动保护灵敏度和可靠性不能满足要求的问题，由于桥差保护灵敏度高、可靠，成倍的提高了集合式电容器的运行可靠性和安全性。
文档编号H01G4/38GK101923955SQ20101027417
公开日2010年12月22日 申请日期2010年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者刘娟, 刘瑞云, 李勇 申请人:武汉电联电力电气技术有限公司