膜電力電容器及其發(fā)展.doc

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1、膜電力電容器及其發(fā)展摘要：從介質(zhì)材料、結(jié)構(gòu)、工藝等方面介紹了全膜電力電容器的發(fā)展及桂容廠全膜電容器生產(chǎn)技術(shù)特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)提出了全膜電容器的技術(shù)重點(diǎn)研究方向。關(guān)鍵詞：電力電容器全膜發(fā)展1　概述　　20世紀(jì)60年代后期，隨著聚丙烯電工薄膜的出現(xiàn)，電力電容器很快地從全紙介質(zhì)經(jīng)過(guò)紙膜復(fù)合介質(zhì)向全膜介質(zhì)發(fā)展，產(chǎn)生了全膜電力電容器。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)80年代初就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全膜化，而當(dāng)時(shí)我國(guó)才開始進(jìn)行全膜電容器研究。20世紀(jì)80年代中后期，我國(guó)的主要電容器生產(chǎn)企業(yè)（桂林電力電容器廠、西安電力電容器廠、上海電機(jī)廠電容器分廠）分別從美國(guó)通用電氣公司（GE）、愛(ài)迪生公司和西屋公司引進(jìn)了全膜電容器制

2、造技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備，經(jīng)過(guò)消化吸收和改進(jìn)，我國(guó)在20世紀(jì)90年代中期也實(shí)現(xiàn)了全膜化。全膜電容器具有以下優(yōu)點(diǎn)：　?、贀舸﹫?chǎng)強(qiáng)高（平均值達(dá)240MV／m），局部放電電壓高，絕緣裕度大；　?、诮橘|(zhì)損耗低（平均水平為0．03％），消耗有功少，發(fā)熱少，節(jié)能，而且運(yùn)行溫升低，產(chǎn)品壽命長(zhǎng)；　　③比特性好（平均為0．2kg／kvar），重量輕，體積小；　?、苓\(yùn)行安全可靠。由于薄膜一旦擊穿，擊穿點(diǎn)可靠短路，避免發(fā)生由于紙介質(zhì)擊穿碳化造成擊穿點(diǎn)接觸不良而反復(fù)放電造成電容器爆裂的嚴(yán)重故障?！　∮捎谌る娙萜鞯娘@著特點(diǎn)，因此，一出現(xiàn)就得到了的推廣應(yīng)用，產(chǎn)品也得到了不斷的發(fā)展。目前，先進(jìn)國(guó)家的全膜電容器的設(shè)計(jì)場(chǎng)強(qiáng)已達(dá)到了

3、80MV／m，比特性已達(dá)到了0．1kg／kvar。我國(guó)的制造企業(yè)也正在努力研究、提高全膜電容器的技術(shù)水平。　　本文就主要影響全膜電容器技術(shù)水平的三個(gè)主要因素，介質(zhì)材料、結(jié)構(gòu)、工藝進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。2　介質(zhì)材料　　全膜電容器的固體介質(zhì)材料是聚丙烯薄膜，液體介質(zhì)材料是芳香烴類的混合油，目前大多數(shù)企業(yè)使用芐基甲苯、苯基乙苯基乙烷，也有少數(shù)企業(yè)用二芳基乙烷。2．1　聚丙烯薄膜5　　聚丙烯薄膜最早由GE公司在20世紀(jì)70年代初應(yīng)用在電容器上，而且GE公司首創(chuàng)了電力電容器用聚丙烯薄膜生產(chǎn)技術(shù)（管膜法）。此后，西歐出現(xiàn)了平膜法生產(chǎn)技術(shù)。目前，我國(guó)引進(jìn)了10多條管膜法和平膜法生產(chǎn)線，可以生產(chǎn)粗化膜（單面粗化和雙

4、面粗化）和光膜（主要用于自愈式電容器），薄膜厚度最小可達(dá)4μm，全膜電容器所用的膜厚通常在10μm以上?！　〗?jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)的聚丙烯薄膜性能與先進(jìn)國(guó)家的已經(jīng)處于同一水平上，無(wú)論是電性能、機(jī)械性能還是工藝性能都基本接近，有的性能甚至超過(guò)先進(jìn)國(guó)家的水平。以國(guó)內(nèi)電容器生產(chǎn)企業(yè)常用的15μm厚的粗化膜為例，國(guó)產(chǎn)膜與進(jìn)口膜性能比較列于表1。　　　　隨著全膜電容器技術(shù)水平的提高，厚度薄的聚丙烯薄膜的應(yīng)用越來(lái)越大，例如12μm及以下的薄膜將占主導(dǎo)地位。厚度減少后，薄膜制造廠的質(zhì)量控制難度將會(huì)增大，當(dāng)然薄膜的性能穩(wěn)定性也會(huì)受影響。從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T12802－1996《電容器用聚丙烯薄膜》的規(guī)定中可

5、見，12μm膜的（元件法）直流介電強(qiáng)度中值比15μm的低20MV／m（6％），10μm膜的的比15μm膜的低30MV／m（10％）。更主要的是薄膜越薄，電弱點(diǎn)越多，接GB／T12802－1996的規(guī)定，12μm以上的薄膜電弱點(diǎn)≤0．5個(gè)／m2，而10μm的≤0．6個(gè)／m2。如果按2m2／kvar計(jì)算，則一臺(tái)200kvar電容器可能會(huì)有多達(dá)200個(gè)的電弱點(diǎn)，即200個(gè)絕緣缺陷。對(duì)于高場(chǎng)強(qiáng)電容器，由于運(yùn)行的場(chǎng)強(qiáng)提高了，選用更薄的薄膜，電容器的損壞幾率也會(huì)提高。因此，聚丙烯薄膜的性能必須得到提高以后才能應(yīng)用到更高電場(chǎng)強(qiáng)度（60MV／m以上）的全膜電容器。實(shí)際上，某些廠家薄膜的性能指標(biāo)，比如介電強(qiáng)度

6、和電弱點(diǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)標(biāo)要求值，只是在質(zhì)量穩(wěn)定性上需加強(qiáng)控制，即可滿足高場(chǎng)強(qiáng)電容器的要求?！　脑囼?yàn)的統(tǒng)計(jì)得出，降低粗糙度可有效提高薄膜的電氣強(qiáng)度，減少電弱點(diǎn)。隨著電容器生產(chǎn)工藝的提高和液體介質(zhì)的發(fā)展，浸漬問(wèn)題已經(jīng)得到解決。因此，為了提高薄膜的介電強(qiáng)度和減少電弱點(diǎn)，應(yīng)該使用單面粗化膜或粗糙度更小的薄膜生產(chǎn)高場(chǎng)強(qiáng)全膜電容器。即薄膜制造企業(yè)今后應(yīng)重點(diǎn)控制介電強(qiáng)度和電弱點(diǎn)這兩個(gè)指標(biāo)。2．2　液體介質(zhì)　　液體介質(zhì)應(yīng)滲透到電容器固體介質(zhì)內(nèi)的所有空隙，消除產(chǎn)品內(nèi)的殘存氣體，提高產(chǎn)品局放性能。因此，對(duì)液體介質(zhì)的基本要求有三個(gè)方面：　?、俳殡姀?qiáng)度高，一般要求達(dá)到60kV／2．5mm以上；?、谖鰵庑院?，能夠溶解和吸

7、收更多氣體；　?、壅扯鹊?，能夠充分浸漬和滲透聚丙烯薄膜?！　∧壳捌毡槭褂玫钠S基甲苯、苯基乙苯基乙烷和二芳基乙烷都能滿足以上要求，只是二芳基乙烷的粘度較高，低溫性能稍差。　　如果用于生產(chǎn)高場(chǎng)強(qiáng)電容器時(shí)，液體介質(zhì)中還必須加入添加劑，以提高液體介質(zhì)的抗老化性能。53　結(jié)構(gòu)　　全膜電容器主要有兩種基本結(jié)構(gòu)，一種是隱箔式結(jié)構(gòu)（也叫引線片式結(jié)構(gòu)，如圖1a），另一種是凸箔式結(jié)構(gòu)（如圖1b）。　　為了改善電極的邊緣電場(chǎng)畸變，