劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：本文以產品 BAM11/2根號三-334-1W為例，計算了不同壓緊系數時的電力電容器心子高度和元件卷繞板長度，通過分析得到千分尺法壓緊系數和質量密度法壓緊系數之間的對應關系，根據此關系可以作為電容器電容的控制指導方向，從而使電容器的電容達到用戶協議要求。

關鍵詞：千分尺法；壓緊系數；質量密度法；電容量控制

0引言

電力電容器是電力系統中重要的裝置，用于各種電壓等級的電力系統中，用來提高電網功率因數、提高電能利用率，改善電力系統電壓質量，并兼有濾除諧波的功能。電力電容器作為無功補償裝置的核心設備，其可靠性和先進性對無功補償裝置起著關鍵性的作用。隨著科學技術的進步，電力系統的設備也在不斷改革創新，電力電容器電容的偏差會影響電力系統保護的靈敏性。因此電力電容器電容的偏差范圍也越來越小。為了使電力電容器的電容值滿足要求，就要對影響電容器電容的因素進行分析研究，壓緊系數就是其中因素之。

1提出問題

電力電容器電容的偏差范圍要求越來越窄，這使得車間在進行電容器單元加工時電容器電容很難控制，實際加工出來的電容器心子高度尺寸與設計尺寸不符，心子高度有時偏低或偏高，電容器真空浸漬處理以后電容值偏差也超出了要求范圍。

2分析問題

電力電容器單元是由元件、外殼、套管和其他附屬件組成。電容器元件卷繞好后，經過串、并聯連接組成心子，再將心子用包封件打包后裝入外殼，通過套管將引出線引出外殼，連接于線路中。

元件是將板和介質按照定的搭配結構卷繞而成，介質結構搭配如圖l所示

圖1 介質與板搭配示意圖

心子是將若干元件選取定的壓緊系數壓裝后引線和打包而成。壓緊系數表征心子中元件平行部分間固體電介質厚度所占的比例，與介質的厚度密切相關，因此，介質厚度的測量準確與否非常重要。

電力電容器所選用的固體介質為聚丙烯薄膜。聚丙烯薄膜按孔隙率分為1型和2型兩類，電力電容器用聚丙烯薄膜屬于2型材料，對于2型材料應分別用質量密度法和千分尺法測量薄膜厚度，有爭議時應采用質量密度法測量厚度。

分別采用質量密度法和千分尺法測量薄膜厚度，根據兩種方法測量的數據對同種產品 BAM11/2根號三-334-1W(帶內熔絲)進行設計計算和分析對比。

 BAM11/2根號三-334-1W產品按兩種方法測量的薄膜厚度見表l，采用兩種方法測量的數據計算結果見表2。根據表2的數據用“二乘法”進行分析計算，可作出心子高度和板長度分別與心子壓緊系數之間的關系圖，如圖2和圖3所示。

表2  BAM11／2根號三-334-1W產品的計算結果

由圖2、3可以看出：

1)在保證電容定的情況下，壓緊系數越 大，電容器的心子高度就越低，板長度也越短， 這種結果驗證了增加壓緊系數可以使電容器的制 造成本下降。

2)在保證電容定的情況下，心子高度隨壓 緊系數的變大而降低，基本呈線性關系。

3)在保證電容定的情況下，板長度隨壓緊系數的變大而減短，也基本呈線性關系。

4)在保證電容定的情況下，千分尺法測量厚度所對應的壓緊系數(簡稱為千分尺法壓緊系數K)數值要大于質量密度法測量厚度所對應的壓緊系數(簡稱為質量密度法壓緊系數K)的數值。千分尺法壓緊系數K和質量密度法壓緊系數K：均與心子高度呈線性關系。

由表2中數據可以看到：

①當電容器心子高度為575 mm時，千分尺法壓緊系數為0．88，對應的元件板長度為28 968 mm；而質量密度法壓緊系數為0．82，對應的元件板長度為28 840 mm。

②同電容器用不同方法的數據計算出來的結果不同，說明兩種方法之間有定的對應關系。由此可以得出，對應于同種材料，用兩種測量厚度方法得到的數據去設計電容器單元，如果采用千分尺法制造出來的心子電容偏大，則說明心子的實際電容更接近質量密度法測量值，在指導實際的生產時，這種誤差會使實際電容器心子高度低于設計高度。

3解決方法

1)對于不同的產品，由于內部結構差異，可能致使線性梯度會有所不同，我們可以通過初步計算得到此梯度值，在生產時用此值來協調元件板長度和心子高度之間的關系，使電容值滿足要求。

2)當電容器心子高度相同時，千分尺法壓緊系數和質量密度法壓緊系數數值不同。但由于對于同電容器單元，千分尺法壓緊系數和質量密度法壓緊系數在表示心子的松緊程度的意義是相等的。在生產時可根據此值和不同的測量結果，綜合考慮現有的制造、工藝和設備等條件，確定合適的壓緊系數。

3)在保證電容器制造時環境、溫度、制造工藝等均相同時，電容值相同、高度相同時，理論上定值的板長度對應定值的電容值，但實際上由于溫濕度、設備、人、測量數據等因素的綜合影響，這個板長度不會為定值，而是在個范圍內變化。和實際卷制時的板長度作比較，板長度靠近哪種數據，則說明哪種計算結果較靠近實際情況，應予以修正。

4產品驗證

選取DAM9.45-30W產品進行驗證，按兩種方法測量的膜厚度見表3，采用兩種方法測量的膜厚度計算結果見表4。根據表4的數據用“二乘法”進行分析計算，可作出心子高度和板長度分別與心子壓緊系數之間的關系圖，如圖4和圖5所示。

圖5 壓緊系數與板長度的關系圖

4.1確定合適的濕干比

先我們保證在壓緊系數不變的情況下，通過調整極板的長度和心子高度來調整電容器的電容。選擇3種極板長度來卷制3種不同電容的電容器。根據電容器試制結果來確定電容器在此壓緊系數下的濕干比。電容器試制數據見表5。

表5 DAM9.45-30W產品試制數據表

從上表中得到產品的濕干比為1．20～1．21。

4.2確定干心子電容范圍

計算出產品的電容值，再根據產品的協議要 求范圍和濕干比確定產品干心子電容的控制范 圍。根據產品的協議要求本產品的電容偏差范圍是±1．8％，計算本產品的干心子電容范圍為 (24．6～25．3)µF。

4.3產品試制

根據表4中的規律和生產現場實際情況，保證定值的壓緊系數，調整元件的卷繞長度和心子高度，使產品干心子電容在控制范圍之內。根據此方法生產的產品容量全部在要求范圍內，產品通過所有出廠試驗項目，電容器電容控制結果見表6。

表6 DAM9.45-30W的電容控制結果

由表6中可以看出，電容偏差控制在-0．15％-0．2％。滿足協議要求。由表中看到數據有分散性，主要是由于電容器的電容在卷繞時由于卷繞機不同，壓裝人員不同等其他因素引起的，所以，在進行容量控制時要綜合考慮這些方面的影響。

5 安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹

5.1產品概述

AZC/AZCL系列智能電容器是應用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節省能源、降低線損、提高功率因數和電能質量的新代無功補償設備。它由智能測控單元，晶閘管復合開關電路，線路保護單元，兩臺共補或臺分補低壓電力電容器構成。可替代常規由熔絲、復合開關或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內和柜面由導線連接而組成的自動無功補償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護方便，使用壽命長，可靠性高的特點，適應現代電網對無功補償的更高要求。

AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數、頻率、電容器路數及投切狀態、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內部晶閘管復合開關電路，自動尋找投入（切除）點，實現過投切，具有過壓保護、缺相保護、過諧保護、過溫保護等保護功能。

5.2產品選型

5.3產品實物展示

AZC系列智能電容模AZCL系列智能電容模塊

安科瑞無功補償裝置智能電容方案

6 結束語

1)如果原材料的測量數據準確，對同種電容器來說，采用千分尺法或質量密度法，雖然壓緊系數的數值不同，但心子實際的松緊程度樣，心子高度也相同。

2)根據實際聚丙烯薄膜測量結果作出產品的心子高度與壓緊系數的關系圖和極板長度與壓 緊系數的關系圖，選取合適的壓緊系數、極板長度和心子高度，可以控制電容偏差在要求范圍之內。

3)在進行電容器容量控制時要綜合考慮機器、人、環境等因素的綜合影響。

參考文獻

[1] 李葆申，葉淑珍．關于無功補償分類術語和定義的探討[J]．電力電容器與無功補償，2011，32(5)：61-63．

[2]郭銀杏，張凡，賈華.淺析“電力電容器電容控制”.

[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版．

作者簡介：

劉細鳳，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司。主要從事智能電力電容器產品的研發與應用