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解析电容器内部的安全密码

发布时间:2016-12-06 10:34:20

前言


电力电容器是电力系统无功补偿的重要设备,目前市场上充斥着多元且质量参差不齐的电力电容器,无论为立方体、圆筒型、长方体或圆柱形等外观,甚至有号称智能型的电容器。然而,相较于电容器的外观与功能,其电气使用安全更为重要。若电容器本身不具备保护功能,当电容器发生电气事故时,除了将直接造成电容器故障之外,严重时甚至导致明火事故,若因此造成操作人员伤亡,其损失更是难以估计。因此,电力电容器除了须具备可靠且稳定的质量外,更应具备基本保护功能。

故障.jpg

诺企电容器(上海)有限公司(以下简称诺企)提供的低压电容器基于电气安全上的考虑,除了选择可靠的内部导体连接方式,以及采用防燃的内部填充材质外,更具备过电流、过温度与过压力等电气安全保护功能。


我们由内而外,解析电容器该具备的安全保护:

1. 内部保护器件的重要性

2. 内部连接方式比较

3. 内部填充物的比较

4. 电容器外壳比较


1. 内部保护器件的重要性

当电容器内部组件(element)发生短路时

a. 若无法立即隔离短路,电容器组件除了须承受“故障电流”,甚至造成内部绝缘劣化,进而发生电容器内部弧光闪络。

b. 当电容组件发生弧光闪络,将使电容器内部组件膨胀且产生形变,当电容器内部“累积压力”超出外壳可承之机械应力时,即会发生爆裂事故。此时甚至由电容组件故障引发电力系统短路事故。

c. 电容组件是由极薄的PP-film所制成,其对温度的承受能力非常有限,因此当电容器内部器件发生“过温度”时,将会使PP-film发生质变,甚至造成溶损,影响电容器使用寿命。

因此,选用电容器时,若能同时考虑电容器器件内部同时具备“过电流”、“过压力”、“过温度”三重保护,即可有效隔离电容器内部短路,使电容器的使用更安全。

內熔絲.jpg


2. 内部连接方式的比较

电力电容器内部常采用的连接方式有以下三种:

● 螺丝固定方式

● 插销固定方式

● 焊接固定方式

一般情况下,于电容器维护保养时不易将电容器拆开检查其内部接线是否松脱。因此,内部组件之电气连接尤为重要,否则易于内部导体连接处产生高温及高热,最终造成安全上的隐患。然而,螺丝及插销的固定连接方式,皆可能于搬运过程中,使电容器内部接线发生松脱,而造成使用安全上的隐患。焊接固定方式为所有连接方式中最安全且最紧固的方法,于电容器运输过程中不易发生脱落,且具有最佳的电气连接性能。

焊接(2).jpg


3. 内部填充物的比较

电力电容器内部填充物是指电容组件与外壳间的填充物,目前常使用的填充物可分为三类:

● 气体:SF6为普遍使用之绝缘气体填充物,但该气体具有毒性,对人体及环境有严重的影响,同时亦不易难察觉气体泄漏。

● 油式:无论是植物油或矿物绝缘油类,当电容器发生内部短路产生高温时,易使绝缘油产生质变及膨胀,将使电容器外壳发生形变甚至爆裂。

● 蛭石:为天然矿石,其具有防燃、防爆的功能,当它遇到高温时,其将会自动溶解,以隔绝火源及空气,使故障的器件不再继续扩散,大幅提高电容器的电气安全。

蛭石.jpg


4. 电容器外壳的比较

电力电容器常采用的外壳材质具有下列三大类:

● 塑料类:可承受的机械应力最低,且燃点低,当电容器内部发生故障引起爆炸及弧光闪络时,可能引发明火事故。

● 铁壳类:可承受的机械应力较佳,但于保存及运输过程中,若遇潮湿环境时较易引发生绣问题,将降低其外壳可承受机械应力强度。

● 钢板类:可承受的机械应力最佳,其表面不易生锈,且能有效隔离电容器内部异常。


结论


为使电力电容器使用更安全,其材质选用、连接工艺与保护功能,由内而外皆要详加考虑。因此,选用电力电容器使应考虑下列几点:

1. 选择具有过电流、过温度、过压力的内部保护器件;

2. 选择以焊接的连接方式,更形牢固;

3. 选择以蛭石作为内部填充物,具又防火、防潮的功能;

4. 选择以高强度的镀锌钢板外壳的电容器,更具安全。

電容器內部.jpg




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