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影响电容器电容因素的控制
摘要：阐述电力电容器生产制造过程中影响电容器电容偏差的因素：环境、材料的控制、卷绕的控制、芯子压装工艺的控制等。
关键词：电容偏差、影响因素、控制
随着我国直流输电工程的不断发展，电容偏差的控制已成为严峻的形势，如中性母线上的直流滤波用电容器和中性线保护用电容器要求电容偏差极小，为± 0.5%。严格控制电容偏差，不仅满足当前电容的配平、整定值的控制、滤波的要求等，更能有效长期控制产品电容均一性（即互换性）。长此以往，系统更加稳定，产品质量更加可靠。
一、并联电容器的使用情况
在近几年的城网建设改造工作中，针对电网的发展、用电负荷的变化、电网结构的改善，在以阵损和保证电网电压合格率为前提的情况下，对电网进行潮流计算和无功优化分析。但是电容器产品质量问题、设计场强偏高和电网谐波治理不力等多种原因造成电容器损坏情况比较严重。因此我们对变电站内电容器装置的运行状况进行了全面的调查研究和故障分析，从电容器的设计、运行和管理方面查找问题。经过一年的整治，使集合式电容器的故障率降了下来，现在已处于一个平稳的阶段。但是集合式电容器的损坏率依然高于分散式电容器，这是由于集合式电容器一旦损坏则统计整组容量，分散式电容器损坏后只统计损坏单元的容量。随着电容器制造技术的提高，电容器单元的容量已突破原来的334 kvar，达到500kvar，甚至更高，为克服分散式电容器占地大的问题，出现了构架式电容器。从目前在变电站的运行情况来看，其占地面积不大、更换损坏单元方便的优点已显现出来。
二、影响电容因素
主要有两点：设计因素与工艺控制因素，但因设计之本在于原材料，而原材料又有一定的偏差，导致工艺控制因数发生一定的变化。同一批同一罐次产品，设计参数、环境、原材料、设备、人工均相同的情况下，卷绕出的电容应基本相同，但实际差异忽大忽小。寻其原因，主要由以下几方面。①环境。在生产过程中净化卷绕间的温湿度应保持相对恒定，温度：20～24，相对湿度：50～6ORH。②设计理论分析。电容器的电容;C≈2×εr ×ε0×S D （1）式中：ε0——真空介电常数（ε0=2×8.86×10-12F/m）；S——极板面积（m2）；D——极间距离（m）；εr——相对介电常数（相对电容率）。由（1）式推出 C≈2×8.86×10-12×εr×bL d （2）式中：εr ——相对介电常数（相对电容率）；b——极板宽度（m）；L——极板长度（m）；d——极间介质厚度（m）。由（2）式可知：影响电容直接因数：极板宽度、极板长度、极间介质厚度、相对介电常数。
三、控制电容影响因素
①环境。保证在生产过程中净化卷绕间的温湿度应保持相对恒定，温度：20～24℃，相对湿度：50～6ORH。②极板宽度。为了更好的保证电容偏差，我公司要求极板有效宽度偏差为0～+0.5 mm。每家公司的极板宽度均由人员按图纸要求自行调整，即便偏差不符图纸要求，不经检验，也无法查出，为此，对人员调整极板宽度技术较严。由于每个元件不可能一一进行有效宽度检查，为此，需对此工序多次抽检。③极板长度。设备自身卷绕长度的影响、芯轴磨损等都会影响电容的卷绕长度。设备的校核很重要，需定时维护与技术查看。④极间介质厚度。当前，电容器极间介质采用聚丙烯薄膜，聚丙烯薄膜的自身厚度偏差会严重影响电容器偏差。粗化型聚丙烯薄膜常用两种测试方法即千分尺法和质量密度法。千分尺法厚度仅以试样中测得的个别点的平均值代表试样厚度，而质量密度法厚度代表试样的真实平均厚度。前者一个试样中，如改变不同的测试点，其测得的厚度可能不尽相同，但后者的一个试样其厚度是不变的，显然，质量密度法相对千分尺测量测试误差偏小一些。粗化膜的的空隙率是以千分尺法测得的厚度超过质量密度法测得的厚度之增量的百分比表示。如果空隙率变化不稳定，导致相对相对介电常数发生变化。⑤相对介电常数。εr = εi· εf εi·k+ εf（1-k） （3）式中：εi——浸渍剂的相对电容率；εf——聚丙烯薄膜的电容率； K——压紧系数。浸渍剂的相对电容率、聚丙烯薄膜的电容率、压紧系数、极板厚度（因极板的厚度直接影响压紧系数K的变化，间接影响相对介电常数的数值）等成为产品电容控制的主要因素。其一压紧系数。设计产品时，利用固有压紧系数，设计元件高度以及芯子高度，元件高度相对比较好控制，要求元件耐压时选取垫片高度必须一致，及设备在此统一性。芯子高度由元件、绝缘件等组成，若元件高度准确，绝缘件厚度偏差之间影响芯子高度，同一产品，芯子高度一致，则绝缘件高度偏差影响芯子溶胀率，即改变产品压紧系数，随即影响相对介电常数。芯子压装时，固定压力大小决定芯子高度，以此来控制芯子压紧系数值。铝箔的厚度会间接影响压紧系数。铝箔的厚度随着不同厂家和不同批次会有所差异。厚度的差异最终会影响压紧系数和所设计电容值，若厚度偏薄，则按照理厚度论设计电容值最终出来的电容偏小，偏厚则相反。其二，聚丙烯薄膜的相对电容率与浸渍剂的相对电容率。严格控制进厂参数值，保证材料相对电容率值。
四、电力电容器组倒闸操作时必须注意的事项
①在正常情况下，全所停电操作时，应先断开电容器组断路器后，再拉开各路出线断路器。恢复送电时应与此顺序相反。②事故情况下，全所无电后，必须将电容器组的断路器断开。③电容器组断路器跳闸后不准强送电。保护熔丝熔断后，未经查明原因之前，不准更换熔丝送电。
总之，影响电容器电容的主要因素是聚丙烯薄膜的厚度控制、聚丙烯薄膜的空隙率、芯子压紧系数、设备卷绕长度的一致性等都成为控制容量偏差的不可忽略因数。严格控制聚丙烯薄膜进厂参数值，以质量密度法测得的厚度做为电容设计依据之一。结合工艺设备控制，保证元件有效宽度、长度符合图纸参数值。固定压力大小确定芯子高度，以此控制芯子压紧系数值。
