电力电容器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于高压的电力电容器，此电力电容器包括至少一个电容器元件（２ａ－２ｄ）。目的是实现具有改进电气特性的电容器并可简便制造。根据本发明专利技术，每个电容器（２ａ－２ｄ）具有基本为圆柱体的形状。在壳体（１）内具有相应的形状，以便紧密环绕每个电容器元件（２ａ－２ｄ）。另外，每个电容器元件（２ａ－２ｄ）的轴向与壳体的轴向重合。本发明专利技术还涉及一种包括多个本发明专利技术类型电力电容器的电容器组（１２），并且涉及使用一个或多个本发明专利技术电力电容器作为电气装置中的组件。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在权利要求1中描述的电力电容器。根据本专利技术的电力电容器主要用于额定电压超过1kV，如5kV，优选至少10kV的应用中。电力电容器在用于电力输送和配电的系统中是重要的组件。电力电容器装置主要用于通过并串联补偿来增加电力输送容量并用作消除谐波的滤波器，其中，并串联补偿用于通过静态无功伏安系统来实现电压稳定。本专利技术的第二和第三方面涉及一种权利要求20所述类型及权利要求24-32所述类型的电容器组的应用。电容器具有接近90°的相角并因此产生无功功率。通过在消耗无功功率的组件附近连接电容器，在那可产生所希望的无功功率。因而电缆可以完全利用来输送有功功率。由负荷消耗的无功功率可以变化，并希望恒定地产生大量的与此消耗等效的无功功率。为此，多个电容器在电容器组中通过串联和/或并联连接。对应于消耗的无功功率，连接必需数量的电容器。通过上述方式利用电容器来补偿消耗的功率称为相位补偿。为此，在消耗无功功率的组件附近设置以分路电池形式的电容器组。此种分路电池包括多个连接在一起的电容器。每个电容器又包括多个电容器元件。以下解释此种常规电容器的结构。分路电池通常包括一定数量的多个串联电容器的链。链的数量由相数决定，通常为3。因而，在链中的第一电容器连接到用于把电力输送到消耗组件的电缆。输送电力的电缆设置得与地面或与环境中具有接地电势的点有一定的距离。此距离取决于电缆中的电压。因而，从第一电容器以串联形式连接电容器并向下延伸，其中第一电容器连接到电缆。设置在串联电容器链末端的第二电容器与第一电容器相对，第二电容器连接到接地电势或电系统(例如未接地的3相系统)中具有零电势的点。确定电容器的数量和它们的设计，以使串联电容器的容许电压(额定电压)对应于电缆中的电压。因而，多个电容器串联并布置在与接地电势绝缘的架子或台子上。此种电容器组因而包括多个不同的组件并要求相对较多的材料。进而，如果架子/台子要承受诸如风、地震等形式的外部影响，就要求相对坚固的结构。因而需要相当多的工作来构造此种电容器组。当电容器组包括大量的电容器时，这个问题尤其明显。电容器组还在地面上占据相对较大的面积。用于交流电压的长电缆是电感性的并且消耗无功功率。因此，用于串联补偿的电容器组沿此种电缆间隔布置，以便产生必需的无功功率。多个电容器串联，以补偿感性电压降。在用于串联补偿的电容器组中，与分路电池相反，串联的电容器通常只占电缆电压的一部分。包括在用于串联补偿的电容器组中的串联电容器链也设置得与被补偿的电缆串联。常规电容器组包括多个电容器。此种电容器又包括多个以电容器卷形式的电容器元件。例如，电容器卷被压平并一个叠一个地堆放，形成1m高的堆(stack)。非常多的具有中间金属层的介电膜在堆的垂直方向上平行布置。当作用到堆上的电压增加时，由于作用在金属层之间的库仑力，此堆在垂直方向上被一定程度地压缩。基于相同原因，如果电压下降，此堆在垂直方向上有一定程度的伸展。所形成的堆具有特定的机械共振频率或固有频率，所述频率相对较低。所述堆的机械共振频率被电流的特定频率放大，从而产生高噪声。主频率构成这样的频率，它由电流的基频确定且通常为50Hz。然而，机械共振频率的放大还受到电流中谐波的影响。此种已知类型的电力电容器的实例在美国专利5475272中描述。高压电容器由多个互相叠放且置于同一壳体内的电容器元件构成，因而在此描述。此壳体用金属以常规方式制成。电引入线由瓷或聚合物制成。此出版物还描述用于以串联或并联形式连接电容器元件的各种替代耦合。从EP 0 190 621、EP 0 416 164和EP 0 702 380还知道圆柱电容器壳体。然而这些专利里没有一个涉及用于高压的电力电容器。上述已知类型电容器，如美国专利5475272中所述类型的电容器的一个问题是所包括的电容器元件必须与壳体绝缘。此绝缘必须承受比电容器额定电压高很多的电压应力。目标是用电容器元件尽可能有效地填充壳体。由于凸出的箔和小半径等原因，电容器元件扁平的外形对电场放大是不利的。它们还必须以经常在电场中进一步产生局部不规则性的方式通过内部连线连接在一起。这导致对壳体绝缘有很高的介电强度要求。如果电容器是不含熔丝的类型，那么，在电容器元件和壳体之间的短路可导致在故障点泄放大量的能量。结果是产生具有较大损坏的爆炸。常规电力电容器的另一问题是产生的声音。当电压负荷产生的振动与电容器机械共振频率相同时，产生的声音是最强的。共振频率与垂直于电极层的电容器外壳的刚性之间的商的平方根成正比，并且共振频率与垂直于电极层的电容器外壳的伸长成反比。在所述权利要求中的限制“基本为圆柱形”指元件的形状与圆柱形偏差有限的程度。因而，所述形状可以是轻微椭圆，如焦点半径之差可高达10％；或者具有一些与纯粹的圆偏差相应程度的其它形状。具有圆柱形状且在每一端即在圆形端面具有接点的电容器，从电气观点考虑比上述常规扁平元件具有明显更有利的形状。由于壳体内部具有与电容器元件圆柱形相对应的圆柱形以便紧密环绕电容器元件，因此，获得的电容器尽可能地紧凑并适合于元件的形状，所述元件从制造观点上考虑是有利的并且在电气上也是有利的。还避免在壳体和电容器元件之间存在不必要的空间。由于电容器元件互相之间的方向性，因此还使产生的声音明显降低。与电极层正交的总尺寸，即直径，将明显小于常规电容器组的等效尺寸。这显著增加机械共振频率。因而实际上消除电压负荷的振动与共振频率相同的风险。大大减少对降噪或吸声措施的需求，因而使成本大大节省。由于壳体用电绝缘材料制成，因此不需要在电容器元件和壳体之间绝缘，并且因而降低在电容器元件和壳体之间的放电风险。进一步地，电容器的电连接可以极其简单，并且可以从壳体本身获得电容器之间的漏电路径。取消绝缘和引入线也使电容器相对紧凑，因而提供构造紧凑电容器组的机会。因而有可能获得至少与壳体长度相应的漏电距离。这构成本专利技术的有利实施例。壳体适合由聚合物制成，优选聚乙烯。这些类型的材料具有良好的绝缘能力并有其它希望的性质如强度、易处理性和成本。因此在根据本专利技术的电容器优选实施例中，采用所述类型的材料。当本专利技术电容器包括多个串联电容器元件并且在圆柱壳体两端设置电容器的接线端时，本专利技术电容器的好处是最明显的，此电容器因此构成本专利技术的第二优选实施例。不需要进行特殊安排就可在接线端之间获得要求的漏电路径，因为壳体本身产生漏电路径。根据本专利技术的另一优选实施例，每个接线端包括例如以箔的形式固定在壳体材料中的导电体。此种接线端特别简单，并且通过绝缘壳体材料而可靠地增强有利的机会。根据另一优选实施例，电容器元件设置有贯穿每个电容器元件的轴向中央槽。这为电容器内部冷却提供有利的冷却条件。在均匀产生热并且中心没有孔的圆柱体积中，径向方向上的温度曲线在向心方向上强烈增加。如果圆柱体积设置得在总体积中央的部分圆柱体积中不产生热，那么将降低中央的最大温度。另外，如果在中央的部分圆柱体积中安排某种形式的强制冷却，最大温度将进一步降低。从成本和体积方面考虑，把中央的部分体积设置为贯穿的槽是本专利技术的有利实施例，然而，与中央槽的尺寸相比，总电容器外部尺寸的增加相对较小。根据本专利技术另一优选实施例，至少一个电容器元件分为多个相互同心布置的子元件，径向相邻子元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高压的电力电容器，包括至少一个封装在壳体（１）内的电容器元件（２ａ－２ｄ），其特征在于：每个电容器元件具有基本为圆柱体的形状并且在壳体（１）内具有相应的基本为圆柱体的形状，以便紧密环绕每个电容器元件（２ａ－２ｄ），每个电容器元件取向为轴向，该轴向与壳体的轴向重合，壳体（１）是电绝缘材料并且在壳体（１）的每一端都设置电接线端（３、４），由此壳体本身构成接线端之间的绝缘。

【技术特征摘要】
SE 2000-1-14 0000117-21.一种用于高压的电力电容器，包括至少一个封装在壳体(1)内的电容器元件(2a-2d)，其特征在于每个电容器元件具有基本为圆柱体的形状并且在壳体(1)内具有相应的基本为圆柱体的形状，以便紧密环绕每个电容器元件(2a-2d)，每个电容器元件取向为轴向，该轴向与壳体的轴向重合，壳体(1)是电绝缘材料并且在壳体(1)的每一端都设置电接线端(3、4)，由此壳体本身构成接线端之间的绝缘。2.如权利要求1所述的电力电容器，其特征在于，壳体由聚合物制成，优选为聚乙烯。3.如权利要求1所述的电力电容器，其特征在于，在接线端(3、4)之间的漏电距离至少等于壳体(1)的长度。4.如权利要求1-3中任一项所述的电力电容器，其特征在于，壳体(1)封装一个或多个串联的电容器元件(2a-2d)。5.如权利要求4所述的电力电容器，其特征在于，每个接线端(3、4)包括固定在壳体材料中的导电体，此导电体从壳体内部向外部延伸。6.如权利要求1-5中任一项所述的电力电容器，其特征在于，每个电容器元件(2a-2d)具有沿轴向贯穿的中央槽(6)，元件的贯穿槽一起在壳体(1)的两端之间形成贯穿的槽。7.如权利要求6所述的电力电容器，其特征在于，所述贯穿槽(6)的直径大于30mm。8.如权利要求1-7中任一项所述的电力电容器，其特征在于，至少一个电容器元件(2′)包括多个相互同心布置的子元件(201-203)，径向相邻子元件中的最外面子元件具有贯穿其中的中央槽，最外面子元件基本为圆柱形并且紧密环绕内部子元件。9.如权利要求8所述的电力电容器，其特征在于，电容器元件(2′)中子元件(201-203)的数量是奇数，并且它们相互串联。10.如权利要求1-9中任一项所述的电力电容器，其特征在于，至少一个电容器元件(2a-2d)包括至少两个涂敷金属(9)的聚合物膜(8)细长带，聚合物膜(8)叠放并且沿纵向卷绕在一起，即在所述膜的匝之间有最小可能的间隙，其中，金属涂层(9)构成电容器元件的电极。11.如权利要求10所述的电力电容器，其特征在于，所述细长带形成得使金属涂层(9a′、9a″、9b′、9b″)布置在几个细长区域内并且在这些区域之间有未涂敷区域(17a、17b)，金属涂敷区域的位置和宽度在两个相邻带上交替变化，以便串联分电容器在电容器元件内形成。12.如权利要求11所述的电力电容器，其特征在于，至少三个串联分电容器在每个电容器元件内形成。13.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃斯布乔恩埃里克森，伯奇德鲁吉，汤米霍姆吉恩，戈兰福里斯克，
申请(专利权)人：ABB股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]