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解析電容器內部的安全密碼

發布時間:2016-12-06 10:34:20

前言


電力電容器是電力系統無功補償的重要設備,目前市場上充斥著多元且質量參差不齊的電力電容器,無論為立方體、圓筒型、長方體或圓柱形等外觀,甚至有號稱智能型的電容器。然而,相較于電容器的外觀與功能,其電氣使用安全更為重要。若電容器本身不具備保護功能,當電容器發生電氣事故時,除了將直接造成電容器故障之外,嚴重時甚至導致明火事故,若因此造成操作人員傷亡,其損失更是難以估計。因此,電力電容器除了須具備可靠且穩定的質量外,更應具備基本保護功能。

故障.jpg

諾企電容器(上海)有限公司(以下簡稱諾企)提供的低壓電容器基于電氣安全上的考慮,除了選擇可靠的內部導體連接方式,以及采用防燃的內部填充材質外,更具備過電流、過溫度與過壓力等電氣安全保護功能。


我們由內而外,解析電容器該具備的安全保護:

1. 內部保護器件的重要性

2. 內部連接方式比較

3. 內部填充物的比較

4. 電容器外殼比較


1. 內部保護器件的重要性

當電容器內部組件(element)發生短路時

a. 若無法立即隔離短路,電容器組件除了須承受“故障電流”,甚至造成內部絕緣劣化,進而發生電容器內部弧光閃絡。

b. 當電容組件發生弧光閃絡,將使電容器內部組件膨脹且產生形變,當電容器內部“累積壓力”超出外殼可承之機械應力時,即會發生爆裂事故。此時甚至由電容組件故障引發電力系統短路事故。

c. 電容組件是由極薄的PP-film所制成,其對溫度的承受能力非常有限,因此當電容器內部器件發生“過溫度”時,將會使PP-film發生質變,甚至造成溶損,影響電容器使用壽命。

因此,選用電容器時,若能同時考慮電容器器件內部同時具備“過電流”、“過壓力”、“過溫度”三重保護,即可有效隔離電容器內部短路,使電容器的使用更安全。

內熔絲.jpg


2. 內部連接方式的比較

電力電容器內部常采用的連接方式有以下三種:

● 螺絲固定方式

● 插銷固定方式

● 焊接固定方式

一般情況下,于電容器維護保養時不易將電容器拆開檢查其內部接線是否松脫。因此,內部組件之電氣連接尤為重要,否則易于內部導體連接處產生高溫及高熱,最終造成安全上的隱患。然而,螺絲及插銷的固定連接方式,皆可能于搬運過程中,使電容器內部接線發生松脫,而造成使用安全上的隱患。焊接固定方式為所有連接方式中最安全且最緊固的方法,于電容器運輸過程中不易發生脫落,且具有最佳的電氣連接性能。

焊接(2).jpg


3. 內部填充物的比較

電力電容器內部填充物是指電容組件與外殼間的填充物,目前常使用的填充物可分為三類:

● 氣體:SF6為普遍使用之絕緣氣體填充物,但該氣體具有毒性,對人體及環境有嚴重的影響,同時亦不易難察覺氣體泄漏。

● 油式:無論是植物油或礦物絕緣油類,當電容器發生內部短路產生高溫時,易使絕緣油產生質變及膨脹,將使電容器外殼發生形變甚至爆裂。

● 蛭石:為天然礦石,其具有防燃、防爆的功能,當它遇到高溫時,其將會自動溶解,以隔絕火源及空氣,使故障的器件不再繼續擴散,大幅提高電容器的電氣安全。

蛭石.jpg


4. 電容器外殼的比較

電力電容器常采用的外殼材質具有下列三大類:

● 塑料類:可承受的機械應力最低,且燃點低,當電容器內部發生故障引起爆炸及弧光閃絡時,可能引發明火事故。

● 鐵殼類:可承受的機械應力較佳,但于保存及運輸過程中,若遇潮濕環境時較易引發生繡問題,將降低其外殼可承受機械應力強度。

● 鋼板類:可承受的機械應力最佳,其表面不易生銹,且能有效隔離電容器內部異常。


結論


為使電力電容器使用更安全,其材質選用、連接工藝與保護功能,由內而外皆要詳加考慮。因此,選用電力電容器使應考慮下列幾點:

1. 選擇具有過電流、過溫度、過壓力的內部保護器件;

2. 選擇以焊接的連接方式,更形牢固;

3. 選擇以蛭石作為內部填充物,具又防火、防潮的功能;

4. 選擇以高強度的鍍鋅鋼板外殼的電容器,更具安全。

電容器內部.jpg



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