電容在整流系統中的應用及故障率的分析

摘 要：本文著重闡述油浸箔式電容器與金屬化電容器的優點和缺點及兩類電容器在整流系統使用過程中的應用及質量問題進行剖析。

關鍵詞：油浸箔式；整流柜；金屬化

1 概述

作為大型鋁電解供電電源，整流變壓器是整流設備的電源變壓器。整流設備的特點是原方輸入電流，而副方通過整流原件后輸出直流。鋁電解用的整流直流電源大部分都是由交流電網通過整流變壓器與整流設備而得到的。整流變壓器是專供整流系統的變壓器，其功能：（1）是供給整流系統適當的電壓；（2）是減小因整流系統造成的波形畸變對電網的污染。為使輸出的直流更平滑在整流過程中電容的使用必不可少。小電容是用來濾除電網帶來的高頻干擾，防止對設備產生影響，而大電容是把次級輸出的直流電中交流成分濾除。電容器主要用于交流電路及脈沖電路中，在直流電路中電容器一般起隔斷直流的作用、是儲能元件電容器在電力系統中是提高功率因數的重要器件；在電子電路中是獲得振蕩、濾波、相移、旁路、耦合等作用的主要元件。

2 我公司整流柜上使用的電容有GH68A型油浸箔式電容和CJ48型金屬化自愈電容，油浸箔式電容和金屬化自愈電容的區別和特點如下：

區別：（1）在加工工藝上：油浸箔式電容器元件是在兩層鋁箔電極間加入絕緣介質（最少是兩層全膜或膜紙復合）經過卷制、打壓、壓裝、焊接和真空高溫浸漬等工藝制作而成，金屬化自愈電容器是一層金屬化膜或一層金屬化膜與一層光膜卷制而成，經高溫聚合后，兩端噴上金屬作為電極，然后真空浸蠟或油制作而成，分為蠟浸、油浸、干式三種，（2）在使用材料上：油浸箔式電容器是全膜、紙膜復合、浸漬料屬于非極性材料，厚度為7-18um，電極板為專用鋁箔，厚度為6-7um。金屬化自愈電容器是聚丙烯光膜、電容器紙。膜和紙的厚度一般為5-16um，電極是將聚丙烯光膜或電容器紙表面蒸鍍一層約為0.1um厚的金屬鋁粉作為電極。

阻容吸收裝置也就是RC電路。用電容器和電阻器串聯后它可有效抑制過電壓的瞬間振蕩和高頻電流、使過電壓的波形變緩、陡度和幅值降低。再加上電阻的阻尼作用、使高頻振蕩迅速衰減。無論對哪種負荷設備都非常有效。

鑒于CJ48型金屬化自愈電容和GH68A型油浸箔式電容由于材料和結構上的不同，不利于長期高溫下運行，決定對其進行改造。

從以上分析來看電容器在整流電源中，雖然成本不高，但是作用很大，要漸少電容器的質量問題，必須從根本上提高和改進電容器的可靠性能，具體講：

（1）科學選擇吸收換相電容型號；（2）改變安裝位置，將交流吸收移除整流柜。遠離熱源，擇點安裝。

3 電容器的使用壽命隨溫度的增加而減小。主要原因是溫度加速化學反應而使介質隨時間退化。絕緣電阻：由于溫升引起電子活動增加，因此溫度升高將使絕緣電阻降低。

吸收換相電容目前通過研究討論并經過實際使用效果證明，使用HCZN 阻尼吸收電容器效果非常好。

在加工工藝上：HCZN 阻尼吸收電容器采用無感卷制工藝；圓柱鋁外殼，機器封裝，一次成型。引出極采用PBT聚合絕緣子，具有耐高壓，耐高溫的特點。采用高真空干燥浸漬技術除去電容器中全部殘余水分和空氣，填注芐基甲苯浸漬劑（法國C101）；芐基甲苯具有良好的耐低溫特性。

在使用材料上：HCZN 阻尼吸收電容器為圓柱形元件，內部以優質雙面粗化聚丙烯薄膜，芐基甲苯浸漬劑作為介質，以電子、電力電容器專用鋁箔作為電極，元件外部采用磨砂氧化圓柱鋁外殼。能夠承受瞬間大電流和高電壓的沖擊，容量無衰減。

特點：HCZN 阻尼吸收電容器防爆，散熱性能好，有良好的耐低溫特性；外形美觀、體積小、重量輕、壽命長、易安裝、85℃±5℃的恒溫下8小時無滲漏等優點。端子間沖放電試驗在1.1UN電壓下，10分鐘之內承受5次直流極間充放電，不擊穿且容量無衰減。交流：1KV-3KV直流電壓測試2.15UN或交流電壓測試1.5UN，時間10S（縱坐標為使用個數）以上材料從使用數量和價格方面都有很大不同：CH68A型單個（666.5元）CJ48型單個（135元）HCZN 單個（470元）從數據顯示HCZN 阻尼吸收電容器使用較少，故障率較低。

綜合上述對整流柜吸收電路進行改造，將柜頂交流吸收回路移至柜外墻上，將柜內換相吸收電容器移至柜外，并將原吸收回路油浸式電容器更換為HCZN 阻尼吸收電容器，改造后能夠有效減少電容器在運行中出現漏液、鼓肚、擊穿等現象，減少影響整流柜安全運行的隱患。不僅節約材料成本而且能夠有效提高整流柜的安全運行效率，同時對同行業解決整流柜安全運行問題起到借鑒作用。

作者簡介：徐志軍（1971，9-），男，籍貫：河南省焦作市獲嘉縣，現職稱：電氣助理工程師，學歷：大專，研究方向：電力技術。

竇新鵬（1987，10-），男，籍貫：河南省輝縣市，現職稱：電子助理工程師，學歷：本科，研究方向：電力技術。

余天波（1985，9-），男，籍貫：河南省焦作市，現職稱：電子助理工程師，學歷：本科，研究方向：電力技術。