電力電容器傳熱模型計(jì)算及溫度壽命預(yù)測(cè)研究

劉 偉，張 健

(國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司電力科學(xué)研究院， 哈爾濱 150030)

0 引 言

電力電容器與電網(wǎng)安全、電網(wǎng)損耗、電壓穩(wěn)定、電壓質(zhì)量直接相關(guān)，同時(shí)發(fā)揮著不可替代的作用。隨著我國(guó)電網(wǎng)的快速發(fā)展和建設(shè)，遠(yuǎn)距離、大容量、多區(qū)域互聯(lián)的特點(diǎn)越來(lái)越明顯，無(wú)功補(bǔ)償容量迅速增長(zhǎng)，作為電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償主要設(shè)備的高壓電力電容器也大幅增長(zhǎng)，電容器安全可靠性越來(lái)越需要更強(qiáng)有力的保證。電力電容器作為元器件密封的電力設(shè)備，運(yùn)行環(huán)境溫度、運(yùn)行容量、介質(zhì)損耗因素、電容器結(jié)構(gòu)和散熱條件等是決定電容器內(nèi)部溫升的重要因素[1-3]。實(shí)際應(yīng)用中，很少有在內(nèi)部介質(zhì)中直接安裝溫度測(cè)量設(shè)備的電力電容器，因此，從傳熱學(xué)和能量守恒的角度，利用環(huán)境參數(shù)，推導(dǎo)高壓電容器外殼和內(nèi)部最高點(diǎn)溫度傳熱計(jì)算模型，間接計(jì)算電力電容器內(nèi)部與外殼最高點(diǎn)溫度，研究其變工況特性及溫度與壽命的關(guān)系，具有工程實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

現(xiàn)有研究主要集中在對(duì)電力電容器的內(nèi)部及外殼最高點(diǎn)溫度計(jì)算，其中模型中輻射傳熱計(jì)算公式存在不足，試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)少，研究間接測(cè)量實(shí)際應(yīng)用、變工況特性不足，就溫度與壽命關(guān)系的具體函數(shù)沒(méi)有推導(dǎo)[4-12]。針對(duì)上述情況，以高壓電力電容器為基礎(chǔ)，建立并細(xì)化了內(nèi)部介質(zhì)傳熱模型，計(jì)算了內(nèi)部及外殼最熱點(diǎn)溫度，利用試驗(yàn)臺(tái)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了傳熱計(jì)算模型的有效性和計(jì)算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；推導(dǎo)了環(huán)境溫度、運(yùn)行容量、介質(zhì)損耗、運(yùn)行電流和散熱條件等因素對(duì)電力電容器特性的影響規(guī)律，利用某變電站收集的該類型電容器故障數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了變工況特性推算的正確性；……