陈 伟

安徽航睿电子科技有限公司 安徽 铜陵 244000

0 引言

在电力系统中，电为电容器是电为系统的重要元件，主要用于无功补偿、谐波滤波、改善电能质量等。电为电容器的正常规范运行，直接影响电力系统的安全、可靠和稳定性。在实际应用过程中，电力电容器在使用一段时间后会出现容量异常衰减现象，对无功功率补偿装置有严重的影响。因此，分析电力电容器异常衰减的影响因素，并采取有效的措施具有重要的意义。

1 温度对电力电容器的影响分析

电力电容器是一类静止型全密封的电子元器件，运行可靠性较高，使用寿命较长。但由于不同运行环境下受到操作过电压、谐波、运行温度过高等因素的影响，加速电容器老化，最终导致绝缘击穿。可见电容器的运行温度与运行电压、频率和周围的环境温度有关。在正常电压下，如果频率稳定，电容器的内部温升是保持稳定的。这时，电容器内部的温度变化主要受周围环境温度的影响。由于季节变化和早晚温差，气温成为影响电容器运行温度变化的主要因素。

电容器长期处于高电场强度和高温下运行将会加剧电化学的腐蚀速度，导致局部放电故障，引起绝缘介质老化和介质损耗tanδ的增大，使电容器内部温升超过允许的温升而发热，缩短电力电容器的使用寿命，严重时导致热击穿而损坏。

电容器寿命与温度大体表现为“8°规则”，当温度升高10℃，电容器的电容量下降速度将加快一倍。为了防止电容器因运行温度过高导致电容量寿命下降，运行中应尽可能采用强迫通风，改善散热条件，使热损耗产生的热量，以对流和辐射散发出来。规程规定，空气温度在+40℃时，电容器外壳温度不得超过+55℃。周围环境温度超过+30℃时应开启通风装置，超过+40℃电容器应停止运行。

2 电力电容器的结构与温升的关系

电力电容器由外壳、芯组、接线端子和填充的浸渍剂组成。外壳的材料主要有无磁不锈钢、塑料、铝(铝合金)。电力电容器的外壳除了向电容器内部填充绝缘介质之外，还起到将电容器在运行过程中产生出来的热量向周围散发出去的作用。当电容器体内的容积一定时，对于外壳的不同尺寸，有效散热面积通常是不同的。当电容器的单位体积的发热功率一定时，电容器的单位体积的有效散热面积越大，电容器在达到热稳定时的箱壳温升就越低。

P=Q·tanδ=αS(t-to)

式中:P-电容器的介质损耗

Q-电容器的容量

tanδ-介质损耗角正切

α-电容器箱壳的散热系数

S-电容器的有效箱壳散热面积

t-电容器箱壳表面温度

t0——电容器周围冷却空气温度

3 降低电力电容器在生产中的损耗具体措施

3.1 改善生产环境，延长使用寿命 生产环境的要求，温度控制在15～25℃，环境湿度在小于60%的条件下生产，可减少电力电容器的损耗，以保证生产材料的质量达到标准。

3.2 加强外包封膜紧密程度，消除层间空气 电力电容器卷制结束后，需包裹外包封膜，防止卷绕张力撤销时，金属化膜发生回缩，同时对元件机械损伤起到绝缘保护作用。为消除薄膜间的层间空气，可在卷绕方式改进，在外包封对接位置烫封，然后实施包裹，改进后可以使元件卷绕更加紧密，有效排出层间空气。

3.3 控制金属化薄膜聚合工艺，消除层间空气 在聚合热处理的过程中，选择合适的温度十分关键，对于电力电容器来说，聚合温度过高时，介质薄膜变形严重，金属层与介质膜结合力也会下降明显。原因是聚合热处理过程中，热量是从芯子两端的喷金层向内部逐渐传播的，温度升温过快会导致两端的喷金层热量积累，导致内部空气无法完全排出。因此，选择合适的聚合温度，使电容器达到最佳自愈性能，延长使用寿命。

4 影响电力电容器自愈的内因

4.1 介质薄膜质量的好坏 金属化薄膜在生产过程中，生产出的薄膜可能有缺陷，在电力电容器自愈过程中，如果出现自愈点过多，则会导致电容器出现损坏。

4.2 电力电容器芯子的卷制形态和压紧程度 电力电容器的芯子卷绕不仅要考虑到电容器的自愈能力，还要有利于内部单元散热兼顾降低电感量和电阻等因素。进行电容器设计时，在客服允许的外形尺寸范围内，尽可能缩小极板宽度，增大接触端面，即有利于散热，又能有效降低接触电阻。

5 电力电容器工艺改进措施

5.1 降低电容器接触电阻 金属化薄膜芯子在卷绕过程中，避免端面不齐，导致焊接后接触不良现象，从而形成虚焊，接触电阻变大。芯子端面喷金过程中严格控制，如果枪距过远，喷嘴压力太小，喷金焊料温度过低，极易造成金属颗粒粗糙，造成引出线与芯子接触不良，接触电阻增大。

5.2 赋能加压方式 金属化薄膜自愈的过程，实际上就是内部瑕疵点被击穿的过程，瑕疵点有效消除与施加电压的关系密切。赋能工艺就是利用金属化薄膜的自愈特性，调高电容器的试验电压，采用直流二次赋能和交流多级电压，使电力电容器得到充分自愈还不产生过度自愈。

6 结语

本文提出电力电容器的电力电容器故障机理研究方案，延长电力电容器的使用寿命，延缓电力电容器容量衰减，从多方面综合分析，改进生产工艺，确保金属化薄膜电力电容器的正常工作。