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1、柔性直流输电工程中用直流支撑电容器的应用摘要：本文主要介绍了柔性直流输电系统用直流支撑电容器，该电容器属于金 属化薄膜介质的自愈式电容器，技术要求很高。前期，国内柔性直流输电工程中 用的电容器主要以进口的国外电容器为主，随着电容器主材制造工艺水平及电容 器生产制造装备工艺水平提高，国内直流支撑电容器发展很快，产品性能等各方 面与国外产品相当，从而更好满足阀厂家对电容器产品性能、交货期及成本等方 面的要求。关键词：柔性直流输电系统；直流支撑电容器；金属化薄膜介质；生产制造 装备工艺水平0 引言目前，国、内外大型柔性直流输电工程【1】中的直流支撑电容器均采用国外 进口，周期较长，各种税居高不下，导
2、致产品价位高，进口直流支撑电容器处于 垄断地位，随着国内直流支撑电容器产品主材、生产制造装备、工艺水平等不断 提高，现技术水平与国外水平相当，这种发展趋势，将打破进口产品的垄断地位，填补我国电力电容器行业在柔 性直流输电领域所需高端电容器技术、生产装备制造、工艺等方面的空白，同时 为风能、太阳能发电、光伏发电等清洁能源领域提供高端品质的电容器和系统集 成服务，以满足蓬勃发展的柔性直流输电工程的需要。1 柔性直流输电系统简介柔性直流输电（VSC?HVDC）系统【2】主要包括电压源换流器（VSC）、换流 变压器、换相电抗器、直流电容器和交流滤波器等。VSC换流器+1对轻型电缆= 柔性直流输电。柔性
3、直流输电系统不需要大量的交直流滤波电容器，而是需要大 量的直流支撑电容器，是采用金属化薄膜介质的自愈式电容器，技术要求很高， 目前主要靠进口，国内多家有少量供货。2 直流支撑电容器直流支撑电容器，又称DC-Link电容器，采用进口薄膜材料低温蒸镀而成，自 愈性能优异；由全自动分切卷绕设备制造，采用无感卷绕技术，自愈性能优良， 产品空间利用率高，结构更加紧凑，芯子内部采用特殊喷金工艺，等效串联电阻 小、耐电压高、耐电流大、低阻抗、低电感、容量损耗小、电容器干式结构、能 承载较大纹波电流、漏电流小、使用寿命长、安全及防爆稳定性好、不锈钢外壳， 阻燃端子，防火性能达到最佳、过压力检测器保护装置，为后
4、台提供辅助信号， 可靠性高，产品结构设计合理，采用模块化设计概念，在绝缘的设计上，充分考 虑了设计裕度，干式设计，所有主材均属于环保材料，不会有任何液体泄漏，造 成环境污染。500kV/3000MW柔性直流输电换流阀功率模块中9mF的DC-link电容器。该 换流阀功率模块采用两台9mF并联为18mf电容器用，该电容器依据标准 IEC61071-2007 Capacitors for power electronics （电力电子电容器）、GB/T 17702.1- 1999电力电子电容器第1部分、 GB/T 17702.2-1999电力电子电容器第2部分进 行设计、生产和试验。环境条件：海拔
5、高度：1600米；耐地震能力8级；地面 水平加速度：3.0m/s2；地面垂直加速度：1.5m/ s2。使用环境：户内；环境温度: （-1555）C；最热日平均温度：30C；最热年平均温度：20C；空气相对湿 度：90%（20C）。冷却方式：自然冷却。电气参数：额定电压（UNDC）： 2800V；额定容值（CN）： 9000茁；容值偏差：0+5%；绝缘电压（UiAC）： 2000V； 正常工作纹波电压：880V (峰-峰值)；最大可重复纹波电压：1000V (峰-峰值) 30s/h；额定容值和电压下电容器的存储能量(WN)： 31360 Ws；长期有效电流值 (leff,permanent):
6、750A；过电流能力：910A (rms)12s/天；1050A (rms)6s/天; 电容器电感值(Le)： 55 nH1MHz；损耗角正切(tan6o)： 10x10-4；串联电阻(RS)： 2.78 h；电容器损耗因数(tan6(120 Hz)： 9x10-4；最低工作环境温度(Tamb,min)： -25C； (11)最高工作环境温度 (Tamb,max)： +50C； (12)电容器热点温度最大值(THotSpot,max)： +85 C； (13)平均相 对湿度(humidity av. rel.)： 95%； (14)故障率：100 fit；防爆要求：端子为阻燃端子，防火性能好，
7、不助燃。 压力检测：产品安装过 压力检测器保护，提高了运行可靠性。在电容发生过压力故障时将信号报出，类 型为开关量信号，即常开点，供电电压为15V。使用常开点1、4点，当压力异常 时1、4点闭合，回路电流约为3A。3 DC-Link 电容器工艺工序 卷制：采用进口卷绕机，均为无轴高速卷绕，带有自动张力控制和高精密张力调整功能。压装：卷绕间出来芯子模块放入工装进行压装。 热压处理：将压装后的工装送入烘箱，采用阶梯加热的方式，加热烘箱主要 用于电容器元件的干燥、定型。采用电加热方式，保温性、密封性好，温度控制 精度1C。喷金：喷金机用于电容器元件的喷金，设备采用多把喷枪，可实现多工位同 时工作，生
8、产效率高，带有回传机构，设备自带干燥器与除尘器。电容器设计时 采用金属聚丙烯薄膜卷绕的压扁型芯子制造技术，通过专用工装，完成喷金工艺。真空处理设备：通过加热和抽真空最后注油的方式，排除电容器元件中的水 分和杂质气体并浸渍元件，提高元件性能，也可用于成品电容器的注油。4 总结本文通过对 DC-Link 电容器介绍，给出产品的应用情况，通过几种规格 DC- Link电容器的应用和推广，配合阀厂家进行模块试验，助力级联IGBT的高性能高 可靠性驱动装置及功率模块级、阀段级试验，最终将打破国外技术垄断局面。随 着国内特高压常规交、直流项目饱和，柔性直流输电是趋势，直流支撑电容器的 高能量密度、工作特性
9、、电容量稳定技术、低杂散电感、低等效串联电阻、紧凑 化结构、低噪声结构、故障保护配置等优点，关键主材、制造工艺技术水平提升， 最终实现高冲击电压耐受能力的金属化膜直流电容器装置。参考文献：【1】房金兰.国外电力电容器技术发展综述【C】/电力电容器无功补偿技术 论文集.西安：中国电工技术学会电力电容器专业委员会， 2009： 1-5.【2】房金兰.我国电力电容器技术发展【J】.电力电容器与无功补偿，2010，31(1)： 1-4【3】周登洪.直流输电用并联及交流滤波电容器装置综述【J】.电力电容器与 无功补偿，2006，27（1）：1-4【4】杨佩霞.机车电容器在牵引变流器中的应用及其技术【A】.电力电容器与 无功补偿，2013（2）【5】王兆安，黄俊.电力电子技术.第四版【M】.北京：机械工业出版社， 2000：31【6】王兆安，杨军，刘进军.谐波抑制和无功功率补偿【M】.北京：机械出 版社， 2002.作者简介： 谢永（1980-），男，本科，工程师，主要从事电力电容器生产、技术等管理 工作。安鸽 （1985-），女，硕士，工程师，主要从事高、低压电力电容器成套装置及 动态无功补偿。
柔性直流输电工程中用直流支撑电容器的应用
