干式直流电容器全链条国产化关键技术探讨

高性能薄膜电容器广泛应用于新能源交通工具、输变电工程、医疗救治器械和电磁脉冲武器等领域,其中干式直流电容器更是柔性直流输电的重要装备。目前薄膜电容器生产过程中从原料到重要装备完全依靠国外技术,高端薄膜电容器超净聚丙烯(PP)原料完全依赖从国外进口,加工双向拉伸BOPP薄膜和电极蒸镀等大型生产设备都是从发达国家购买,严重制约了我国薄膜电容器技术研发和工程应用,特别是在当前的复杂国际环境下带来诸多隐患,一旦国外禁止向我国出售相关原料和设备,将严重影响我国高科技领域的发展。由此,在当前复杂的国际环境和我国政府提出的“双碳”目标背景下,必须下大力气着力解决影响薄膜电容器领域发展的诸多关键因素,依靠自主技术服务于新能源系统建设。在国家重点研发计划“干式直流电容器用电介质薄膜材料”重点专项支持下,本文从薄膜电容器用电工级超净PP原料入手,探讨通过相关领域科研院所与相关企业深度合作,进行电工级超净PP原料技术攻关,解决研发验证过程中存在的问题,从全局观出发力图解决我国干式直流电容器工程应用面临的重大问题,形成我国干式直流电容器全链条国产化关键技术。

“干式直流电容器全链条国产化关键技术”专刊特约主编寄语

首先非常感谢《电力电容器与无功补偿》期刊编辑部邀请我作为特邀主编组织“干式直流电容器全链条国产化关键技术”主题专刊,同时非常感谢国家重点研发计划“储能与智能电网技术”重点专项“干式直流电容器用电介质薄膜材料”项目承担单位及安徽铜峰电子股份有限公司为特刊投高水平论文。

柔性直流输电用干式直流电容器工况验证试验回路研制

干式直流电容器作为柔性直流输电换流阀的核心组件,尚未开展阀组级工况试验验证。通过对目前实验室条件下换流阀组件运行情况的调研,确定采用被试阀段与陪试阀段对拖运行的拓扑,以满足验证试验回路构建的要求。通过仿真分析和系统试验,证明在满足经济性和实用性要求下,正常工作时回路各阀段至少需要5个子模块串联。考虑到该试验回路需要针对不同型号规格的电容器开展运行试验,叠层母排采用了特殊的设计,方便参数测量和电容器更换。

基于电热耦合的高压直流电容器模型设计方法研究

针对一台高压直流电容器单元,首先根据其几何结构与材料参数设计了包括电热耦合仿真边界条件的电容器物理学模型,并利用基于有限元方法的瞬态热仿真软件模块进行求解,得到了电容器整体在趋于设定热稳定状态下的温度云图;然后通过实验验证的方法研究比对其在额定工况条件下的内部芯子最高温度点的温升;最后基于仿真结果,进一步探究了高导热填料填充到聚合物基体中形成的复合材料作为薄膜时的仿真结果与普通聚丙烯材料的温升对比。最终仿真结果与实验验证结果比对证明了模型设计研究的有效性。

干式直流电容器聚丙烯薄膜绝缘性能及其改进方法研究进展

在超特高压直流输电换流阀厅中,干式金属化薄膜电容器承担阻尼缓冲、电压支撑和辅助换流等重要角色,其安全可靠性取决于电容器薄膜介质的绝缘性能。电压等级提升与设备小型化发展,对电容器绝缘性能提出了更严苛要求。该文基于运行工况下干式电容器用聚丙烯薄膜的微观和宏观性能演化规律,总结了微观结构、热场作用、复杂电场和机械应力对薄膜介质介电性能的影响规律,分析了聚丙烯薄膜绝缘老化乃至击穿失效机理。从物理共混、有机添加、灰分抑制、结晶设计、化学接枝及界面改性几方面归纳了薄膜绝缘改性的国内外研究现状,介绍了几种干式直流电容器用聚丙烯基材及薄膜介电性能的提升方法,为开发适用于超特高压直流运行工况的干式金属化聚丙烯薄膜电容器提供参考。

“干式直流电容器全链条国产化关键技术”专题征稿启事

随着我国双碳目标的提出,基于新能源技术的应用场景成为实现双碳目标的主流。在新能源技术的应用中,干式薄膜电容器成为解决许多关键技术不可缺少的核心器件或重要装备。我国薄膜电容器经历了近半个世纪的发展,已形成相关上下游企业近千家,技术和人才培养方面已经具有一定优势。在国内外新形势下,干式薄膜电容器全链条技术提升是推动我国下一个50年该领域发展的重要保证。

“干式直流电容器全链条国产化关键技术”专题征稿启事

随着我国双碳目标的提出,基于新能源技术的应用场景成为实现双碳目标的主流。在新能源技术的应用中,干式薄膜电容器成为解决许多关键技术不可缺少的核心器件或重要装备。我国薄膜电容器经历了近半个世纪的发展,已形成相关上下游企业近千家,技术和人才培养方面已经具有一定优势。

“干式直流电容器全链条国产化关键技术”专题征稿启事

随着我国双碳目标的提出,基于新能源技术的应用场景成为实现双碳目标的主流。在新能源技术的应用中,干式薄膜电容器成为解决许多关键技术不可缺少的核心器件或重要装备。我国薄膜电容器经历了近半个世纪的发展,已形成相关上下游企业近千家,技术和人才培养方面已经具有一定优势。在国内外新形势下,干式薄膜电容器全链条技术提升是推动我国下一个50年该领域发展的重要保证。为此《电力电容器与无功补偿》编辑部特邀清华大学党智敏教授为特约主编,组织“干式直流电容器全链条国产化关键技术”专题,真诚欢迎从事相关研究的国内外专家学者积极投稿。

“干式直流电容器全链条国产化关键技术”专题征稿启事

随着我国双碳目标的提出,基于新能源技术的应用场景成为实现双碳目标的主流。在新能源技术的应用中,干式薄膜电容器成为解决许多关键技术不可缺少的核心器件或重要装备。我国薄膜电容器经历了近半个世纪的发展,已形成相关上下游企业近千家,技术和人才培养方面已经具有一定优势。在国内外新形势下,干式薄膜电容器全链条技术提升是推动我国下一个50年该领域发展的重要保证。为此《电力电容器与无功补偿》编辑部特邀清华大学党智敏教授为特约主编,组织“干式直流电容器全链条国产化关键技术”专题,真诚欢迎从事相关研究的国内外专家学者积极投稿。

参加ABB公司直流电容器型式试验与参观印象

参加ＡＢＢ公司直流电容器型式试验与参观印象华中电力集团公司黄龙奇１基本情况我们一行４人于１９９６年５月２９日至６月１４日在瑞典Ｌｕｄｖｉｋａ（ＡＢＢ公司瑞典总部的所在地）参加ＡＢＢ电容器制造公司生产的新型直流电容器的部分型式试验，参观了两座由直流海底...

新的高压直流电容器国家标准技术指标的提高

直流输变电系统核心技术与基础标准研究项目中,《高压直流输电用并联电容器及交流滤波电容器》和《高压直流输电用直流滤波电容器》国家标准,对电容器的结构、性能、试验、绝缘水平、安全要求等方面提出了较高的技术要求。

高压直流电容器电介质研究现状

直流滤波电容器、直流支撑电容器等高压直流电容器是保证高压直流输电质量与稳定运行的核心器件。聚合物薄膜作为电力电容器的关键固体电介质，其击穿强度、温升特性直接影响电容器的容量与绝缘水平。本文简要介绍了高压直流电容器固体电介质材料的发展历程，论述了聚合物薄膜的击穿强度、温升特性，同时探讨了温度、复杂电场对聚合物薄膜老化行为的影响规律，对聚合物薄膜电介质面临的问题与改进措施的国内外研究成果进行了总结。

直流电容器实际运行工况下的老化试验研究

针对换流站直流滤波电容器在实际工况下的老化问题,搭建了直流叠加谐波老化试验平台,对电容器元件施加不同参数的直流叠加谐波电压,得到不同电应力下老化后的电容器,进而获得电容器劣化曲线。通过对比分析多组电容器电容量的衰减,得到导致直流电容器性能劣化的重要影响因素,为换流站直流电容器的寿命评估提供了理论研究基础。

高压直流金属化薄膜电容器绝缘性能提升方法研究进展

金属化薄膜电容器因其具有优异的绝缘特性与自愈性能,被广泛用作高压直流输电等先进能源系统的核心设备,其绝缘介质聚丙烯薄膜是制约电容器安全可靠运行的重要因素。文中系统梳理了高压直流电容器用金属化聚丙烯薄膜的研究进展,基于聚丙烯薄膜的微观结构、运行工况及电极设计,提出了薄膜介质目前面临的风险及挑战。总结了提升聚丙烯薄膜耐受极端环境的绝缘改性方法,介绍了基于微观结构调控、本体掺杂、界面改性及多层结构设计的聚丙烯薄膜材料改性方法,并阐述了复合薄膜设计、安全膜设计、方阻设计等金属电极设计方法的发展进程。该研究将为服役于高压直流输电系统中电容器的绝缘设计、生产和运行维护提供参考。

直流支撑电容器圆元件的散热模型与仿真研究

随着自愈干式金属化薄膜电容器应用范围的不断扩展,其散热方式与内部温升问题成为了重要的理论与工程问题。鉴于此,本文基于直流支撑电容器圆元件的发热规律,分析了电容器元件圆柱状整体均匀发热时发热体的热流分布。进一步,结合电热对偶原理,建立了圆元件热计算模型,并通过微分单元积分,得到了圆元件的热阻计算公式。最后,通过试验验证了圆元件的热计算模型的正确性,且提出了圆元件热计算的验证方法,为直流支撑电容器圆元件的发热提供理论与试验参考。

柔性直流输电用直流支撑电容器的关键技术研究

本文基于柔性直流输电用直流支撑电容器的研发经验,提出直流支撑电容器的纳亨级等效串联电感ESL的测试方法,并验证其正确性,解决了纳亨级电感的测试方法难题;根据测试方法,验证了基于直流支撑电容器引出线方式的纳亨级电感的计算方法,为降低直流支撑电容器纳亨级电感提供了新的设计思路;本文还对直流支撑电容器的老大难问题—极对壳交流局部放电问题,进行研制分析总结,为解决直流支撑电容器的对壳交流局放提供参考;提出了针对极间直流局放研究的建议;结合试验及运行经验,对直流支撑电容器的电流出线端子进行了接触电阻测试、温升试验、小幅值浪涌电流和大幅值浪涌电流的试验验证,试验验证结果表明,只有加厚的细牙圆螺母能通过大幅值浪涌电流试验,这对于提高直流支撑电容器的安全运行很有参考价值。

HVDC用直流滤波电容器组均压技术研究

本文从HVDC用直流滤波电容器的台架结构出发,研究了台架设计对直流电压分配的影响,研究了电容器外壳连接元件串联段数、泄漏比与直流电压不均匀系数的关系,得出元件串联段数越多直流电压分配越不均匀的结论;结合电容器单元的特点,得出电容器的电时间常数是一个仅与ρε相关的常数的结论,并依据上述结论分析了大容量直流电容器组运行不理想的原因,给出了直流滤波电容器组的设计建议。

换流阀用直流支撑电容器试验方法探讨

换流阀用直流支撑电容器在用电力电子电容器标准中的试验项目进行试验时,存在一些问题,主要有对电容器缺乏可供参考的参数;国内换流阀用直流支撑电容器电气性能按GB/T 17702标准规定条款要求进行的试验,由于国内生产是处于开始阶段,一些厂家的生产试验设备也在完善中,不能完全满足标准方面的要求;金属化膜电容器在运行中存在电容量会随着时间的增加缓慢衰减,国内外无相关高压金属化膜电容器长时间运行的经验,要保证长时间可靠的运行等问题。本文就这些问题进行分析。主要讨论的试验项目有电容及损耗角正切测量、密封性试验、热稳定性试验、短路放电试验、破坏试验、外壳爆破能量试验、自愈性试验等,并提出笔者的见解与建议。