Стартовая >> Архив >> Подстанции >> Силовые электрические конденсаторы

Обкладки силовых конденсаторов - Силовые электрические конденсаторы

Оглавление
Силовые электрические конденсаторы
Общие сведения о силовых конденсаторах
Секция и пакет
Конструкции конденсаторов
Технико-экономические характеристики конденсаторов
Условия эксплуатации
Влияние конструктивных факторов на электрическое поле
Промышленные типы конденсаторной бумаги
Синтетические полимерные пленки
Нефтяное масло
Касторовое масло
Жидкости на основе жидких хлорированных углеводородов, жидкости для замены хлордифенилов
Обкладки силовых конденсаторов
Самовосстановление и разрушение слоя металлизации
Кратковременная электрическая прочность
Влияние технологических факторов на характеристики конденсатора
Частотные разряды в конденсаторе
Надежность конденсаторов
Выбор рабочей напряженности
Тепловой расчет конденсатора
Конденсаторы в энергетике
Конденсаторные установки
Шунтовые конденсаторные батареи
Сериесные конденсаторные батареи
Другие применения конденсаторов
Справочные данные

Глава седьмая
ОБКЛАДКИ СИЛОВЫХ КОНДЕНСАТОРОВ

ФОЛЬГОВЫЕ ОБКЛАДКИ

Алюминиевая фольга, используемая в качестве обкладок при изготовлении намотанных секций силовых конденсаторов с бумажным, бумажно-пленочным и пленочным диэлектриком, выпускается по ГОСТ 618-73. Она содержит 99,5—99,7% алюминия. Применение алюминия обосновано тем, что он обладает небольшим удельным сопротивлением, высокой теплопроводностью, легко прокатывается до малых толщин и относительно дешев. В конденсаторах других типов применяются также фольговые обкладки из других материалов:     оловянная — 84—85% Sn, 13—14% Рb, 1—2% Sb, красномедная, танталовая. Алюминиевая фольга для электролитических конденсаторов содержит 99,95—99,99% алюминия.
В подавляющем большинстве силовых конденсаторов применяется алюминиевая фольга толщиной 7—8 мкм. Временное сопротивление разрыву этой фольги, не подвергавшейся отжигу и называемой жесткой, должно быть не менее 7,5-105 Па при удлинении не менее 0,5%. Для удаления следов технологической смазки, загрязняющей диэлектрик конденсатора и ухудшающей его δtg, фольга отжигается. Такая фольга называется мягкой, и удлинение ее достигает 2%, но прочность на разрыв понижается. Как показывает опыт, без ущерба для технических характеристик конденсатора толщина фольги с 7— 8 мкм может быть снижена до 5—6 мкм. В конденсаторах для повышенных частот (электротермических) применяется фольга толщиной 16 мкм.

В бумажном и бумажно-пленочном диэлектрике применяется гладкая фольга. В пленочном диэлектрике гладкая фольга слипается с пленкой, что препятствует проникновению пропитывающей жидкости, в результате чего целые участки диэлектрика остаются непропитанными и содержат воздух. Для устранения этого фольга делается тисненой, и через канавки тиснения обеспечивается полная пропитка диэлектрика [7.1 ].
В намотанных секциях поверхность обкладок сравнительно велика по сравнению с объемом диэлектрика, прилегающего к ней. Это усиливает каталитическое воздействие алюминия на химические и электрохимические процессы старения. При постоянном напряжении и повышенных температурах наличие алюминия приводит к быстрому разложению хлорированных полярных жидкостей, что имеет следствием возрастание проводимости и сокращение ресурса конденсатора. При этом на поверхности фольги, особенно анодной, находящейся под положительным потенциалом, наблюдается сильное коррозионное разрушение. В переменном электрическом поле металлические фольговые обкладки могут вибрировать, в результате чего увеличиваются потери. Повышением коэффициента запрессовки можно снизить эффект от этого явления.

ОБКЛАДКИ В ВИДЕ МЕТАЛЛИЗИРОВАННОГО ДИЭЛЕКТРИКА

Обкладки в виде металлизированного диэлектрика получаются испарением металла в вакууме (до 10-4 мм рт. ст.) и осаждением его на поверхность диэлектрического материала с образованием металлического слоя и обычно называются металлизированными. Этот термин будет сохранен и в дальнейшем. Металлический слой может осаждаться непосредственно на диэлектрик, и тогда обкладка и диэлектрик образуют единую систему, или на отдельную диэлектрическую подложку, как, например, лист бумаги, и тогда обкладка является самостоятельным элементом. Процесс образования слоя металлизации зависит от многих факторов: физических свойств  металла и поверхности, определяющих сродство металла к поверхности, температуры поверхности и др. Осаждение молекул металла на поверхности диэлектрика может происходить только в том случае, когда температура поверхности Т меньше некоторой критической температуры Тк. При Т> Тк молекулы металла не закрепляются на поверхности диэлектрика, и она остается чистой.
При попадании на поверхность диэлектрика молекула металла закрепляется на нем, отдавая избыточную кинетическую энергию молекулам диэлектрика, и участвует вместе с ними в тепловом движении. Время пребывания молекулы в закрепленном состоянии определяется степенью сродства металла с поверхностью и ее температурой. При больших Т эго время невелико, и молекула металла быстро отрывается от поверхности в окружающее пространство. В этом случае при малой интенсивности потока падающих на поверхность молекул металла образуется рыхлый молекулярный слой. При низкой температуре поверхности, обусловливающей большое время пребывания молекулы в закрепленном состоянии, и большой интенсивности потока молекул металла создаются условия для образования полимолекулярного слоя. Поскольку молекулы металла в последующих слоях, кроме первого, сцепляются друг с другом, силы сцепления возрастают, и процесс отдачи молекул в окружающее пространство затрудняется. Значения Тк различны для различных потоков молекул металла. Процесс металлизации осуществляется в специальных установках.
Металл, используемый для изготовления обкладок из металлизированного диэлектрика, должен исключать возможность их разрушения или окисления в процессе работы конденсатора и обеспечивать в то же время его надежное самовосстановление после пробоя диэлектрика. Кроме того, он должен иметь малое сопротивление, низкую температуру кипения, а упругость его паров должна быть высокой при сравнительно низких температурах, поскольку применяемые в силовом конденсаторостроении изоляционные материалы отличаются малой теплостойкостью в силу их органической природы. Металлы с низкой температурой кипения требуют также меньших затрат энергии в процессе металлизации. Температуры кипения некоторых металлов, °С, в вакууме приведены ниже.
Кадмий ....................................................................................................  260
Цинк .........................................................................................................  340
Алюминий ............................................................................................  1000
Серебро ................................................................................................  1050
Медь ......................................................................................................  1270
Олово .....................................................................................................  1350
Самую низкую температуру кипения имеет кадмий. Но он дорог и поэтому не применяется для металлизации. 
Следующим идет цинк. Однако тонкие пленки цинка на конденсаторном диэлектрике в атмосферных условиях быстро окисляются, в результате чего увеличивается их сопротивление, и поэтому секции с металлизированными цинком обкладками могут только кратковременно храниться в обычных условиях. Кроме того, оксиды цинка обладают полупроводящими свойствами, в результате чего самовосстановление может быть неполным. От указанных недостатков цинка свободен алюминий, который хотя и имеет более высокую температуру кипения по сравнению с цинком, но широко применяется для металлизации.
Самовосстановление конденсаторов с обкладками из металлизированного диэлектрика зависит от многих факторов: толщины слоя металлизации; свойств металла, химического состава материала, на который она наносится; натяжения лент при намотке (плотности намотки). Основным и определяющим является толщина слоя металлизации. Для улучшения самовосстановления, а также снижения разрушения и окисления металлизированных обкладок применяется ряд специальных мер, рассматриваемых далее.



 
« Силовые кабели   Современная система противопожарной защиты кабелей »
электрические сети