1 前言
在直流输电系统中，需要装设大量的交、直流滤波电容器以滤除交—直—交变换中产生的各次谐波电流。另外，为了减少电能损失，提高输送容量，直流输电线路需要大量的无功功率加以补偿，无功功率约占有功功率的40～60％。从中可以看出电容器质量的好坏对直流输电线路的正常运行起着至关重要的作用。
我国于1989年建成了第一条超高压直流输电线路——葛上线（从葛洲坝到上海南桥）±500kV HVDC工程，输电容量为1200MW。自投运以来，装设于南桥换流站的交、直流滤波电容器损坏情况较为严重，影响了线路的正常运行。
鉴于葛—上线所用电容器为进口产品，备品难以及时订购。我厂积极与用户联系，成功研制了用于替代国外同类产品的交流滤波电容器AAM7.125-332.7-1W和AAM6-200-1W，这两种产品现已通过国家电力电容器检测中心的型式试验和华东电业管理局组织的鉴定，并已挂网运行。
2 进口产品损坏原因简析
(1)设计场强过高。为了降低成本，取得较高的经济效益，国外产品设计场强普遍偏高。国内厂家则把产品质量放在首位，设计场强相对较低以保证足够的裕度。
(2)经解剖发现，元件中部存在没有浸透的现象。
(3)电流密度过大。该产品元件并联数量较少，造成元件引线片电流密度较大，从而引起局部过热。另外，心子引出线截面较小，加上套管接线头与连线的压接方式不到位，接触电阻较大，在长期工作电流下发生过热，造成引出线与套管接线头的锡焊层熔化，产生渗油现象，导致电容器的密封遭到破坏。
3 我厂产品改进措施
针对上述分析原因，我厂在满足国外同类产品电气性能和安装尺寸的基础上作了进一步的改进以保证产品的可靠运行。
3.1 降低设计场强
场强过高是电容器产品损坏的一个重要原因，而降低场强势必要增大产品外壳。考虑到产品在运行时处于卧放运行，故我厂产品外壳仅将厚度增大10mm，从而满足了产品的安装尺寸。另外，我厂在设计时采取了先进的三层粗化膜结构以降低电弱点的重合率，并采取铝箔折边和突出结构以改善极板边缘的电场分布情况。
3.2 延长真空浸渍时间
为了保证心子的完全浸渍，我厂适当延长了真空浸渍时间，并施加一定油压。另外，考虑到产品体积较大，元件为卧放方式，真空浸渍改为卧放浸渍方式，以便液体介质可顺着膜的方向浸渍到元件中去，确保完全浸渍。
3.3 降低电流密度
我厂在设计本产品时，适当增加了元件的并联数，并加大了心子引出线的截面，以防止产生局部过热现象。
3.4 考虑到产品运行环境为户外环境，上海天气的湿度较大，该产品外壳为不锈钢板，喷聚氨酯漆，外漏金属件均有防腐蚀层以防生锈。
4 我厂产品结构特点
产品采取三层粗化膜浸渍苄基甲苯，采用极板折边和突出结构，具有损耗小，耐电强度高，局部放电性能优良的特点。每个元件串联一个熔丝，当元件发生击穿时，串联熔丝可迅速切除击穿元件，从而保证整台产品在不过压的情况下继续运行。产品内并接放电电阻，放电电阻可使电容器断开电源后剩余电压在10 min内自
Un降至75V以下。
产品采用不锈钢外壳，大爬距套管，爬距为580mm。出线套管为2只，中心距为220mm。
5 产品基本参数
交流滤波电容器电气接线图如图1所示，其中C1由AAM7.125-332.7-1W 6并24串组成。单台滤波电容器参数为：
图1 交流滤波电容器电气接线图
额定容量Qn=332.7 kvar
额定电压Un=7.125 kV
额定电流In=46.7 A
实际工作电压U=U1n+Uh=6.779 kV<7.125 kV
实际工作电流
为了保证安全运行，装置采用了桥差不平衡电流保护。保护整定值按支路电容量变化和元件过电压倍数进行整定。报警整定值为35mA，动作整定值为95mA。
6 我厂新开发产品与原进口产品试验要求对比情况
试验情况见表1。
表1 我厂新开发产品与原进口产品试验对比
| 序号 |
试验项目 |
技术要求 |
| 新开发产品 |
原进口产品 |
| 1 |
热稳定试验 |
对试品施加工频试验电压Ut=Un.
周围空气温度为45℃时，试运行48h，外壳温升为7℃。 |
施加电压Ut=1.2Un，周围空气温度为50℃，试运行48h，外壳中间温度60℃，顶部温度62℃，温升为10℃。 |
| 2 |
局部放电试验 |
对试品先加2.15Un，保持1s，将电压降到1.2Un，保持10min，再升到1.5Un，保持10min，在后10min内局部放电量不发展，且不超过100pC。型式试验和出厂试验均进行此项试验。 |
用4只元件串联的模型电容器进行试验。环温20℃时，外施1.025Un电压，热稳定16h后，升到2Un，保持1s，下降到1.2Un，保持10min，再升到1.5Un，保持10min，局部放电量不发展。 |
| 3 |
雷电冲击试验 |
波形为1.2/50μs，峰值为95kV冲击试验电压，正负极性各做15次。 |
波形为1.2/50μs，峰值为95kV冲击试验电压，正负极性各做5次。 |
| 4 |
短路放电试验 |
将试品以直流电充电到2.5Un，在10min内完成5次短路放电，试验后进行一次工频极间耐压试验。 |
将试品以直流电冲到2Un，在10min内完成5次适中放电，试验后进行一次工频极间耐压试验。 |
| 5 |
内部熔丝试验 |
下限直流电压Umin=0.9 Un，上限电压直流Umax=2.0Un。熔丝断口直流电压试验：Ut=3.5Un(元件)，10s不击穿。 |
下限直流电压Umin=0.8Un，上限直流电压Umax=0.9× ×Un(元件)=2.2Un。熔丝断口交流电压试验：Ut=2Un(元件)，10s不击穿。 |
| 6 |
熔丝过电流试验 |
对试品施加2650Hz，电压为584V中频电压，历时2min，熔丝应不断。此法等效于4In，2min不断。 |
试验电流It=4In(元件)，历时2min，熔丝应不断。 |
| 7 |
高频温升试验 |
在室温下对试品施加2650Hz，172V电压，历时6.5h，测量外壳大面温升，并计算损耗，It相当于1.2In。试验结果温升为2.5℃，损耗为19.58W。 |
在室温下对试品用2500Hz高频电源进行试验，时间为6.5h，外施电压为低电压。对于高通滤波电容器：It=1.15In。对于双调谐滤波电容器，It=In。测量外壳温升，计算电容器损耗。 |
| 8 |
过负荷试验 |
试品为产品，对电容器两端施加Ut=1.5Un，历时72h，试验前后测量电容。 |
用小元件做试验，试验电压Ut=1.5Un(元件)，模型电容器的外壳温度为50℃时，试验时间为72h。在室温下，测量试验前后电容值变化。 |
7 结束语
从以上分析可以看出，在吸取了国外产品的优点并避免了其缺陷的基础上，结合我厂多年的设计经验和我国电网的运行现状，开发的新产品的技术性能均已达到或超过国外进口产品的水平，绝缘裕度和运行可靠性提高了，产品试验要求又比国外更为严格，因而我厂新品完全可以满足运行要求。本产品的研制成功具有重大的意义，可以为以后国产化的HVDC工程提供优质产品。
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