《高電壓直流極線PLC電容器》是桂林電力電容器有限責任公司於2009年10月10日申請的專利，該專利的申請號為2009101144663，申請公布號為CN101694960A，公布日為2010年4月14日，發明人是左強林、黃有祥、王增文、梁琮、廖斌等。該發明涉及高電壓直流輸電領域，具體為一種用於高壓直流輸電系統的高電壓直流極線PLC電容器，即濾除換流變壓器直流側頻率為30千赫茲～300千赫茲的諧波分量的濾波器用電容器。
《高電壓直流極線PLC電容器》7～30層電容器單元垂直疊放成電容器柱，上下端分別引出高低壓接線端子，還有同樣層數同高的2個絕緣子柱，或者2個電容器柱，或者1個絕緣子柱和1個電容器柱。三柱底端固定於底座架，同一水平上三柱中心的連線形成三角形，該三角形各邊長為電容器單元直徑的2～10倍，各角為30°～90°，最佳為等邊三角形。每層或隔1～3層有構架連線該層的三個電容器單元和/或支柱絕緣子，使三柱成為整體，提高穩定性。在電容器柱高壓端的頂層和靠近高壓端的20層內，每層或隔1～3層裝設均壓環，以減小電暈的產生。該電容器對電容器單元瓷套機械強度的要求大幅降低，成本降低十倍，電容器穩定性提高；安裝使用方便。
2013年10月，《高電壓直流極線PLC電容器》獲得第十五屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《高電壓直流極線PLC電容器》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：高電壓直流極線PLC電容器
- 類別：發明專利
- 公布號：CN101694960A
- 公布日：2010年4月14日
- 申請號：2009101144663
- 申請日：2009年10月10日
- 申請人：桂林電力電容器有限責任公司
- 地址：廣西壯族自治區桂林市七星區建桿路16號
- 發明人：左強林、黃有祥、王增文、梁琮、廖斌、莫華明、龍玉保、雷瓊艷、李小燕
- 分類號：H02M1/12（2006.01）I
- 專利代理機構：桂林市持衡專利商標事務所有限公司
- 代理人：歐陽波
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2009年10月，世界上長距離大容量送電的最新高端技術就是超高壓直流輸電（HVDC）。中國從20世紀80年代中期開始從國際跨國公司引進這種先進的技術，首先在葛洲壩-上海±500千伏直流輸電線路上並取得成功。此後又陸續建成了三峽-常州、三峽-廣東、三峽-上海、天生橋-廣東、貴州-廣東等多條±500千伏直流輸電線路。現在正在籌建±800千伏的雲南-廣東特高壓直流輸電線路。
HVDC可以減小線路電能損耗，節約大量的電力能源；可以將不同電壓等級的區域大電網聯網，這種柔性的區域大電網聯網，可以極大提高電網的安全可靠性，避免類似美國加州大停電的電網事故。
HVDC系統的主設備包括換流變、換流閥、濾波電容器及控制系統等。2009年10月以前其核心的技術控制在跨國公司手中，如ABB、西門子和諾基亞等公司。主要依賴國際的HVDC技術不利於中國電力能源的安全。因此，中國極力推動HVDC技術的國產化。國務院國發8號文《國務院關於加快裝備製造業的若干意見》中列為第二項需要加快振興的重大技術裝備的國家級重點項目為：“開展1000千伏特高壓交流和±800千伏直流輸電成套設備的研製，全面掌握500千伏交直流和750千伏交流輸變電關鍵設備製造技術。”
在輸電系統中，輸電線路輸送電流的同時，還用之傳送載波信號。稱之為電力線載波通信，英文為power-1ine carrier communication，縮寫為PLC通訊。這是世界上所有電力部門優先採用的特有通信手段。為了防止本直流輸電系統對附近交流輸電線路載波通訊的干擾，需要使用直流PLC濾波電容器，濾除本系統直流側的30千赫茲～300千赫茲範圍內的PLC諧波分量，該濾波電容器接在換流站的直流側極母線上，電力行業內稱其為直流極線PLC電容器。
這類電容器是由多節瓷套式電容器單元組成，具有爬電距離大，塔架高的特點。電容器單元的箱殼內有多個電容元件串並構成的芯子，內設有均壓電阻。
瓷套式結構的直流極線PLC電容器由於要適應±500千伏甚至±800千伏的直流高壓，要求爬電比距達到64毫米/千伏以上，而且爬電距離達到45米以上，電容器高達到15米以上。2009年10月以前單柱式高達15米以上的電容器的穩定性難以解決，即使採用2009年10月以前的高強瓷也難以滿足如此高大的電容器瓷套的機械強度要求，另一方面特製瓷套的成本高，使高電壓直流PLC電容器的價格高達1000萬元。
為了解決中國超高壓直流輸電（HVDC）的設備國產化，高壓直流輸電系統中的直流極線PLC電容器的研製是其中的關鍵。
發明內容
專利目的
《高電壓直流極線PLC電容器》的目的是設計一種用於高壓直流輸電系統的高電壓直流極線PLC電容器，在電容器兩側增加絕緣子柱，絕緣子柱與電容器形成三角形立體結構，爬電距離滿足要求，有效地解決電容器的穩定性問題，且使產品的總成本大幅降低。
技術方案
《高電壓直流極線PLC電容器》包括垂直疊放的電容器單元，電容器元件連線而成的芯子位於瓷套管內浸漬於絕緣浸漬劑中構成電容器單元，電容器單元內裝有作為均壓元件的均壓電阻；7層～30層電容器單元垂直疊放成電容器柱，上端引出高壓接線端子，下端引出低壓接線端子，還有2個7層～30層支柱絕緣子垂直疊放的絕緣子柱，或者2個7層～30層電容器單元垂直疊放成電容器柱，或者1個7層～30層支柱絕緣子垂直疊放的絕緣子柱和1個7層～30層電容器單元垂直疊放成電容器柱。三柱的每層高度相同，總高度也相同，三柱底端固定於底座架，同一水平上三柱中心的連線形成三角形。為保證穩定性，同一水平上三柱中心連線形成的三角形，各邊的長度為電容器單元直徑的2～10倍，各個角為30°～90°，最佳方案為同一水平上三柱中心連線形成的三角形為等邊三角形。為保證支撐的穩定，所用支柱絕緣子的直徑為電容器單元直徑的0.4～1.1倍。
在頂層和每層或隔1～3層有構架連線該層的電容器單元和支柱絕緣子，以使三柱成為整體，提高本電容器的穩定性。在三柱的頂層和靠近頂端的3～20層內，電壓在252千伏以上，每層或隔1～3層裝設均壓環，以減小電暈的產生。
構架為三角形，構架與該層的電容器單元和支柱絕緣子連線。
均壓環為圓環形，均壓環與該層的構架處於同一平面上、相互連線。均壓環的內半徑大於構架外接圓的半徑與電容器單元半徑的和。均壓環與構架之間有至少三根連線條連線。
電容器單元的瓷套管和支柱絕緣子，可以是防污型大小傘結構，或者是等徑的或不等徑的深棱型傘形結構。
有益效果
《高電壓直流極線PLC電容器》的優點為：1、可用於覆蓋電壓為±500千伏到±1500千伏的直流輸電系統，對電容器單元瓷套機械強度的要求可大幅降低，無需使用特製的高強瓷，電容器的成本降低十倍，而三角形的整體結構大大提高了電容器穩定性；2、電容器單元內設均壓電組，外設均壓環，安裝使用方便。
附圖說明
圖1為《高電壓直流極線PLC電容器》實施例的正視結構示意圖；
圖2為該發明實施例的側視結構示意圖；
圖3為該發明實施例的俯視結構示意圖；
圖4為圖1中電容器單元結構示意圖。
圖中標號說明：1.均壓環，2.支柱絕緣子，3.電容器單元，3-1.芯子，3-2.均壓電阻，3-3.瓷套管，4.構架，5.底座架，6.低壓出線端子，7.高壓出線端子，8.連線條。
權利要求
1.《高電壓直流極線PLC電容器》所述直流極線PLC電容器為直流輸電系統接在電力線載波通信線路換流站的直流側極母線上的濾波電容器，包括垂直疊放的電容器單元（3），電容器元件連線而成的芯子（3-1）位於瓷套管（3-3）內浸漬於絕緣浸漬劑中構成電容器單元（3），電容器單元（3）內裝有均壓電阻（3-2）；7層～30層電容器單元（3）垂直疊放成電容器柱，上端引出高壓接線端子（7），下端引出低壓接線端子（6），其特徵在於：還有2個由7層～30層支柱絕緣子（2）垂直疊放構成的絕緣子柱，或者2個由7層～30層電容器單元（3）垂直疊放構成的電容器柱，或者1個由7層～30層支柱絕緣子（2）垂直疊放構成的絕緣子柱和1個由7層～30層電容器單元（3）垂直疊放構成的電容器柱，三柱的每層高度相同，總高度也相同，三柱底端固定於底座架（5），同一水平上三柱中心的連線形成三角形，頂層和每層，或者頂層和隔1～3層有構架（4）連線該層的電容器單元（3）和支柱絕緣子（2）。
2.根據權利要求1所述的高電壓直流極線PLC電容器，其特徵在於：所述三柱的電壓在252千伏以上的頂層和靠近頂端的電壓在252千伏以上的3～20層內，每層或隔1～3層裝設均壓環（1）。
3.根據權利要求1或2所述的高電壓直流極線PLC電容器，其特徵在於：所述同一水平上三柱中心連線形成的三角形，各邊的長度為電容器單元（3）直徑的2～10倍，各個角為30°～90°。
4.根據權利要求3所述的高電壓直流極線PLC電容器，其特徵在於：所述三柱中心連線形成的三角形為等邊三角形。
5.根據權利要求1或2所述的高電壓直流極線PLC電容器，其特徵在於：所述支柱絕緣子（2）的直徑為電容器單元（3）直徑的0.4～1.1倍。
6.根據權利要求1或2所述的高電壓直流極線PLC電容器，其特徵在於：所述構架（4）為三角形，構架（4）與該層的電容器單元（3）和支柱絕緣子（2）連線。
7.根據權利要求2所述的高電壓直流極線PLC電容器，其特徵在於：所述均壓環（1）為圓環形，均壓環（1）與該層的構架（4）處於同一平面、相互連線。
8.根據權利要求7所述的高電壓直流極線PLC電容器，其特徵在於：所述均壓環（1）的內半徑大於構架（4）外接圓的半徑與電容器單元半徑（3）的和，均壓環（1）與構架（4）之間有至少三根連線條（8）連線。
9.根據權利要求1或2所述的高電壓直流極線PLC電容器，其特徵在於：所述電容器單元（3）的瓷套管（3-3）和支柱絕緣子（2）是防污型大小傘結構。
10.根據權利要求1或2所述的高電壓直流極線PLC電容器，其特徵在於：所述電容器單元（3）的瓷套管（3-3）和支柱絕緣子（2）是等徑的或不等徑的深棱型傘形結構。
實施方式
《高電壓直流極線PLC電容器》的實施如圖1至圖4所示，包括垂直疊放的電容器單元3，電容器元件連線而成的芯子3-1位於瓷套管3-3內浸漬於絕緣浸漬劑中構成電容器單元3，電容器單元3內裝有作為均壓元件的分散式均壓電阻3-2；11層電容器單元3垂直疊放成電容器柱，上端引出高壓接線端子7，下端引出低壓接線端子6，還有2個11層支柱絕緣子2垂直疊放的絕緣子柱，所用支柱絕緣子的直徑為電容器單元直徑的0.5倍。三柱的每層高度相同，總高度也相同，三柱底端固定於槽鋼製作的底座架5，同一水平上三柱中心的連線形成三角形，該三角形為等邊三角形，邊長為電容器單元3直徑的4倍。
頂層及每隔1層有三角形構架4連線該層的電容器單元3和兩個支柱絕緣子2，使三柱成為整體，構架4可以採用鋼板或型鋼製作。高壓端的頂端三層的電壓在252千伏以上，頂層和靠近頂端的二層和三層之間，裝設圓環形均壓環1，以減小電暈的產生。均壓環1的內半徑大於構架4外接圓的半徑與電容器單元3半徑的和。均壓環1的直徑和電容器單元3的瓷套管管徑均根據電場計算確定，以抑制電暈的產生。頂層的均壓環1與頂層的構架4處於同一平面連線。二層和三層之間的均壓環1與二層和三層之間的構架4處於同一平面，各層的均壓環1與構架4之間有三根連線條8連線。
該實施例的電容器單元3的瓷套管的總爬電距離為43500毫米，整體高度為15米。
也可採用3個相同的11層的電容器柱，或採用2個相同的11層的電容器柱和1個11層的絕緣子柱，其結構與本例相同。
電容器單元3的瓷套管和支柱絕緣子2，可以是防污型大小傘結構，或者是等徑的或不等徑的深棱型傘形結構。
榮譽表彰
2013年10月，《高電壓直流極線PLC電容器》獲得第十五屆中國專利優秀獎。
