随着智能化变电站的发展，智能站中的变压器、GIS等设备已经实现了智能化，而作为无功补偿装置主要部件的电容器却由于结构及数量较多的原因而难以实现智能化。电容器作为变电站重要的电力设备之一，承载着提供系统无功功率、稳定电压、降低损耗等节能减排、提高系统可靠性、安全性的重要作用，电容器实现智能化，也必定是未来的发展方向。日新电机（无锡）有限公司生产的新型集合式电容器，在产品结构、性能等方面都满足实现智能化的要求，是实现电容器智能化的最佳选择。

集合式电容器当初在国内出现时被称为密集型电容器，结构形式为：若干台小容量带箱壳的电容器单元在金属构架上集装，进行电气连接，置于大油箱之内，大油箱内充满供散热和绝缘用的变压器油。

上世纪的80年代中期开发成功后，由于与同时期框架式电容器相比，有安装简便，占地面积小等特点，在接下来的十几年里得到了客户和市场的青睐。但随着薄膜原材料技术及工艺的进步，在二十世纪九十年代后期单元电容器的主绝缘介质逐步由纸膜复合介质向全膜介质转变，材料及材料特性都发生了较大的变化，但无论是材料厂家的生产环境及工艺控制还是电容器行业各厂家的真浸设备、真浸工艺、内熔丝结构等与全膜结构产品工艺及技术要求的匹配都存在一定差距，并且对全膜电容器的耐热性能缺乏运行经验，导致一段时期内集合式电容器故障频发，特别是夏季尤为明显，故障率不断升高，用户认为产品实际运行的不良业绩与当初行业推广该型产品时的设计理念形成极大反差，导致用户对该类产品的质量失去信心。虽然集合式电容器理论上在占地、按装、运行、维护方面有诸多优点，但用户还是逐渐减少对集合式电容器的选用，市场亟待行业ㄏ家能研究开发出质量稳定可靠、长寿命的新型集合式电容器。

正在这个时期，日新电机（无锡）有限公司于2001年从日本日新电机株式会社引进了新一代大容量集合式电容器，该电容器在日本由日新电机株式会社命名为“tank”式电容器或集合式电容器。该新型集合式电容器采用大容量电容器元件，由元件构成芯体后，直接装在带膨胀器的全密封的大油箱内。电容器采用无内熔丝电容器结构设计，电容器元件间的连接及引出线连接均采用压接端子冷压接，心子与外壳之间采用独特的方式实现对地绝缘，绝缘等级在500kV及以下的产品都可直接落地安装，外壳直接接地。新型集合式电容器不但保持并发展了原有集合式电容器产品占地面积小、安装方便、维护量小的特点；还采用了趋于零故障的设计理念、独特的内部结构、先进的工艺及设备，使产品在寿命、可靠性等性能方面有了跨跃式发展。

日新电机新型集合式电容器在日本电容器市场占有绝对优势，在10kV及以上领域新型集合式电容器市场占有率为98%。见下图：

集合式电容器起源于日本日新电机株式会社，我国的集合式电容器的研发生产则始于上世纪80年代中期，借鉴日本日新电机株式会社的先进电容器技术，并结合中国当时的材料技术、工艺设备等特点研究开发出的一类电力电容器产品。
3 新型集合式电容器的技术特点

3.1 高可靠性、长寿命

新型集合式电容器的设计场强调整到框架式电容器的70%左右,充足的绝缘裕度可以有效地抵御各种不良运行条件的影响。充足的绝缘裕度配合低有功损耗和优良散热性能，可以有效的延长电容器使用寿命。该电容器在国内、外具有大量使用寿命超过40年的运行业绩。

3.2 全寿命周期免维护，抗灾害能力强

新型集合式电容器可实现电容器装置的大容量一体化，产品本体外露的带电部位极少，全寿命周期免维护。由于采用先进的无内熔丝设计，元件击穿后电容器容量变化大，继电保护动作可靠。全面密封结构，油中添加专用环保型低氯高性能抗氧化剂，确保全寿命周期内绝缘油性能良好。大箱体直接落地安装，有很强的抗风沙、抗震、抗覆冰、抗洪水、抗污秽等抵御自然灾害的能力。

3.3 可减少占地面积

新型集合式电容器结构紧凑，同框架式电容器相比容量越大越能体现减少占地面积的优势。若采用油浸式电抗器、同时使用油管路与电容器连接，则成为相同电压水平和容量条件下，占地面积最小的电容器组，最大限度的实现节约资源的目的。

 

 

 

 

 

 

 

 

图1 日本换流站 500kV全绝缘滤波器           图2 台湾单台69kV,3相,40000kvar

图3 江苏 单台35kV,3相,20000kvar             图4 贵州 单台35kV,单相,26667kvar

 

 

 

 

 

 

图5 广东单台35kV,3相,20000kvar             图6 山东单台35kV,3相,20000kvar

 

 

 

 

 

 

                                                

图7吉林66kV,60000kvar电容器组            图8 神朔铁路 单台55kV,单相，15600kvar

12年9月在上海召开的电力电容器技术学会上，由日新电机(无锡)有限公司提出了新一代智能化变电站中电容器如何实现智能化的学术研究报告；紧接着在国家电力方面老领导和专家的重视和推动下，由西安高压电气研究院组织了国内几大电容器生产厂家探讨了适用于智能化变电站用的集合式电容器发展现状及问题，并将讨论的结果上报给国家电网公司。与此同时由中国电力科学研究院牵头制定了《新一代智能变电站智能化无功设备技术研究》科技项目。从此拉开电容器智能化的序幕。

实现电容器智能化，最基础的前提，需在电容器本体上增加数个保护、测量、监测用传感器。传统结构的框架式电容器装置，由于电容器单元数量较多，对电容器装置进行各种数据的采集有较大的难度，即使实现各种数据的采样，也将大大提高装置的成本。

另外要实现电容器智能化中的自诊断功能，需要积累大量数据，建立电容器相关运行检测数据的故障模型，由于行业内没有相关的标准可依据，如局部放电量、油中微量气体含量与产品故障的关系等，因此实现电容器自诊断还有很长的路要走。

表1   电容器实现智能化对比表

电容器单元、集合式电容器、新型集合式电容器在实现智能化方面对比如表1所示。在表1中可以看出用框架式电容器单元实现智能化在成本上不太现实，集合式电容器虽然每项数据都可以监测，但实际监测的并不是电容器单元内部的数据。只有新型集合式电容器监测到的数据才可以更严谨的体现出电容器本体内部的情况。所以新型集合式电容器是实现智能化电容器的最佳选择。

新型集合式电容器，现可以装设有温度传感器、压力传感器、局放传感器，油中微量气体传感器，可实时监测电流、电压、容量、温度、局放、油中微量气体含量。新型集合式电容器、配备上测量各种数据的传感器、执行器、智能组件、智能化辅助设备、通讯网络即可组成智能化高压并联电容器，见图9。

图9 智能化集合式高压并联电容器装置示意图

现阶段智能化电容器在智能化方面的研究和改善工作还有很多，应在对各种数据监测的结果基础上，建立根据相关标准及经验数据得出的故障模型。最终将采集到的压力、温度、容量、局放等测量结果，输入带有的各种IED的智能组件中，真正实现集成式电容器具备实时状态在线监测、自诊断和保护功能。

下图10，13年国家电网智能化示范站—重庆大石220kV变，智能化集合式电容器装置参数为：10kV,8000kvar, XL/XC=6%、12%。此装置不仅能满足技术规范中的智能化二次接口的需求，同时比技术规范中的要求更具有小型化、集成化、模块化等特点。

   

图10  重庆大石变智能化电容器             图11  辽宁本溪后塔变

上图11，智能化变电站辽宁本溪后塔变，智能化集合式电容器参数：20kV，  3000kvar+3000kvar，XL/XC=6% ，装置采用一次装置与智能组件柜的型式，由智能组件实现了装置各种保护的数字化及有载投切。

新型集合式电容器装置大容量一体化，高可靠性、极低故障率、全寿命周期内维护量极小，是非常适合智能化变电站建设的一种电力电容器。

为了积极配合变电站智能化建设，日新电机（无锡）有限公司正在全面地开展集合式电容器装置智能化方面的研究和改善工作，期望采用新型集合式电容器实现高压并联电容器智能化，为智能化变电站建设做出应有的贡献。