柔直电容器关键工艺缺陷对性能的影响及表征

廖梓豪; 蔡玲珑; 马志钦; 李谦; 王中奥; 周丹; 李中祥

doi:10.14044/j.1674-1757.pcrpc.2025.06.007

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

柔直电容器关键工艺缺陷对性能的影响及表征

电力电容器与无功补偿 | 电容器

柔直电容器关键工艺缺陷对性能的影响及表征
Influence and Characterization of Key Process Defects on Performance of VSC-HVDC Capacitors
广东电网有限责任公司电力科学研究院，广州 510080
广东省电力装备可靠性企业重点实验室，广州 510080
2025年46卷第6期页码：49-57
DOI：10.14044/j.1674-1757.pcrpc.2025.06.007
稿件说明：

移动端阅览

廖梓豪, 蔡玲珑, 马志钦, 等. 柔直电容器关键工艺缺陷对性能的影响及表征[J]. 电力电容器与无功补偿, 2025,46(6):49-57.

LIAO Zihao, CAI Linglong, MA Zhiqin, et al. Influence and Characterization of Key Process Defects on Performance of VSC-HVDC Capacitors[J]. Power Capacitor & Reactive Power Compensation, 2025, 46(6): 49-57.
廖梓豪, 蔡玲珑, 马志钦, 等. 柔直电容器关键工艺缺陷对性能的影响及表征[J]. 电力电容器与无功补偿, 2025,46(6):49-57. DOI： 10.14044/j.1674-1757.pcrpc.2025.06.007.

LIAO Zihao, CAI Linglong, MA Zhiqin, et al. Influence and Characterization of Key Process Defects on Performance of VSC-HVDC Capacitors[J]. Power Capacitor & Reactive Power Compensation, 2025, 46(6): 49-57. DOI： 10.14044/j.1674-1757.pcrpc.2025.06.007.

摘要

本文针对柔直电容器整机生产过程中的关键工艺缺陷，系统研究了焊接、浇注等工艺环节可能引入的缺陷类型及其对样机性能的影响，明确不同缺陷对应的特征参量。通过人为设置虚焊、尖角焊接、非真空浇注、壳体分离等典型缺陷，设计和制作了缺陷元件及试品，并提出了相应的工艺质量管控措施。基于电容量、损耗角正切、局部放电量等特征参量，结合极对壳耐压、局部放电、极间耐压及直流老化等试验方法，分析了不同缺陷对电容器性能的影响规律。研究结果表明，虚焊缺陷显著增加局部放电量，非真空浇注缺陷在交直流叠加老化试验中易引发自愈失效，而未注胶缺陷则加速电容器的劣化进程。本文提出的缺陷表征参数和试验方法为柔直电容器的工艺优化和质量提升提供了理论依据和试验方法支持。

Abstract

Aiming at the key process defects in the production process of VSC-HVDC capacitors，in this paper the types of defects due to soldering and casting and their impact on the performance of the prototype are systematically studied，and the characteristic parameters corresponding to different defects are clarified. By artificially setting such typical defects as cold solder joints，sharp angle soldering，non-vacuum casting and case separation，defective components and test samples are designed and produced，and corresponding process quality control measures are proposed. Based on such characteristic parameters as capacitance，loss tangent，partial discharge and also in combination with such test methods as withstand voltage of pole to case，partial discharge，inter-pole withstand voltage，and DC aging，the influence of different defects on the performance of capacitors is analyzed. The research results show that the cold solder joints defects significantly increase the partial discharge，the non-vacuum casting defects are prone to cause self-healing failure in AC/DC superimposed aging tests，while the non-injection defects accelerate the degradation process of capacitors. The defect characterization parameters and test methods proposed in this paper provide theoretical basis and test method support for process optimization and quality improvement of VSC-HVDC capacitors.

关键词

Keywords

references

何晓靓，高琪，刘水平，等.大容量柔性直流输电工程用直流支撑电容器技术研究[J].电力电容器与无功补偿，2020，41（4）：81-85.

HE Xiaoliang，GAO Qi，LIU Shuiping，et al. Study on DC support capacitor technology for high power flexible DC transmission project[J]. Power Capacitor & Reactive Power Compensation，2020，41（4）：81-85.

SHOLIHAH F H，BECERRA V，PRABHU S R. DC-Link capacitor design in neutral point clamped multilevel inverter utilizing ripple current analysis and DC-DC converter control[C]//2024 International Electronics Symposium（IES）. [S. l. ]：IEEE，2024：89-94.

H. WANG，H. S. H. CHUNG W. LIU. Use of a series voltage compensator for reduction of the DC-link capacitance in a capacitor-supported system[J]. IEEE Transactions on Power Electronics，2014，（9）：1163-1175.

房金兰.我国电力电容器技术的发展[J].电力电容器与无功补偿，2010，31（1）：1-4.

FANG Jinlan. The development of power capacitor technology in China[J]. Power Capacitor & Reactive Power Compensation，2010，31（1）：1-4.

金龙峰.柔性直流输电工程用直流支撑电容器技术研究[J].电力设备管理，2024（16）：208-210.

JIN Longfeng. Research on DC supporting capacitors for flexible DC transmission projects[J]. Electric Power Equipment Management，2024（16）：208-210.

雷晓燕，隆礼，李金宇，等.缩比电容器装置噪声特性及其影响因素研究[J].高压电器，2024，60（11）：131-139.

LEI Xiaoyan，LONG Li，LI Jinyu，et al. Study on noise characteristics and its influencing factors of scaled capacitor[J]. High Voltage Apparatus，2024，60（11）：131-139.

李梓玮，许丽娟.基于概率神经网络的直流滤波器电容器开路故障定位方法[J].电测与仪表，2023，60（1）：48-56.

LI Ziwei，XU Lijuan. Open-circuit fault location method of DC filter capacitor based on probabilistic neural network[J]. Electrical Measurement&Instrumentation，2023，60（1）：48-56.

张国豪，李化，林福昌，等.金属化聚丙烯膜电容器自愈产气特性与保护技术[J].高压电器，2024，60（6）：197-202.

ZHANG Guohao，LI Hua，LIN Fuchang，et al. Study on selfhealing gas generation characteristics and protection technology of metallized polypropylene film capacitor[J]. High Voltage Apparatus，2024，60（6）：197-202.

周晨，张翔，刘磊，等.换流阀阻尼电容器等效温升试验及寿命评估[J].电力工程技术，2022，41（5）：149-155.

ZHOU Chen，ZHANG Xiang，LIU Lei，et al. Equivalent temperature rise test and life evaluation of converter valve damping capacitor[J].Electric Power Engineering Technology，2022，41（5）：149-155.

柴斌，史磊，韦鹏，等.油浸电容器元件损耗频率特性计算参数的修正[J].高压电器，2023，59（11）：211-216.

CHAI Bin，SHI Lei，WEI Peng，et al. Correction on power loss characteristic calculation parameters of oil immersed capacitor elements[J]. High Voltage Apparatus，2023，59（11）：211-216.

方仍存，雷何，杨东俊，等.变流器辅助换流的柔性切换开关拓扑与控制[J].电力工程技术，2023，42（1）：43-49.

FANG Rengcun，LEI He，YANG Dongjun，et al. A converter-assisting flexible switch topology and its control strategy[J]. Electric Power Engineering Technology，2023，42（1）：43-49.

陈磊，吴诚威，李澳，等.基于电流监测和动态电阻分析的电容器组SF 6 断路器电寿命评估系统[J ] .高压电器，2024，60（1）：55-62.

CHEN Lei，WU Chengwei，LI Ao，et al. Electrical endurance assessment system of SF 6 circuit breaker for switching capacitor bank based on current monitoring and dynamic resistance analysis[J ] . High Voltage Apparatus，2024，60（1）：55-62.

程骁，顾乔根，任旭超，等.海上风电柔性直流输电换流变差动保护的适应性分析[J].浙江电力，2024，43（3）：8-18.

CHENG Xiao，GU Qiaogen，REN Xuchao，et al. Adaptability analysis on differential protection of converter trans formers in a VSC-HVDC transmission system connected to offshore wind farms[J].Zhejiang Electric Power，2024，43（3）：8-18.

马为民，吴方劼，杨一鸣，等.柔性直流输电技术的现状及应用前景分析[J].高电压技术，2014，40（8）：2429-2439.

MA Weimin，WU Fangjie，YANG Yiming，et al. Flexible HVDC transmission technology's today and tomorrow[J]. High Voltage Engineering，2014，40（8）：2429-2439.

左强林，雷乔舒.柔性直流输电用直流支撑电容器的关键技术研究[J].电力电容器与无功补偿，2024，45（1）：108-115.

ZUO Qianglin，LEI Qiaoshu. Study on key technology of DClink capacitor for flexible HVDC transmission[J]. Power Capacitor & Reactive Power Compensation，2024，45（1）：108-115.

查鲲鹏，曹均正，郑媚媚，等.计及金属化膜电容器失效的MMC换流阀组件可靠性评估[J].电力系统自动化，2019，43（4）：86-93.

ZHA Kunpeng，CAO Junzheng，ZHENG Meimei，et al. Reliability evaluation of MMC converter valve module considering failure mode of metallized film capacitors[J]. Automation of Electric Power Systems，2019，43（4）：86-93.

张绮轩，李海锋，梁远升，等.基于行波解析分析的柔性直流输电线路故障智能检测方法[J].广东电力，2024，37（5）：84-96.

ZHANG Qixuan，LI Haifeng，LIANG Yuansheng，et al. Intelligent fault detection method for flexible DC transmission lines based on prior experience and of travelling wave expression[J]. Guangdong Electric Power，2024，37（5）：84-96.

苏寅生，赵利刚，姚海成，等. 100%新能源电源经柔性直流送出系统的机电暂态建模仿真研究[J].广东电力，2023，36（10）：57-65.

SU Yinsheng，ZHAO Ligang，YAO Haicheng，et al. Research on electromechanical transient modeling and simulation of 100% new energy power source connected by MMCHVDC[J]. Guangdong Electric Power，2023，36（10）：57-65.

黄永升.电容器安规特性动态测量关键技术研究及样机研制[D].南京：东南大学，2017.

于成龙，叶海福.高压脉冲电容器的直流局部放电绝缘检测[J].高电压技术，2006，32（6）：5-8.

YU Chenglong，YE Haifu. Application of DC-PD technique in detection of high voltage pulse capacitors insulation[J]. High Voltage Engineering，2006，32（6）：5-8.

李晓华，吴广宁，张血琴，等.典型缺陷的直流局部放电波形测量与特性分析[J].高电压技术，2007，33（8）：31-34.

LI Xiaohua，WU Guangning，ZHANG Xueqin，et al. Partial discharge pulse shape detection and analysis under DC condition in typical defect models[J]. High Voltage Engineering，2007，33（8）：31-34.

李维维，高琪，芦锋.柔性直流输电工程用直流支撑电容器的开发探讨[J].电力电容器与无功补偿，2017，38（3）：95-98.

LI Weiwei，GAO Qi，LU Feng. Discussion on the development of DC-link capacitor for flexible HVDC transmission project[J]. Power Capacitor & Reactive Power Compensation，2017，38（3）：95-98.

ZHANG Shuting，TIAN Fuqiang，LIANG Jieyi，et al. The time，electric field，and temperature dependence of charging and discharging currents in polypropylene films[J]. Polymers，2023，15（14）：3123.

ZHANG Shuting，TIAN Fuqiang，CAO Jinmei，et al，Thermal aging life model of biaxially oriented polypropylene films for capacitors based on cumulative power energy absorption[J]. Polymer，2024，313，127722.

Plastic films for electrical purposes — Part 3：Specifications for individual materials——Sheet 1：Biaxially oriented polypropylene（PP）film for capacitors：IEC 60674—3—1 2021[S]. 2021.

钟少龙，方立龙，王昕劼，等.金属化薄膜电容器元件电-磁-热耦合特性仿真研究[J].电力电容器与无功补偿，2025，46（3）：51-60.

ZHONG Shaolong，FANG Lilong，WANG Xinjie，et al. Simulation of electric-magnetic-thermal coupling characteristics of metallized film capacitor elements[J]. Power Capacitor & Reactive Power Compensation，2025，46（3）：51-60.

赵琳，邵先军，金涌涛，等.局放重症监测技术在特高压电抗器内部缺陷检测中的应用[J].浙江电力，2023，41（2）：60-66.

ZHAO Lin，SHAO Xianjun，JIN Yongtao，et al. Application of partial discharge critical monitoring technology in internal defect detection of ultra-high voltage reactors[J]. Zhejiang Electric Power，2023，41（2）：60-66.

左强林，毛承雄，李维波.串联电容器型式试验问题研究[J].电力电容器与无功补偿，2004，25（3）：15-17.

ZUO Qianglin，MAO Chengxiong，LI Weibo. Optimizationof type tests circuit about series capacitor[J]. Power Capacitors & Reactive Power Compensation，2004，25（3）：15-17.

张学恒.电解电容卷绕过程故障分析及其控制系统的实现[D].贵阳：贵州大学，2021.

储松潮，束长青，潘毓娴，等. BOPP电容薄膜可卷绕性研究[C]//2020年陕西省电网节能与电能质量技术学会换届大会暨全国电能质量学术年会. 2020.

IL'YASCHENKO D P，CHINAKHOV D A，MAMADALIEV R A. Effect of inverter power source characteristics on welding stability and heat affected zone dimensions[C]//IOP Conference Series：Earth and Environmental Science. IOP Publishing，2018，115（1）：012041.

李建涛.工艺和设计对直流电容器ESR的影响[C]//陕西省电网节能与电能质量技术学会2014学术交流会. 2014.

王振东.金属化薄膜电容器损耗的工艺研究[D].南京：南京理工大学，2008.

浏览量

下载量

CSCD

CNKI被引量

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

我国高压电容器几个关键问题的研究

柔性直流输电用直流支撑电容器的关键技术研究

自愈式高压并联电容器的内熔丝保护和寿命试验研究(续)

全膜脉冲电容器局部放电试验研究

自愈式高压并联电容器的内熔丝保护和寿命试验研究