第四讲 电力电容器

1、第四讲 电力电容器综合教研室综合教研室主要内容 第一节第一节 电力电容器的结构和型号电力电容器的结构和型号 第二节第二节 电力电容器补偿原理电力电容器补偿原理 第三节第三节 电力电容器安装与接线电力电容器安装与接线 第四节第四节 电容器的安全运行电容器的安全运行 练习练习 1 1 定义：定义： 电力电力电容电容器英文名称器英文名称power capacitor 。用于用于电力系统电力系统和和电工设备电工设备的电容器。的电容器。 任意两块金属导体，中间用绝缘介质隔开，任意两块金属导体，中间用绝缘介质隔开，即构成一个电容器。电容器电容的大小，即构成一个电容器。电容器电容的大小，由其几何尺寸和两极板

2、间绝缘介质的特性由其几何尺寸和两极板间绝缘介质的特性来决定。当电容器在交流电压下使用时，来决定。当电容器在交流电压下使用时，常以其常以其无功功率无功功率表示电容器的容量，单位表示电容器的容量，单位为乏或千乏为乏或千乏。电力电容器电力电容器2 2 作用：作用：并联电容器并联电容器是一种无功补偿设备。是一种无功补偿设备。并联在线路上，其主要作用是补并联在线路上，其主要作用是补偿系统的无功功率，提高功率因偿系统的无功功率，提高功率因数，从而降低电能损耗、提高电数，从而降低电能损耗、提高电压质量和设备利用率。压质量和设备利用率。串联电容器串联电容器主要用于补偿电力系主要用于补偿电力系统的电抗（常见于高

3、压系统）统的电抗（常见于高压系统）按其按其安装方式安装方式可分为可分为户内式户内式和和户外式户外式两种；两种；按其运行的按其运行的额定电压额定电压可分为可分为低压低压和和高压高压两类；两类；按其按其相数相数可分为可分为单相单相和和三相三相两种，除低压并两种，除低压并联电容器外联电容器外,其余均为单相其余均为单相;按其按其外壳材料外壳材料可分为可分为金属外壳金属外壳、瓷绝缘外壳瓷绝缘外壳、胶木筒外壳胶木筒外壳等；等；按其按其用途用途又可分为以下又可分为以下8种。种。 3.电力电容器的分类电力电容器的分类并联电容器：原称移相电容器。主要用来补偿电力系统感性负荷的无功功率，以提高功率因数，改善电压质

4、量,降低线路损耗。单相并联电容器的结构：主要由芯子、外壳和出线端等几部分组成。用金属箔（作为极板）与绝缘纸或塑料薄膜叠起来一起卷绕，由若干元件、绝缘件和紧固件经过压装而构成电容芯子，并浸渍绝缘油。电容极板的引线经串、并联后引至出线瓷套管下端的出线连接片。出线端由出线套管、出线连接片等元件构成。电容器的金属外壳用密封的钢板焊接而成，外壳上装有出线绝缘套管、吊攀和接地螺钉，外壳内充以绝缘介质油。 串联电容器:串联于工频高压输、配电线路中,用以补偿线路的分布感抗,提高系统的静、动态稳定性,改善线路的电压质量，加长送电距离和增大输送能力。其基本结构与并联电容器相似。 耦合电容器：主要用于高压电力线路的

5、高频通信，测量、控制、保护以及在抽取电能的装置中作部件用。断路器电容器：原称均压电容器。主要用于并联在超高压断路器的断口上起均压作用，使各断口间的电压在分断过程中和断开时均匀、并可改善断路器的灭弧特性，提高分断能力。电热电容器:用于频率为4024000赫兹的电热设备系统中,以提高功率因数,改善回路的电压或频率等特性。脉冲电容器:主要起贮能作用,在较长的时间内由功率不大的电源充电，然后在很短的时间内进行振荡或不振荡地放电，可得到很大的冲击功率。直流和滤波电容器：用于高压直流装置和高压整流滤波装置中。交流滤波电容器可用以滤去工频电流中的高次谐波分量。 标准电容器：用于工频高压测量介质损耗回路中，作

6、为标准电容或用作测量高电压的电容分压装置。第一节第一节 电力电容器的电力电容器的结构和型号 一、结构 外壳：密封钢板焊接而成，上装有绝缘套管、吊攀、接地螺钉。 芯子：电容元件并联组成。分相补偿并联电容器电力电容器的基本结构 基本结构：电容元件、浸渍剂、紧固件、引线、外壳和套管。 高压并联电容器外观图一、结构 额定电压在lkV以下的称为低压电容器，lkV以上的称为高压电容器。lkV以下的电容器都做成三相、三角形连接线，内部元件并联，每个并联元件都有单独的熔丝；高压电容器一般都做成单相，内部元件并联。外壳用密封钢板焊接而成；芯子由电容元件串并联组成，电容元件用铝箔作电极，用复合绝缘薄膜绝缘。电容器

7、内衣绝缘油（矿物油或十二烷基苯等）作浸渍介质。BFM系列高压电力电容器电力电容器外观图BCMJ-1.14-3-3自愈式低压自愈式低压并联电容器（并联电容器（三相三相）外观图）外观图（1）电容元件 用一定厚度和层数的固用一定厚度和层数的固体介质与铝箔电极卷制而体介质与铝箔电极卷制而成。若干个电容元件并联成。若干个电容元件并联和串联起来，组成电容器和串联起来，组成电容器芯子。电容元件用铝箔作芯子。电容元件用铝箔作电极，用复合绝缘薄膜绝电极，用复合绝缘薄膜绝缘。电容器内部绝缘油作缘。电容器内部绝缘油作浸渍介质。在电压为浸渍介质。在电压为10kV10kV及以下的高压电容器内，及以下的高压电容器内，每个

8、电容元件上都串有一每个电容元件上都串有一熔丝，作为电容器的内部熔丝，作为电容器的内部短路保护。当某个元件击短路保护。当某个元件击穿时，其他完好元件即对穿时，其他完好元件即对其放电，使熔丝在毫秒级其放电，使熔丝在毫秒级的时间内迅速熔断，切除的时间内迅速熔断，切除故障元件，从而使电容器故障元件，从而使电容器能继续正常工作能继续正常工作。高压并联电容器内部电气连接示意图 R放电电阻；F熔丝；C元件电容（2）浸渍剂 电容器芯子一般放于浸渍剂中，以提高电容元件的介质电容器芯子一般放于浸渍剂中，以提高电容元件的介质耐压强度，改善局部放电特性和散热条件。浸渍剂一般耐压强度，改善局部放电特性和散热条件。浸渍剂

9、一般有矿物油、氯化联苯、有矿物油、氯化联苯、SF6SF6气体等。气体等。 （3）外壳、套管外壳一般采用薄钢板焊接而成，表面涂阻燃漆，壳盖外壳一般采用薄钢板焊接而成，表面涂阻燃漆，壳盖上焊有出线套管，箱壁侧面焊有吊攀、接地螺栓等。上焊有出线套管，箱壁侧面焊有吊攀、接地螺栓等。大容量集合式电容器的箱盖上还装有油枕或金属膨胀大容量集合式电容器的箱盖上还装有油枕或金属膨胀器及压力释放阀，箱壁侧面装有片状散热器、压力式器及压力释放阀，箱壁侧面装有片状散热器、压力式温控装置等。接线端子从出线瓷套管中引出。温控装置等。接线端子从出线瓷套管中引出。 目前在我国低压系统目前在我国低压系统中采用自愈式电容器。中采

10、用自愈式电容器。 特点：具有优良的特点：具有优良的自愈性能、介质损耗自愈性能、介质损耗小、温升低、寿命长、小、温升低、寿命长、体积小、重量轻。体积小、重量轻。 结构：采用聚丙烯结构：采用聚丙烯薄膜作为固体介质，薄膜作为固体介质，表面蒸镀了一层很薄表面蒸镀了一层很薄的金属作为导电电极。的金属作为导电电极。当作为介质的聚丙烯当作为介质的聚丙烯薄膜被击穿时，击穿薄膜被击穿时，击穿电流将穿过击穿点。电流将穿过击穿点。 低压自愈式电容器结构1心轴；2喷合金层；3金属化层；4薄膜二.型号并联电容器代号B液体介质代号Y矿物油W十二烷基苯固体介质代号F复合薄膜M聚丙烯薄膜额定电压（KV）额定容量（KVar）相

11、数1单相3三相使用环境W户外第二节 电力电容器补偿原理 无论是工业负荷还是民用负荷，大多数均为感性。所有电感负载均需要补偿大量的无功功率，提供这些无功功率有两条途径：一是输电系统提供；二是补偿电容器提供。如果由输电系统提供，则设计输电系统时，既要考虑有功功率，也要考虑无功功率。由输电系统传输无功功率，将造成输电线路及变压器损耗的增加，降低系统的经济效益。而由补偿电容器就地提供无功功率，就可以避免由输电系统传输无功功率，从而降低无功损耗，提高系统的传输功率。这也是当今电气自动化技术及电力系统研究领域所面临发展的一个重大课题，且正在受到越来越多的关注。 第二节 电力电容器补偿原理 无功功率是一种既

12、不能作有功，但又会在电网中引起损耗，而且又是不能缺少的一种功率。在实际电力系统中，异步电动机作为传统的主要负荷使电网产生感性无功电流；电力电子装置大多数功率因数都很低，导致电网中出现大量的无功电流。无功电流产生无功功率，给电网带来额外负担且影响供电质量。因此，无功功率补偿(以下简称无功补偿)就成为保持电网高质量运行的一种主要手段之一，这也是当今电气自动化技术及电力系统研究领域所面临发展的一个重大课题，且正在受到越来越多的关注。 第二节 电力电容器补偿原理一、补偿原理UIRICILII0IL0IC12222221121212coscos1coscos1)(UQCftgtgtgtgPQ二、补偿容量

13、计算与查找例：已知某工厂有功计算负荷为280KW，自然功率因数为0.74，为使功率因数提高到0.9，应选择多少台单台容量为15Kvar的低压电容器？117.6 7.84第三节 电力电容器安装与接线1）温度的监视）温度的监视：无厂家规定时，电容器的温：无厂家规定时，电容器的温度一般应为度一般应为-40+40，在电容器外壳粘贴，在电容器外壳粘贴示温蜡片。示温蜡片。运行中电容器温度异常升高的原因：运行中电容器温度异常升高的原因：A）运行电压过高（介损大）；）运行电压过高（介损大）；B）谐波的影响（容抗小电流大）；）谐波的影响（容抗小电流大）；C）合闸涌流（频繁投切）；）合闸涌流（频繁投切）；D）散热

14、条件恶化。）散热条件恶化。1.电容器相关参数的监控电容器相关参数的监控2）电压的监视）电压的监视：应在额定电压下运行，亦：应在额定电压下运行，亦允许在允许在1.05倍额定电压运行，在倍额定电压运行，在1.1倍额定倍额定电压运行不超过电压运行不超过4小时。小时。3）电流的监视）电流的监视：应在额定电流下运行，亦：应在额定电流下运行，亦允许在允许在1.3倍额定电流下运行，电容器组三倍额定电流下运行，电容器组三相电流的差别不应超过相电流的差别不应超过5%。1.电容器相关参数的监控电容器相关参数的监控2.电容器的安装电容器的安装 1)补偿电容器的搬运。 若将电容器搬运到较远的地方，应装箱后再运。装箱时

15、电容器的套管应向上直立放置。电容器之间及电容器与木箱之间应垫松软物。 搬运电容器时，应用外壳两侧壁上所焊的吊环，严禁用双手抓电容器的套管搬运。 在仓库及安装现场，不允许将一台电容器置于另一台电容器的外壳上。 2.电容器的安装电容器的安装 2)安装补偿电容器的环境要求。 电容器应安装在无腐蚀性气体及无蒸汽、没有剧烈震动、冲击、爆炸、易燃等危险场所。电容器室的防火等级不低于二级。 装于户外的电容器应防止日光直接照射。 电容器室的环境温度应满足制造厂家规定的要求一般规定为40 。 电容器室装设通风机时，进风口要开向本地区夏季的主要风向，出风口应安装在电容器组的上端。进、排风机宜在对角线位置安装。 电

16、容器室可采用天然采光，也可用人工照明，不需要装设采暖装置。 高压电容器室的门应向外开。2.电容器的安装电容器的安装 3)安装补偿电容器的技术要求。 为了节省安装面积，高压电容器可以分层安装于铁架上，但垂直放置层数应不多于三层，层与层之间不得装设水平层间隔板，以保证散热良好。上、中、下三层电容器的安装位置要一致，铭牌向外。 安装高压电容器的铁架成一排或两排布置，排与排之间应留有巡视检查的走道，走道宽度应不小于1.5m。 高压电容器组的铁架必须设置铁丝网遮栏，遮栏的网孔以34cm2为宜。 2.电容器的安装电容器的安装 高压电容器外壳之间的距离，一般应不小于lOcm；低压电容器外壳之间的距离应不小于

17、50mm。 高压电容器室内，上下层之间的净距不应小于0.2m；下层电容器底部与地面的距离应不小于0.3m。 每台电容器与母线相连的接线应采用单独的软线，不要采用硬母线连接的方式，以免安装或运行过程中对瓷套管产生应力造成漏油或损坏。 安装时，电气回路和接地部分的接触面要良好。因为电容器回路中的任何不良接触，均可能产生高频振荡电弧，造成电容器的工作电场强度增高和发热损坏。 3、电容器接线 三相电容器内部多为三角形接线，为获得良好三相电容器内部多为三角形接线，为获得良好的补偿效果，在电容器连接时，应将电容器分的补偿效果，在电容器连接时，应将电容器分成若干组后再分别接到电容器母线上。每组电成若干组后再

18、分别接到电容器母线上。每组电容器应能分别控制、保护和放电。电容器的接容器应能分别控制、保护和放电。电容器的接线方式（补偿方式）线方式（补偿方式）分为低压分散（或就地）分为低压分散（或就地）补偿、低压集中补偿、高压补偿几种。补偿、低压集中补偿、高压补偿几种。并联电容器的装设位置 1、高压集中补偿：是将高压电容器组集中装设在企业变配电所的610KV母线上。 （1）只能补偿610KV母线前所有线路上的无功功率，故经济效果差，但初投资较少，便于集中运行维护。且能对企业高压侧的无功功率进行有效补偿。 2）高压电容器组采用三角形接线，装在高压电容器柜内。为防止C击穿时引起相间短路，所以三角形的各边均装有高

19、压FU保护。 （3）对高压电容器组，利用电压互感器的一次绕组来放电，且放电回路中不得接入开关或熔断器。 2、低压集中补偿：是将低压电容器组集中装设在车间变电所的低压母线上。 （1）能补偿变电所低压母线前的变压器和所有高压系统的无功功率，故补偿效果好。 （2）这种电容器组采用三角形接线，利用220V、1525W的白炽灯的灯丝电阻来放电，这些放电灯同时也作为电容器组正常工作的指示。 （3）低压电容器柜安装在变电所低压配电室，运行维护方便。 3、个别就地补偿（低压分散补偿）：是将并联电容器组装设在需进行无功补偿的各个用电设备近旁。 （1）能补偿安装部位前的所有高低压线路和电力变压器的无功功率，故其补

20、偿范围大、补偿效果好。但该补偿方式投资大，且电容器组在用电设备停止工作时，它也一并被切除，故其利用率较低。 （2）适用于负荷平稳，长期运行而容量又大的设备，也适于容量虽小但数量多而分散且长期稳定运行的设备。 （3）利用用电设备本身的绕组放电 在企业供配电设计中，多是综合采用上述各种补偿方式，使企业电源进线处在最大负荷时cos不低于规定值（高压进线为0.9）。第四节 电容器的安全运行 一、运行参数 电容器应在额定电压下运行。如暂时不可能，可允许在超过额定电压5的范围内运行；当超过额定电压1.1倍时，只允许短期运行。但长时间出现过电压情况时，应设法消除。 电容器应维持在三相平衡的额定电流下进行工作

21、。如暂不可能，不允许在超过1.3倍额定电流下长期工作，以确保电容器的使用寿命。 装置电容器组地点的环境温度不得超过+40，24h内平均温度不得超过+30，一年内平均温度不得超过+20。电容器外壳温度不宜超过60。超过如发现超过上述要求时，应采用人工冷却，必要时将电容器组与网路断开。 二、电容器的保护 电力电容器的保护分为短路保护、过载保护、过压保护 (1)配备完善的保护装置：配备完善的保护装置： 容量在100kvar以下时，可用跌落式保险保护； 100kvar 300kvar时，用采用负荷开关， 300kvar 以上时，用采用断路器保护。过流保过流保护护 起动电流起动电流 2IN，每台装设管形

22、熔断器。，每台装设管形熔断器。二、电容器的保护 (2)用合适的避雷器来进行大气过电压保护。 (3) 每个电容器上装置单独的熔断器，熔断器的额定电流应按熔丝的特性和接通时的涌流来选定，一般为1.52倍电容器的额定电流为宜。 (4)电容器不允许装设自动重合闸装置电容器不允许装设自动重合闸装置。主要是因电容器放电需要一定时间，当电容器组的开关跳闸后，如果马上重合闸，电容器是来不及放电的，在电容器中就可能残存着与重合闸电压极性相反的电荷，这将使合闸瞬间产生很大的冲击电流，从而造成电容器外壳膨胀、喷油甚至爆炸。 二、电容器的保护 （5）应装放电装置：）应装放电装置： 高压用电压互感器，低压用自放电电阻或

23、白炽灯。要求高压在5分钟、低压在1分钟内将电容器电压降到65V以下。三三.电容器日常巡视检查的主要项目电容器日常巡视检查的主要项目A）监视运行电压、电流、温度。）监视运行电压、电流、温度。B）外壳有无膨胀、渗漏油，附属设备是否完好。）外壳有无膨胀、渗漏油，附属设备是否完好。C）内部有无异音。）内部有无异音。D）熔丝是否熔断；放电装置是否良好，防电指）熔丝是否熔断；放电装置是否良好，防电指示灯是否熄灭。示灯是否熄灭。E）各处接点有无发热及小火花放电。）各处接点有无发热及小火花放电。F）套管是否清洁完整，有无裂纹、闪络现象。）套管是否清洁完整，有无裂纹、闪络现象。G）引线连接处有无松动、脱落或断线

24、，母线各）引线连接处有无松动、脱落或断线，母线各处有无烧伤、过热现象。处有无烧伤、过热现象。H）室内通风、外壳接地线是否良好。）室内通风、外壳接地线是否良好。I）电容器组继电保护运行情况。）电容器组继电保护运行情况。四、电容器的投入和退出当功率因数低于0.9、电压偏低时应投入；当功率因数趋近于1且有超前趋势、电压偏高时应退出。发生下列故障之一时，应紧急退出： 连接点严重过热甚至熔化； 瓷套管闪络放电； 外壳膨胀变形； 电容器组或放电装置声音异常； 电容器冒烟、起火或爆炸。四四.电容器的投入和退出电容器的投入和退出 注意事项： (1)电力电容器组在接通前应用兆欧表检查放电网络。 (2)接通和断开

25、电容器组时，必须考虑以下几点： 当汇流排(母线)上的电压超过1.1倍额定电压最大允许值时，禁止将电容器组接入电网。 在电容器组自电网断开后1min内不得重新接入，但自动重复接入情况除外。 在接通和断开电容器组时，要选用不能产生危险过电压的断路器，并且断路器的额定电流不应低于1.3倍电容器组的额定电流。 电容器室的温度超过正负40摄氏度范围时。 五五. .电容器运行中的故障处理电容器运行中的故障处理 (1)当电容器喷油、爆炸着火时，应立即断开电源，并用砂子或干式灭火器灭火。 (2)电容器的断路器跳闸，而熔丝未熔断。应对电容器放电3min后，再检查断路器、电流互感器、电力电缆及电容器外部等情况。若

26、未发现异常，则可能是由于外部故障或电压波动所致，可以试投，否则应进一步对保护做全面的通电试验。通过以上检查、试验，若仍找不出原因，则应拆开电容器组，并逐台进行检查试验。但在未查明原因之前，不得试投运。 (3)当电容器的熔丝熔断时，应向值班调度员汇报，取得同意后，在切断电源并对电容器放电后，先进行外部检查，如套管的外部有无闪络痕迹、外壳是否变形、漏油及接地装置有无短路等，然后用摇表摇测极间及极对地的绝缘电阻值。如未发现故障迹象，可换熔丝继续投入运行。如经送电后熔丝仍熔断，则应退出故障电容器。 五五. .电容器运行中的故障处理电容器运行中的故障处理 处理故障电容器应注意的安全事项处理故障电容器应注意的安全事项 ： 处理故障电容器应在断开电容器的断路器，拉开断路器两则的隔离开关，由于电容器组经放电电阻(放电变压器或放电PT)放电后，可能部分残存电荷一时放不尽，仍应进行一次人工放电。放电时先将接地线接地端接好，再用接地棒多次对电容器放电，直至无放电火花及放电声为止。尽管如此，在接触故障电容器之前，还应戴上绝缘手套，先用短路线将故障电容器两极短接，然后方动手拆卸和更换。(考点见书P366) 六六. .电力电容器的修理电力电容器的修理 (1) 套管、箱壳上面的漏油，可用锡铅焊料修补，但应注意烙铁不能过热，以免银层脱焊。 (2)电容