电力电容器、电抗器的分类及作用

电容补偿柜中避雷器的作用电源供给负载的电流中,含有1.有功电流2.无功电流(分感性无功和容性无功)

都要流过二者之间的导线,并有一点损耗(被导线损耗掉的)

有功电流,不断的被负载消耗掉,用于做功,比如机械装置的转动等其他能量形式

无功电流,不断的与电源交换能量,用于为有功的能量转换建立必要的磁场,但是建立的磁场所需只是和电源交换,理论上并没有消耗

现在通过电容器补偿,感性负载就可以和电容器相互交换这个能量了

就不用再向电源额外的索取了

这样导线上的电流就减少了,损耗减少了,导线所占的压降也减小了,电网末端的电压升高了

电源的负担也就减少了,有能力做其他需要做的事情了,相当于电源出力增加了

整体上看电容器和感性负载,等效为一个功率因数很高的负载电力电容器的作用及允许运行方式电力电容器分为串联电容器和并联电容器，它们都改善电力系统的电压质量和提高输电线路的输电能力，是电力系统的重要设备。$o4['`0F

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n1.电力电容器的作用*d6P:`:l:l9J/S3D#g

1）串联电容器的作用

串联电容器串接在线路中，其作用如下：

（1）提高线路末端电压。串接在线路中的电容器，利用其容抗xc补偿线路的感抗xl，使线路的电压降落减少，从而提高线路末端（受电端）的电压，一般可将线路末端电压最大可提高10%～20%。

（2）降低受电端电压波动。当线路受电端接有变化很大的冲击负荷（如电弧炉、电焊机、电气轨道等）时，串联电容器能消除电压的剧烈波动。这是因为串联电容器在线路中对电压降落的补偿作用是随通过电容器的负荷而变化的，具有随负荷的变化而瞬时调节的性能，能自动维持负荷端（受电端）的电压值。2p%k*s+R*r(q5u3O

（3）提高线路输电能力。由于线路串入了电容器的补偿电抗xc，线路的电压降落和功率损耗减少，相应地提高了线路的输送容量。

（4）改善了系统潮流分布。在闭合网络中的某些线路上串接一些电容器，部分地改变了线路电抗，使电流按指定的线路流动，以达到功率经济分布的目的。

（5）提高系统的稳定性。线路串入电容器后，提高了线路的输电能力，这本身就提高了系统的静稳定。当线路故障被部分切除时（如双回路被切除一回、但回路单相接地切除一相），系统等效电抗急剧增加，此时，将串联电容器进行强行补偿，即短时强行改变电容器串、并联数量，临时增加容抗xc，使系统总的等效电抗减少，提高了输送的极限功率（Pmax＝U1U2/xl－xc），从而提高系统的动稳定。%a$e7?.j%l5]*v-S2C

2）并联电容器的作用

并联电容器并联在系统的母线上，类似于系统母线上的一个容性负荷，它吸收系统的容性无功功率，这就相当于并联电容器向系统发出感性无功。因此，并联电容器能向系统提供感性无功功率，系统运行的功率因数，提高受电端母线的电压水平，同时，它减少了线路上感性无功的输送，减少了电压和功率损耗，因而提高了线路的输电能力。:K%M3z5~&L

2.电容器补偿装置的允许运行方式!g1d"}%e#]%|

电容器的正常运行状态是指在额定条件下，在额定参数允许的范围内，电容器能连续运行，且无任何异常现象。4x'd-i%C9F!f'^8B

1）电容器补偿装置运行的基本要求

（1）三相电容器各相的容量应相等；

（2）电容器应在额定电压和额定电流下运行，其变化应在允许范围内；

（3）电容器室内应保持通风良好，运行温度不超过允许值；

（4）电容器不可带残留电荷合闸，如在运行中发生掉闸，拉闸或合闸一次未成，必须经过充分放电后，方可合闸；对有放电电压互感器的电容器，可在断开5min后进行合闸。运行中投切电容器组的间隔时间为15min。8\(j-g*X({'z6f(l

2）允许运行方式

（1）允许运行电压;L&X,C8[3r/q3d0L7_6H

并联电容器装置应在额定电压下运行，一般不宜超过额定电压的1.05倍，最高运行电压不用超过额定电压的1.1倍。母线超过1.1倍额定电压时，电容器应停用。

（2）允许运行电流

正常运行时，电容器应在额定电流下运行，最大运行电流不得超过额定电流的1.3倍，三相电流差不超过5%。5j$w!R-V#G6I,g2{

（3）允许运行温度!j/~*g%S'K:c(L1v(L6}

正常运行时，其周围额定环境温度为＋40℃～－25℃，电容器的外壳温度应不超过55℃。TOP什么是功率因数？电力系统中，电动机及其它带有线圈（绕组）的设备很多。这类设备除了从电源取得一部分电功率作有功用外，还将耗用一部分电功率用来建立线圈磁场。这就额外地加在了电源的负坦，功率因数cosØ(也称力率）就是反映总电功率中有功功率所占的比例大小。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数，它是交流电路中有功功率和视在功率的比值：

功率因数＝有功功率／视在功率

功率因数低，说明电路中用于交变磁场吞吐转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加线路供电损失。因此，供电部门对用户的功率因数有着一定的标10kV配电网两种消谐措施的分析比较[来源：|更新日期:2007-4-1108:00:00|评论0条|我要投稿]10kV配电网两种消谐措施的分析比较曾建忠(福建晋源发电厂晋江362246)〔摘要〕针对10kV不接地系统中电压互感器铁芯饱和引起的工频位移过电压和铁磁谐振过电压，根据现场运行经验，分析讨论在实际应用中采用开口三角形绕组两端接消谐器进行消谐的优越性和局限性，提出利用电压互感器高压侧中性点接消谐器可以弥补其不足，最终解决电压互感器高压熔丝经常熔断的问题。

〔关键词〕铁磁谐振消谐器低频饱和电流

在10kV中性点不接地系统中，往往由于电磁式电压互感器(简称压变)铁芯饱和而引起工频位移过电压和铁磁谐振过电压(通称为压变饱和过电压)，造成压变高压熔丝熔断，甚至使压变烧损。限制这种过电压的措施是多种多样的，较普遍的是采用在压变二次侧开口三角形绕组两端接消谐器的方法，以及近年来采用的在压变一次侧中性点对地接消谐电阻的方法，这两种消谐措施各具特点，应因地制宜，合理选用。1压变开口三角形绕组两端接消谐器的消谐方法

1.1原理

对这种压变饱和过电压，通常是在压变二次侧开口三角形绕组两端接入阻尼电阻Ro，相当于在压变高压侧Yo结线绕组上并联一个电阻，而这一电阻只有在电网有零序电压时才出现，正常运行时，零序电压绕组所接的Ro不会消耗能量。Ro值越小，在压变励磁电感L上并联电阻就越小，当Ro小于一定值时，网络三相对地参数基本上由等值电阻决定，这时由压变饱和而引起电感的减小不会明显引起电源中性点位移电压。当Ro=0，即将开口三角形绕组短接，则压变三相电感值就变成漏感，三相相等，压变饱和过电压也就不存在了。但当电网内发生单相接地时，压变开口三角形绕组两端会出现100V的工频零序电压，这样阻尼电阻的容量就要求足够大，当阻尼电阻太小，一方面电阻本身可能因过热而烧坏，另一方面，压变也可能因电流过大而烧损，所以现在变电站一般采用微电脑多功能消谐装置。当判断为存在工频位移过电压或铁磁谐振过电压后，单片机就进行消谐程序，发出高频脉冲群，使反并在开口三角形绕组两端的两只晶闸管交替过零触发导通，将开口三角形绕组短接(若系统发生单相接地，则不起动消谐装置)，使压变饱和过电压迅速消除。由于短接时间极短，故不会给压变带来负担。

1.2优点

采用微电脑多功能消谐装置，来消除压变饱和过电压效果良好，且一个系统通常只要接一台消谐器即可起到消谐作用。如晋江市110kV青阳变电站和晋源电厂网控站每段10kV母线各装设了一套WNX-Ⅲ-10型微电脑多功能消谐装置，电网运行正常，基本上消除了由于压变饱和过电压引起压变高压熔丝熔断现象。

1.3局限性

随着青阳变电站10kV配电网的不断扩大，尤其是新建了4座10kV开闭所，电力电缆比例显著增大，新建开闭所在投运初期，当线路发生接地故障时，有的开闭所压变的高压熔丝仍经常发生熔断，如有一次线路单相接地，曾井和青华两座开闭所压变高压熔丝熔断5根。晋源电厂由于机组扩建，新增两台1500kW汽轮发电机组，并分别用电缆接到网控站主变负荷侧10kVⅢ、Ⅳ母线上，因是直配电机，每台发电机出口对地各并联一组BWF10.5-12-1W型防雷电容器。两台发电机组运行小时数加起来不足5000h，然而其出口压变高压熔丝熔断就有10根。

在中性点不接地电网中，电磁式压变高压熔丝熔断，并不一定都是由于压变饱和过电压引起的。当电网对地电容3Co较大，而电网间歇接地或接地消失时，健全相Co中贮存的电荷将重新分配，它将通过中性点接地的压变Lp形成放电回路，构成低频振荡电压分量，促使压变饱和，形成低频饱和电流。它在单相接地消失后1/4～1/2工频周期内出现，电流幅值可远大于分频谐振电流(分频谐振电流约为额定励磁电流的百倍以上)，频率约2～5Hz。由于低频饱和电流具有幅值高、作用时间短的特点，在单相接地消失后的半个周波即可熔断熔丝。

2压变中性点接消谐电阻的消谐方法

采用压变中性点装设电阻Ro既能抑制低频饱和电流，同时也能起到消除压变饱和过电压的作用。青阳配电网几座10kV开闭所采用压变高压线圈中性点接LXQ-10型消谐器后效果良好。1999年夏天14号强台风造成线路频繁接地，而这几座开闭所的压变高压熔丝却安然无恙。晋源电厂汽轮发电机出口压变高压侧中性点在装设了同型号的消谐器后，至今压变高压熔丝只熔断过一次。图1电网单相接地时电流的分布

2.1原理

电网单相接地时电流的分布如图1所示。当系统发生单相接地时，故障点会流过电容电流，未接地相(A、B)的电压升高到线电压，其对地电容Co上充以与线电压相应的电荷。在接地故障期间，此电荷产生的电容电流，以接地点为通路，在电源-导线-大地间流通。由于压变的励磁阻抗很大，其中流过的电流很小。一旦接地故障消失，这时电流通路被切断，而非接地相必须由线电压瞬间恢复到正常相电压水平。

但是，由于接地故障已断开，非接地相在接地期间已经充电至线电压下的电荷，就只有通过压变高压绕组，经其原来接地的中性点进入大地。在这一瞬变过程中，压变高压绕组中将会流过一个幅值很高的低频饱和电流，使压变铁芯严重饱和。实际上，由于接地电弧熄灭的时刻不同，即初始相位角不同，故障的切除不一定都在非接地相电压达最大值这一严重情况下发生。因此，不一定每次单相接地故障消失时，都会在压变高压绕组中产生大的涌流。而且低频饱和电流的大小，还与压变伏安特性有很大关系，压变铁芯越容易饱和，该饱和电流就越大，高压熔丝就越易熔断。如青阳配电网早期建设的公园10kV开闭所在类似上述接地故障情况下，其压变高压熔丝一直就没有熔断过。

在上述情况下，若在压变高压绕组中性点接入一个足够大的接地电阻，在单相故障消失时，低频饱和各电流经过电阻Ro后进入大地，由于大部分压降加在电阻上，从而大大抑制了低频饱和电流，使压变高压熔丝不易熔断；同时由于在零序电压回路串联的这个电阻Ro，使压变饱和过电压的大部分电压降落在电阻Ro上，从而避免了铁芯饱和，限制了压变饱和过电压的发生。

2.2Ro阻值的选择

Ro的数值若选用太小，相当于没有增加零序电阻，限制压变饱和过电压的作用不大。从阻尼的角度来看电阻值愈大愈好，若Ro→∞，即压变高压侧绕组中性点变为绝缘了，压变的电感量不参与零序回路，也就不存在压变饱和过电压。但Ro太大，当网络出现单相接地时，大部分零序电压降在Ro上，会使开口三角形电压太低(电网对地电压在压变励磁电感Lp与Ro间分压)，影响接地指示灵敏度和保护装置正常动作。从大量的试验中得出：6～10kV电网，Ro可取30～50kV变电所接地报警启动电压一般整定为15～30V，按开口三角形电压不小于80V来考虑，根据有关专家实验得知当Ro为30～50kVXQ型消谐器的电阻元件是用SIC为基料经高温氢气炉焙烧而成，消谐器由多个电阻元件并、串联组成。其电阻值是非线性的，在电网正常运行时，消谐器上电压不高，呈高阻值(约为0.5M?,使谐振在起始阶段不易发生；当电网单相接地时，消谐器上电压较高(10kV电网，消谐器上电压为1.7～1.8kV)，电阻呈低值(10kV电网的消谐电阻降到数万欧姆)，可满足压变开口三角形电压不小于80V的要。LXQ型消谐器在大电流(数百毫安)通过时，电阻发热，因其没有瓷套，热量迅速扩散，基本能够满足弧光接地对Ro热容量的要求。

2.3局限性

由于电网的复杂性，各配网电容电流大小、线路故障性质、压变伏安特性以及消谐器的运行环境等情况有所不同，难以保证在压变中性点装设消谐器后设备万无一失，尤其是当间歇电弧接地持续时间较长时，个别消谐电阻将因过热而损坏，从而引起高压熔丝熔断，甚至压变烧损。所以消谐电阻的热容量有待进一步提高。

在压变开口三角形绕组两端接微电脑消谐器能够抑制压变饱和过电压，且一个系统一般只要接一台就可以，但它有一定局限性，无法抑制低频饱和电流，适用于电网较小、对地电容不大的场合。而在压变高压绕组中性点接消谐电阻既能消除压变饱和过电压和抑制低频饱和电流，防止高压熔丝熔断，同时只要阻值选择适当，就不影响压变的正常运行，但每一台压变都必须装设(尤其是较易发生铁芯饱和的压变)，适用于电网较大、对地电容较大的场合。所以在实际应用中，应根据电网实际情况，合理选用一种或各种消谐装置配合使用，如有必要还应配合其它方法，以达到最佳消谐效果，保证设备的正常运行。参考文献：1岳健民.6～35kV压变中性点用消谐器的性能分析.全国过电压学术讨论会论文集.19972陈化钢.电力设备异常运行及事故处理.中国水利水电出版社.19983解广润.电力系统过电压.水利电力出版社4重庆大学、南京工学院合编.高电压技术.电力工业出版社电抗器的分类及作用电抗器reactor依靠线圈的感抗阻碍电流变化的电器。按用途分为7种：①限流电抗器。串联于电力电路中，以限制短路电流的数值。②并联电抗器。一般接在超高压输电线的末端和地之间，起无功补偿作用。③通信电抗器。又称阻波器。串联在兼作通信线路用的输电线路中，用以阻挡载波信号，使之进入接收设备。④消弧电抗器。又称消弧线圈。接于三相变压器的中性点与地之间，用以在三相电网的一相接地时供给电感性电流，以补偿流过接地点的电容性电流，使电弧不易起燃，从而消除由于电弧多次重燃引起的过电压。⑤滤波电抗器。用于整流电路中减少竹流电流上纹波的幅值；也可与电容器构成对某种频率能发生共振的电路，以消除电力电路某次谐波的电压或电流。⑥电炉电抗器。与电炉变压器串联，限制其短路电流。⑦起动电抗器。与电动机串联，限制其起动电流。一、电抗器概念电抗器也叫电感器，一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场，所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。然而通电长直导体的电感较小，所产生的磁场不强，因此实际的电抗器是导线绕成螺线管形式，称空心电抗器；有时为了让这只螺线管具有更大的电感，便在螺线管中插入铁心，称铁心电抗器。电抗分为感抗和容抗，比较科学的归类是感抗器（电感器）和容抗器（电容器）统称为电抗器，然而由于过去先有了电感器，并且被称谓电抗器，所以现在人们所说的电容器就是容抗器，而电抗器专指电感器。二、电抗器分类：按结构及冷却介质、按接法、按功能、按用途进行分类。1按结构及冷却介质：分为空心式、铁心式、干式、油浸式等，例如干式空心电抗器、干式铁心电抗器、油浸铁心电抗器、油浸空心电抗器、夹持式干式空心电抗器、绕包式干式空心电抗器、水泥电抗器等。2按接法：分为并联电抗器和串联电抗器。3按功能：分为限流和补偿。4按用途：按具体用途细分，例如限流电抗器、滤波电抗器、平波电抗器、功率因数补偿电抗器、串联电抗器、平衡电抗器、接地电抗器、消弧线圈、进线电抗器、出线电抗器、饱和电抗器、自饱和电抗器、可变电抗器（可调电抗器、可控电抗器）、轭流电抗器、串联谐振电抗器、并联谐振电抗器等。电抗器作为无功补偿手段，在电力系统中是不可缺少的。并联电抗器：发电机满负载试验用的电抗器是并联电抗器的雏型。铁心式电抗器由于分段铁心饼之间存在着交变磁场的吸引力，因此噪音一般要比同容量变压器高出10dB左右。限流电抗器：限流电抗器一般用于配电线路。从同一母线引出的分支馈线上往往串有限流电抗器，以限制馈线的短路电流，并维持母线电压，不致因馈线短路而致过低。阻尼电抗器(通常也称串联电抗器)与电容器组或密集型电容器相串联，用以限制电容器的合闸涌流。这一点，作用与限流电抗器相类似滤波电抗器滤波电抗器与滤波电容器串联组成谐振滤波器，一般用于3次至17次的谐振滤波或更高次的高通滤波。直流输电线路的换流站、相控型静止补偿装置、中大型整流装置、电气化铁道，以至于所有大功率晶闸管控制的电力电子电路都是谐波电流源，必须加以滤除，不让其进入系统。电力部门对于电力系统中的谐波有具体规定。p消弧线圈：消弧线圈广泛用于lOkV-6kV级的谐振接地系统。由于变电所的无油化倾向