電力電容器

電力電容器

電力電容器英文名稱power capacitor 。用於電力系統和電工設備的電容器。任意兩塊金屬導體,中間用絕緣介質隔開,即構成一個電容器。電容器電容的大小,由其幾何尺寸和兩極板間絕緣介質的特性來決定。當電容器在交流電壓下使用時,常以其無功功率表示電容器的容量,單位為乏或千乏。

基本信息

定義

用於電力系統和電工設備的電容器。任何兩塊金屬導體,中間用絕緣介質隔開,即形成一個電容器。電容器電容的大小,由電容器本身幾何尺寸的大小和兩個極板間的絕緣介質的特性來決定。當電容器在交流電壓下使用時,通常以其無功功率來表示電容器的容量,單位為乏或千乏。

1926年電力電容器開始工廠化生產,並正式在電力系統中套用。隨著大電廠和遠距離輸電系統的建立、新興科學技術領域的發展,電力電容器的品種和容量得到了迅速的發展。50年代初,並聯電容器的最大單台容量為25~50千乏,到1978年生產出的最大單台容量已達6667千乏,80年代已達到單台容量1萬千乏。

電力電容器種類很多,按其安裝方式可分為戶內和戶外式兩種;按其運行的額定電壓可分為低壓和高壓兩類;按其相數可分為單相和三相兩種,除低壓並聯電容器外,其餘均為單相;按其外殼材料可分為金屬外殼、瓷絕緣外殼、膠木筒外殼等;

分類

按其用途又可分為以下 8種。

①並聯電容器:原稱移相電容器。主要用來補償電力系統感性負荷的無功功率,以提高功率因數,改善電壓質量,降低線路損耗。單相併聯電容器的結構見圖1,主要由心子、外殼和出線結構等幾部分組成。用金屬箔(作為極板)與絕緣紙或塑膠薄膜疊起來一起卷繞,由若干元件、絕緣件和緊固件經過壓裝而構成電容心子,並浸漬絕緣油。電容極板的引線經串、並聯後引至出線瓷套管下端的出線連線片。電容器的金屬外殼內充以絕緣介質油。

電力電容器電力電容器

②串聯電容器:串聯於工頻高壓輸、配電線路中,用以補償線路的分布感抗,提高系統的靜、動態穩定性,改善線路的電壓質量,加長送電距離和增大輸送能力。其基本結構與並聯電容器相似。

③耦合電容器:主要用於高壓電力線路的高頻通信,測量、控制、保護以及在抽取電能的裝置中作部件用。耦合電容器的高壓端接於輸電線上,低壓端經過耦合線圈接地,使高頻載波裝置在低電壓下與高壓線路耦合。耦合電容器的結構見圖2,其外殼由瓷套和鋼板製成的底和蓋構成。外殼內裝有薄鋼板製成的擴張器,以補償浸漬劑體積隨溫度的變化。

電力電容器電力電容器

④斷路器電容器:原稱均壓電容器。主要用於並聯在超高壓斷路器的斷口上起均壓作用,使各斷口間的電壓在分斷過程中和斷開時均勻、並可改善斷路器的滅弧特性,提高分斷能力。常用的斷路器電容器的結構與耦合電容器相似。隨著高壓陶瓷電容器的發展,已有採用陶瓷電容器作為電容元件,再裝入瓷套和鋼板製成的外殼中製成的斷路器電容器。

電熱電容器:用於頻率為40~24000赫的電熱設備系統中,以提高功率因數,改善迴路的電壓或頻率等特性。電熱電容器因發熱量較大,必須保證其散熱良好,通常極板採用水冷卻。適用於4000赫以上的電熱電容器,其外殼用黃銅板焊接而成。  

⑥脈衝電容器:主要起貯能作用,在較長的時間內由功率不大的電源充電,然後在很短的時間內進行振盪或不振盪地放電,可得到很大的衝擊功率。脈衝電容器用途很廣,如作為衝擊電壓發生器衝擊電流發生器、斷路器試驗用振盪迴路等基本(貯能)元件。

⑦直流和濾波電容器:用於高壓直流裝置和高壓整流濾波裝置中。交流濾波電容器可用以濾去工頻電流中的高次諧波分量。

標準電容器:用於工頻高壓測量介質損耗迴路中,作為標準電容或用作測量高電壓的電容分壓裝置。標準電容器要求電容值準確而穩定,因此常採用氣體介質及雙禁止同軸圓筒形和同心球形極板系統

套用領域

智慧型電力無功補償電容器為改善供電功率因數、提高電網效率提供解決方案。
主要套用領域有:
工廠配電系統
居民小區配電系統
市政商業建築
交通隧道配電系統
箱變、成套櫃、戶外配電箱

性能特點

模組化結構
智慧型電力電容器為模組化結構,體積小、現場接線簡單、維護方便。只需要增加模組數量即可實現無功補償系統的擴容。
高品質電容器
採用自愈式低壓補償電容器,電容器內置溫度感測器,反映電容器內部發熱程度,實現過溫保護。
嵌入投切開關模組
智慧型電力電容器內置投切開關模組。投切開關模組由晶閘管、磁保持繼電器、過零觸發導通電路和晶閘管保護電路構成,實現電容器“零投切”,保障投切過程無涌流衝擊,無操作過電壓。開關模組動作回響速度快,可頻繁操作
完善的保護設計
智慧型電力電容器具有停電保護、短路保護、電壓缺相保護、電容器過溫保護等功能,有效保障電容器安全,延長設備壽命。
控制技術先進
控制物理量為無功功率,採用無功潮流預測和延時多點採樣技術,確保投切無振盪。重載時,無功得到充分補償。
防投切振盪技術
採用獨特的設計原理,防止控制器當機而產生的不補償或過補償現場,防止電容器投切振盪。
自動補償無功功率
智慧型電力電容器根據負荷無功功率的大小自動投切,動態補償無功功率,改善電能質量。智慧型電容器可單台使用、也可多台在線上使用。
人機界面友好
顯示電流、電壓、無功功率等設備運行參數。
顯示投切狀態、複合開關模組故障狀態、通訊狀態。
並可方便實現調試/工作狀態切換、手動/自動操作功能
構成
智慧型電力電容器為模組化設計,組成模組有:
高品質電容器
智慧型測控模組
投切開關模組
線路保護模組
人機界面模組
智慧型電力電容器可單台使用,也可多台在線上使用。替代由智慧型控制器、熔絲、複合開關或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等由導線連線而組成的常規自動無功補償裝置。
智慧型電力電容器集成智慧型控制模組、快速投切開關和電容器保護,設計結構精巧,可以靈活配置以滿足用戶對無功補償的需求。

注意事項

1 安裝電容器時,每台電容器的接線最好採用單獨的軟線與母線相連,不要採用硬母線連線,以防止裝配應力造成電容器套管損壞,破壞密封而引起的漏油。
2 電容器迴路中的任何不良接觸,均可能引起高頻振盪電弧,使電容器的工作電場強度增大和發熱而早期損壞。因此,安裝時必須保持電氣迴路和接地部分的接觸良好。
3 較低電壓等級的電容器經串聯後運行於較高電壓等級網路中時,其各台的外殼對地之間,應通過加裝相當於運行電壓等級的絕緣子等措施,使之可靠絕緣
4 電容器經星形連線後,用於高一級額定電壓,且系中性點不接地時,電容器的外殼應對地絕緣。
5 電容器安裝之前,要分配一次電容量,使其相間平衡,偏差不超過總容量的5%。當裝有繼電保護裝置時還應滿足運行時平衡電流誤差不超過繼電保護動作電流的要求。
6 對個別補償電容器的接線應做到:對直接啟動或經變阻器啟動的感應電動機,其提高功率因數的電容可以直接與電動機的出線端子相連線,兩者之間不要裝設開關設備或熔斷器;對採用星—三角啟動器啟動的感應式電動機,最好採用三台單相電容器,每台電容器直接並聯在每相繞組的兩個端子上,使電容器的接線總是和繞組的接法相一致。
7 對分組補償低壓電容器,應該連線在低壓分組母線電源開關的外側,以防止分組母線開關斷開時產生的自激磁現象。
8 集中補償的低壓電容器組,應專設開關並裝線上路總開關的外側,而不要裝在低壓母線上。

損壞原因

近年來由於電力電容器投運越來越多,但由於管理不善及其他技術原因,常導致電力電容器損壞以致發生爆炸,原因有以下幾種:
電容器內部元件擊穿:主要是由於製造工藝不良引起的。
電容器對外殼絕緣損壞:電容器高壓側引出線由薄銅片製成,如果製造工藝不良,邊緣不平有毛刺或嚴重彎折,其尖端容易產生電暈,電暈會使油分解、箱殼膨脹、油麵下降而造成擊穿。另外,在封蓋時,轉角處如果燒焊時間過長,將內部絕緣燒傷並產生油污和氣體,使電壓大大下降而造成電容器損壞。
密封不良和漏油:由於裝配套管密封不良,潮氣進入內部,使絕緣電阻降低;或因漏油使油麵下降,導致極對殼放電或元件擊穿。
鼓肚和內部游離:由於內部產生電暈、擊穿放電和內部游離,電容器在過電壓的作用下,使元件起始游離電壓降低到工作電場強度以下,由此引起物理、化學、電氣效應,使絕緣加速老化、分解,產生氣體,形成惡性循環,使箱殼壓力增大,造成箱壁外鼓以致爆炸。
帶電荷合閘引起電容器爆炸:任何額定電壓的電容器組均禁止帶電荷合閘。電容器組每次重新合閘,必須在開關斷開的情況下將電容器放電3min後才能進行,否則合閘瞬間因電容器上殘留電荷而引起爆炸。為此一般規定容量在160kvar以上的電容器組,應裝設無壓時自動放電裝置,並規定電容器組的開關不允許裝設自動合閘。
此外,還可能由於溫度過高、通風不良、運行電壓過高、諧波分量過大或操作過電壓等原因引起電容器損壞爆炸。

操作規程

一、高壓電容器組外露的導電部分,應有網狀遮攔,進行外部巡視時,禁止將運行中電容器組的遮攔打開。
二、任何額定電壓的電容器組,禁止帶電荷合閘,每次斷開後重新合閘,須在短路三分鐘後(即經過放電後少許時間)方可進行。
三、更換電容器的保險絲,應在電容器沒有電壓時進行。故進行前,應對電容器放電。
四、電容器組的檢修工作應在全部停電時進行,先斷開電源,將電容器放電接地後,才能進行工作。高壓電容器應根據工作票,低壓電容器可根據口頭或電話命令。

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