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电力电容器的原理及应用
作者:管理员    发布于:2019-07-01 16:37   文字:【】【】【
  并联电容器是一种无功补偿设备,并联在线路上,其主要作用是补偿系统的无功功率,进步功率因数,从而降低电能损耗、进步电压质量和设备应用率。
  串联电容器主要用于补偿电力系统的电抗,常用于高压系统。
  电力电容器的分类
  电力电容器按装置方式可分为户内式和户外式两种;按其运转的额定电压可分为低压和高压两类;按其相数可分为单相和三相两种,除低压并联电容器外,其他均为单相;按外壳资料可分为金属外壳、瓷绝缘外壳、胶木筒外壳等。
  按用处又可分为以下8种:
电力电容器的原理及应用
  1)并联电容器。原称移相电容器。主要用于补偿电力系统理性负荷的无功功率,以进步功率因数,改善电压质量,降低线路损耗。
  2)串联电容器。串联于工频高压输、配电线路中,用以补偿线路的散布感抗,进步系统的静、动态稳定性,改善线路的电压质量,加长送电间隔和增大保送才能。
  3)耦合电容器。主要用于高压电力线路的高频通讯、丈量、控制、维护以及在抽取电能的安装中作部件用。
  4)断路器电容器。原称均压电容器。并联在超高压断路器断口上起均压作用,使各断口间的电压在分断过程中和断开时平均,并可改善断路器的灭弧特性,进步分断才能。
  5)电热电容器。用于频率为40~24000赫的电热设备系统中,以进步功率因数,改善回路的电压或频率等特性。
  6)脉冲电容器。主要起贮能作用,用作冲击电压发作器、冲击电流发作器、断路器实验用振荡回路等根本贮能元件。
  7)直流和滤波电容器。用于高压直流安装和高压整流滤波安装中。
  8)规范电容器。用于工频高压丈量介质损耗回路中,作为规范电容或用作丈量高压的电容分压安装。
  电力电容器的构造
  电力电容器的根本构造包括:电容元件、浸渍剂、紧固件、引线、外壳和套管。
  额定电压在1kV以下的称为低压电容器,1kV以上的称为高压电容器,都做成三相、三角形衔接线,内部元件并联,每个并联元件都有单独的熔丝;高压电容器普通都做成单相,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,用复合薄膜绝缘。电容器内衣绝缘油(矿物油或十二烷基苯等)作浸渍介质。
  (1)电容元件
  用一定厚度和层数的固体介质与铝箔电极卷制而成。若干个电容元件并联和串联起来,组成电容器芯子。在电压为10kV及以下的高压电容器内,每个电容元件上都串有一熔丝,作为电容器的内部短路维护。当某个元件击穿时,其他完好元件即对其放电,使熔丝在毫秒级的时间内疾速熔断,切除毛病元件,从而使电容器能继续正常工作。电容元件的构造如图2所示。件构造
  (2)浸渍剂
  电容器芯子普通放于浸渍剂中,以进步电容元件的介质耐压强度,改善部分放电特性和散热条件。浸渍剂普通有矿物油、氯化联苯、SF6气体等。
  (3)外壳和套管
  外壳普通采用薄钢板焊接而成,外表涂阻燃漆,壳盖上焊有出线套管,箱壁侧面焊有吊攀、接地螺栓等。大容量汇合式电容器的箱盖上还装有油枕或金属收缩器及压力释放阀,箱壁侧面装有片状散热器、压力式温控安装等。接线端子从出线瓷套管中引出。
  电力电容器的作用
  (1)串联电容器的作用
  1)进步线路末端电压。串接在线路中的电容器,应用其容抗xc补偿线路的感抗xl,使线路的电压降落减少,从而进步线路末端(受电端)的电压,普通可将线路末端电压最大可进步10%~20%。
  2)降低受电端电压动摇。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,串联电容器能消弭电压的猛烈动摇。这是由于串联电容器在线路中对电压降落的补偿作用是随经过电容器的负荷而变化的,具有随负荷的变化而瞬时调理的性能,能自动维持负荷端(受电端)的电压值。
  3)进步线路输电才能。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,相应地进步了线路的保送容量。
  4)改善了系统潮流散布。在闭合网络中的某些线路上串接一些电容器,局部地改动了线路电抗,使电流按指定的线路活动,以到达功率经济散布的目的。
  5)进步系统的稳定性。线路串入电容器后,进步了线路的输电才能,这自身就进步了系统的静稳定。当线路毛病被局部切除时(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,将串联电容器停止强行补偿,即短时强行改动电容器串、并联数量,暂时增加容抗xc,使系统总的等效电抗减少,进步了保送的极限功率(Pmax=U1U2/xl-xc),从而进步系统的动稳定。
  (2)并联电容器的作用
  并联电容器并联在系统的母线上,相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理性无功。因而,并联电容器能向系统提供理性无功功率,系统运转的功率因数,进步受电端母线的电压程度,同时,它减少了线路上理性无功的保送,减少了电压和功率损耗,因此进步了线路的输电才能。
  电力电容器的装置
  1)电容器应装置在无腐蚀性气体、无蒸汽,没有猛烈震动、冲击、爆炸、易燃等风险的场所。电容器的防火等级不低于二级。
  2)装于户外的电容器应避免日光直接映照。
  3)电容器室的环境温度应满足制造厂家规则的请求,普通规则为40℃。
  4)电容器室装设通风机时,出风口应装置在电容器组的上端。进、排风机宜在对角线位置装置。
  5)电容器室可采用自然采光,也可用人工照明,不需求装设采暖安装。
  6)高压电容器室的门应向外开。
  1)为了俭省装置面积,高压电容器能够分层装置于铁架上,但垂直放置层数应不多于三层,层与层之间不得装设程度层距离板,以保证散热良好。上、中、下三层电容器的装置位置要分歧,名牌向外。
  2)装置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.
  3)高压电容器组的铁架必需设置铁丝网遮拦,遮拦的网孔3~4cm2为宜。
  4)高压电容器外壳之间的间隔,普通不应小于10cm;低压电容器外壳之间的间隔应不小于50mm。
  5)高压电容器室内,上下层之间的净距不应小于0.2m;下层电容器底部与空中的间隔应不小于0.3m。
  6)每台电容器与母线相连的接线应采用单独的软线,不要采用硬母线衔接的方式,以免装置或运转过程中对瓷套管产生应力形成漏油或损坏。
  7)装置时,电气回路和接地局部的接触面要良好。由于电容器回路中的任何不良接触,均可能产生高频振荡电弧,形成电容器的工作电场强度增高和发热损坏。
  8)较低电压等级的电容器经串联后运转于较高电压等级网络中时,其各台的外壳对地之间,应经过加装相当于运转电压等级的绝缘子等措施,使之牢靠绝缘。
  9)电容器经星形衔接后,用于高一级额定电压,且系中性点不接地时,电容器的外壳应对地绝缘。
  10)电容器装置之前,要分配一次电容量,使其相间均衡,偏向不超越总容量的5%。当装有继电维护安装时还应满足运转时均衡电流误差不超越继电维护动作电流的请求。
  11)对个别补偿电容器的接线应做到:对直接启动或经变阻器启动的感应电动机,其进步功率因数的电容能够直接与电动机的出线端子相衔接,两者之间不要装设开关设备或熔断器;对采用星—三角启动器启动的感应式电动机,最好采用三台单相电容器,每台电容器直接并联在每相绕组的两个端子上,使电容器的接线总是和绕组的接法相分歧。
  12)对分组补偿低压电容器,应该衔接在低压分组母线电源开关的外侧,以避免分组母线开关断开时产生的自激磁现象。
  13)集中补偿的低压电容器组,应专设开关并装在线路总开关的外侧,而不要装在低压母线上。
  电力电容器的运转
  (1)电容器的平安运转
  电容器应在额定电压下运转。如暂时不可能,可允许在超越额定电压5%的范围内运转;当超越额定电压1.1倍时,只允许短期运转。但长时间出线过电压状况时,应设法消弭。
  电容器应维持在三相均衡的额定电流下停止工作。如暂时不可能,不允许在超越1.3倍额定电流下长期工作,以确保电容器的运用寿命。
  安装电容器组地点的环境温度不得超越40℃,24h内均匀温度不得超越30℃,一年内均匀温度不得超越20℃。电容器外壳温度不宜超越60℃。如发现存在上述现象时,应采用人工冷却,必要时将电容器组与网路断开。
  (2)电容器相关参数的监控
  1)温度的监视。无厂家规则时,电容器的温度普通应为-40℃~40℃,在电容器外壳粘贴示温蜡片。运转中电容器温度异常升高的缘由包括:运转电压过高(介损大);谐波的影响(容抗小电流大);合闸涌流(频繁投切);散热条件恶化。
  2)电压的监视。应在额定电压下运转,亦允许在1.05倍额定电压运转,在1.1倍额定电压运转不超越4小时。
  3)电流的监视。应在额定电流下运转,亦允许在1.3倍额定电流下运转,电容器组三相电流的差异不应超越±5%。
  (3)电容器的投入退出
  当功率因数低于0.85,电压偏低时应投入;当功率因数趋近于1且有超前趋向,电压偏高时应退出。
  发作下列毛病之一时,应紧急退出:①衔接点严重过热以至凝结;②瓷套管闪络放电;③外壳收缩变形;④电容器组或放电安装声音异常;⑤电容器冒烟、起火或爆炸。
  电力电容器组在接通前应用兆欧表检查放电网络。
  1)当汇流排(母线)上的电压超越1.1倍额定电压最大允许值时,制止将电容器组接入电网。
  2)在电容器组自电网断开后1分钟内不得重新接入,但自动反复接入状况除外。
  3)在接通和断开电容器组时,要选用不能产生风险过电压的断路器,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。
  (1)操作电容器时的留意事项
  1)正常状况下,全站停电操作,应先拉开电容器断路器,后拉开各出线断路器;恢复送电时,次第相反。
  2)事故状况下,全站停电后,必需将电容器的断路器拉开。
  3)并联电容器组断路器跳闸后,不准强送电;熔丝熔断后,未查明缘由前,不准改换熔丝送电。
  4)并联电容器组,制止带电荷合闸;再次合闸时,必需在分闸3分钟后停止。
  5)装有并联电阻的断路器不准运用手动操作机构停止合闸。
  6)高压电容器组外露的导电局部,应有网状遮拦,停止外部巡视时,制止将运转中电容器组的遮拦翻开。
  7)任何额定电压的电容器组,制止带电荷合闸,每次断开后重新合闸,须在短路三分钟后(即经过放电后少许时间)方可停止。
  8)改换电容器的保险丝,应在电容器没有电压时停止。故停止前,应对电容器放电。
  (2)毛病处置
  1)当电容器喷油、爆炸着火时,应立刻断开电源,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3分钟后,再检查断路器、电流互感器、电力电缆及电容器外部状况。若未发现异常,则可能是由于外部毛病或电压动摇所致,能够试投,否则应进一步对维护做全面的通电实验。
  3)当电容器的熔丝熔断后,应向值班调度员汇报,获得同意后,再切断电源并对电容器放电后,先停止外部检查,如套管的外部有无闪络痕迹、外壳能否变形、漏油及接地安装有无短路等,然后用摇表摇测极间及极对地的绝缘电阻值。如未发现毛病迹象,可换熔丝继续投入运转。如经送电后熔丝扔熔断,则应退出毛病电容器。
  4)处置毛病电容器应先断开电容器的断路器,拉开断路器两侧的隔分开关。由于电容器组经放电电阻放电后,可能局部残存电荷一时放不完,仍应停止一次人工放电。放电时先将接地线接地端接好,再用接地棒屡次对电容器放电,直至无放电火花及放电声为止。虽然如此,在接触毛病电容器前,还应戴上绝缘手套,先用短道路将毛病电容器两极短接,然后手动拆卸和改换。
  (3)电容器日常巡视的主要项目
  1)监视运转电压、电流、温度、
  2)外壳有无收缩、渗漏油,隶属设备能否完后。
  3)内部有无异音。
  4)熔丝能否熔断,放电安装能否良好。
  5)各处接点有无发热及小火花放电。
  6)套管能否清洁完好,有无裂纹、闪络现象。
  7)引线衔接处有无松动、零落或断线,母线各处有无烧伤、过热现象。
  8)室内通风、外壳接地线能否良好。
  9)电容器组继电维护运转状况。