电力电容器

电力电容器主讲：梁宏志一、结构和型号额定电压在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。电容器内衣绝缘油（矿物油或十二烷基苯等）作浸渍介质。结构和型号额定电压多为10.5kV、6.3kV、35kV等，低压的为：0.23kV、0.4kV、0.525kV等二、无功补偿的基本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。补偿原理无功功率是一种既不能作有功，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。补偿原理实际做功的有功电流为：IR；补偿前感性电流为：IL0；线路总电流为：I0；并联电容器后，容性电流为:Ic；补偿后线路感性电流减为：IL；补偿后线路总电流为：I；如要将功率因数从cosφ1提高到cosφ2，需要的电容电流为：Ic=IL0-IL=IR(tgφ1-tgφ2)即:Q=P(tgφ1-tgφ2)三、补偿容量计算与查找1、计算：Q=P(tgφ1-tgφ2)2、查表：P.345~346四、电容器的安装1)补偿电容器的搬运。①若将电容器搬运到较远的地方，应装箱后再运。装箱时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。②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。③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。电容器的安装2)安装补偿电容器的环境要求。①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。②装于户外的电容器应防止日光直接照射。③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℃。④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。⑤电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。⑥高压电容器室的门应向外开。电容器的安装3)安装补偿电容器的技术要求。①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。②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，走道宽应不小于1.5m。③高压电容器组的铁架必须设置铁丝网遮栏，遮栏的网孔以3～4cm2为宜。电容器的安装⑤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50mm。⑥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。⑦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。⑧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。电容器的安装电容器的放电装置电容器组与电网断开后，由于极板上仍然存在电荷，两端存在一定的残余电压。而且，由于电容器极间绝缘电阻很高，自行放电的速度很慢，残余电压要延续较长的时间，为了尽快消除电容器极板上的电荷，对电容器组要加装与之并联的放电装置，使其停电后能自动放电。不论电容器额定电压是多少，在电容器从电网上断开30s后，其端电压应不超过65V。一方面能防止电容器带电荷再次合闸；另一方面可以防止运行值班人员或检修人员工作时，触及有剩余电荷的电容器而发生危险。在接触自电网断开的电容器的导电部分前，即使电容器已经自动放电，还必须用绝缘的接地金属杆，短接电容器的出线端，进行逐只放电。五、电容器的接线三相电容器内部多为三角形接线，补偿方式分为低压分散（或就地）补偿、低压集中补偿、高压补偿几种。右图为低压分散（或就地）补偿接线图。图中的电动机同时又是店容器的放电装置。电容器的接线六、电容器的安全运行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。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。七、电容器的保护(1)容量在100kvr以下时，可用跌落式保险保护；100kvr~300kvr时，用采用负荷开关，300kvr以上时，用采用断路器保护。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1.5~2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。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。八、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：①连接点严重过热甚至熔化；②瓷套管闪络放电；③外壳膨胀变形；④电容器组或放电装置声音异常；⑤电容器冒烟、起火或爆炸。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)接通和断开电容器组时，必须考虑以下几点：①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。②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。③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。九、电容器的操作(1)在正常情况下，全所停电操作时，应先断开电容器组断路器后，再拉开各路出线断路器。恢复送电时应与此顺序相反。(2)事故情况下，全所无电后，必须将电容器组的断路器断开。(3)电容器组断路器跳闸后不准强送电。保护熔丝熔断后，未经查明原因之前，不准更换熔丝送电。(4)电容器组禁止带电荷合闸。电容器组再次合闸时，必须在断路器断开3min之后才可进行。十、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。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。十二、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)电容器发生对地绝缘击穿，电容器的损失角正切值增大，箱壳膨胀及开路等故障，需要在专用修理厂进行修理。