电力电容器

电力电容器康德斯特电气（中国）有限公司2015年11月一、电力电容器分类二、电力电容器的型号三、电力电容器的用途四、电力电容器的质量五、电力电容器基本概念六、电力电容器的补偿作用七、电力电容器发展阶段及方向八、低压充气时电力电容器（GMKP）一、电力电容器分类电力电容器按用途不同主要分类如下：并联电容器(shuntcapacitor)串联电容器(seriescapacitor)交流滤波电容器(ACfiltercapacitor)直流滤波电容器(DCfiltercapacitor)耦合电容器电热电容器脉冲电容器均压电容器防护电容器标准电容器一、电力电容器分类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。电容器内一般用绝缘油（矿物油或十二烷基苯等）作浸渍介质。二、电力电容器的型号W-户外型，G-高原型，户内型无字母1-单相，3-三相额定容量，kVar额定电压，kV；分子表示线电压，分数值表示相电压设计序号，可略去M-全膜介质，MJ-金属化膜，MH-集合式，F-膜纸复合介质A-苄基甲苯，B-异丙基联苯，C-色拉油，F-二芳基乙烷，K-树脂，G-硅油，S-石蜡，W-烷基苯，Z-矿物油B-并联电容器三、电力电容器的用途并联电容器主要用途：补偿电力系统感性无功功率，以提高功率因数，改善电压质量，降低线路损耗。性能特点：能长期在工频交流额定电压下运行，且能承受一定的过电压。三、电力电容器的用途串联电容器主要用途：串联接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。三、电力电容器的用途交流滤波电容器主要用途：用于交流滤波装置中。三、电力电容器的用途直流滤波电容器主要用途：用于直流滤波装置中，在直流输电工程使用较多。三、电力电容器的用途耦合电容器主要用途：高压端接于输电线上，低压端经过耦合线圈接地，使高频载波装置在低电压下与高压线路耦合，实现载波通讯以及测量、控制和保护。电热电容器主要用途：用于频率为40～24000Hz的电热设备系统中，用以提高功率因数，改善回路的电压或频率等特性。脉冲电容器主要用途：用于冲击电压和冲击电流发生器及振荡回路等高压试验装置。均压电容器主要用途：并接于断路器断口上，使各断口间的电压在开断时均匀。防护电容器主要用途：接于线、地之间，降低大气过电压的波前陡度和波峰峰值，配合避雷器保护发电机和电动机。标准电容器主要用途：作为标准电容，或用作测量高压的电容分压装置。四、电力电容器的基本概念dwLU+U-电路图中用字母C表示电容器；公式中字母C表示电容量。电容器图形符号：C为电容量，单位：μF（微法）电容量：表征电容器容纳电荷的能力的物理量。在可以忽略其他因素影响时，电容量等于电容器的一个电极上贮积的电荷量与两电极之间的电压的比值。+q-q+q-qε介质四、电力电容器的基本概念元件和内部熔丝元件：由电介质和被它隔开的电极所构成的部件。元件铝箔铝箔介质材料内熔丝内部熔丝：在电容器单元内部，元件间相串联的熔丝，简称内熔丝。四、电力电容器的基本概念单元由一个或多个电容器元件组装于单个外壳中并有引出端子的组装体。内熔丝元件打包装箱四、电力电容器的基本概念电容器模块将电容器单元根据电容量配置组装在钢支架上形成的部件。放电线圈模块将放电线圈组装在钢支架上形成的部件。四、电力电容器的基本概念四、电力电容器的基本概念电容器组电气上连接在一起的一组电容器单元；或由电容器模块和放电线图模块组装置在一起的部件。＋四、电力电容器的基本概念电容器（成套）装置电容器组及附件（如电抗器等）。五、电力电容器的质量（一）电容器质量描述1、什么是质量？按照质量管理的定义，质量是产品的适用性。具体到电容器，主要体现在以下几方面：（1）适用性，适用的范围大小，例如温度、海拔、湿度、谐波含量、电压波动范围等；（2）耐用性，也就是寿命；（3）经济性，也就是价格；（4）外观及实用性，使用是否简单方便；（5）附加功能，例如智能电容器等；（6）安全性，例如阻燃、防爆功能等。五、电力电容器的质量（二）影响电容器质量的因素？按照质量管理的概念，影响产品质量的因素包含人、机、料、法、环等5个因素。在一定的条件下，例如设备、环境条件，一般是不会随意改变的，因此影响因素主要包括设计、材料、工艺等。产品的实用性、功能、外观主要由设计决定；产品的适用性、经济性主要由设计和材料决定；产品的耐用性、安全性由设计、材料、工艺决定。当然生产工人对产品质量起到至关重要的作用，特别是我们低压电容器，人为的因素特别重要。五、电力电容器的质量（三）电容器的寿命电容器寿命曲线四、电力电容器的质量（四）影响电容器寿命的因素1.电应力:贯穿于电容器生产到使用的全过程,理论上电压与寿命的关系为：电压提高10%,寿命约减少一半。电容器使用过程中，很少是由于电压高被击穿的，大多是由于电压高，发热量增大，温度升高而损坏的。电压与寿命的计算公式如下：Un：额定电压，Tn：额定电压下寿命，U：实际工作电压，T：实际工作电压下寿命a=7~9annUUTT)(五、电力电容器的质量（四）影响电容器寿命的因素2.热应力:贯穿于电容器生产到使用的全过程,理论计算,温度提高10℃,寿命减半。生产过程中产生过温的原因：喷金工序、定型工序、浸渍工序、灌胶工序等。使用过程中产生过温的原因：环境温度高、谐波大、安装不合理（挨的太近、太多等）。环境温度对电容器寿命影响的计算公式如下：电容器的发热功率P=Q×tgδ，发热量与运行时的实际容量和损耗角正切成正比。10m-tn2TT五、电力电容器的质量（四）影响电容器寿命的因素3.电热应力综合影响:计算公式Tn：预期寿命T：试验时间U：试验电压Un：额定电压α：系数，α=7～9，一般取7t：试验时的环境温度tn：工作时的环境温度假设一个产品在520V、60℃下试验时间达到600小时，那么在400V、40℃下工作，预期寿命可达到15000小时，按每天平均工作16小时，预期寿命约2年半，这就是我们为什么把试验时间定为600小时作为最低要求的原因。102)(nttannUUTT五、电力电容器的质量（四）影响电容器寿命的因素计算举例五、电力电容器的质量（四）、影响电容器寿命的因素4.机械力：生产过程经常受到机械力的作用，例如挤压、撞击、冲击等，将使薄膜受到损伤，最主要的是使接触部位受到损伤，使接触电阻增大。使用过程中也可能受到振动力作用，使接触变松，从而导致发热增大。生产过程中产品受到的机械应力无处不在，致使产品局部受到损伤，例如端面喷金层有裂纹、喷金层脱落、芯子变形等等，这些都将导致局部接触电阻增大，产品运行时局部过热，导致产品局部损坏，导致整个产品损坏。这就是为什么总有些产品会很快损坏的主要原因。因此加强生产过程的管理是杜绝产品早期损坏的最重要措施。还有端面薄膜受到的作用力，见下图。五、电力电容器的质量（四）影响电容器寿命的因素五、电力电容器的质量（四）、影响电容器寿命的因素5.物理作用：例如热胀冷缩等，主要影响各个接触部位，由于各种材料的膨胀系数不同，在热胀冷缩的作用下，接触部位的电阻会变大，特别是端面，金属与薄膜的接触，是两种不同材料的接触。例如喷金、焊接时烧伤薄膜，虚焊、螺丝没拧紧、引线过细等都会引起产品运行时发热增大，温度过高从而加速产品损坏。五、电力电容器的质量（四）、影响电容器寿命的因素6.化学作用：酸、碱、有机溶剂、水分等都会对电容器造成伤害，有些是腐蚀金属部分，有些对薄膜有溶胀作用，材料被腐蚀后都会造成接触不良或开路等，导致产品发热增大而损坏。。因为我们主要材料金属化膜的金属层很薄，不能单独存在，而只能附着在塑料薄膜上，当薄膜溶胀或受伤后金属层也无法存在，从而导致产品损坏。7.生物作用：老鼠等害虫的破坏。总而言之，电容器的损坏尽管有各种原因，但大多都会表现为过热、温度过高而损坏，因此避免电容器过热是设计的主要工作。六、电力电容器的补偿作用CapMKVAMMMkVArkWkVArkW100%KVA~70%节省出的容量通过电容器补偿，减少系统功率的消耗，降低损耗1.电力电容器的作用六、电力电容器的补偿作用电能质量产品通常在2~3年即可收回投资成本1.电力电容器的作用六、电力电容器的补偿作用2.功率因数功率因数是用电设备的一个重要技术指标。电路的功率因数由负载中包含的电阻与电抗的相对大小决定。纯电阻负载cosφ＝1；纯电抗负载cosφ＝0；一般负载的cosφ在0～1之间，而且多为感性负载。例如常用的交流电动机便是一个感性负载，满载时功率因数为0.7～0.9，而空载或轻载时功率因数较低。功率因数过低，会使供电设备的利用率降低，输电线路上的功率损失与电压损失增加。下面通过实例来说明这个问题。六、电力电容器的补偿作用例1某供电变压器额定电压Ue=220V，额定电流Ie=100A，视在功率S=22kVA。现变压器对一批功率为P=4kWcosφ=0.6的电动机供电，问变压器能对几台电动机供电？若cosφ提高到0.9，问变压器又能对几台电动机供电？解当cosφ=0.6时，每台电动机取用的电流为可供电动机的台数为Ie/I=100/17.5≈5.7，即可给5台电动机供电。若cosφ=0.9，每台电动机取用的电流为则可供电动机的台数为Ie/I′=100/8.5=8台。可见,当功率因数提高后，每台电动机取用的电流变小，变压器可供电的电机台数增加，使变压器的容量得到充分的利用。AUPI5.176.02203104cos33AUPI7.119.02203104cos33'六、电力电容器的补偿作用例2某厂供电变压器至发电厂之间输电线的电阻是5Ω，发电厂以10kV的电压输送500kW的功率。当cosφ=0.6时，问输电线上的功率损失是多大？若将功率因数提高到0.9,每年可节约多少电？当cosφ=0.6时，输电线上的电流为输电线上的功率损失为当cosφ=0.9时，输电线上的电流为输电线上的功率损失为kWrIP5.3458322损AUPI6.559.01010500cos43六、电力电容器的补偿作用一年共有365×24=8760小时，当cosφ从0.6提高到0.9后，节约的电能为W＝(P损－P′损)×8760＝(34.5-15.5)×8760≈166440kW·h即每年可节约用电16.6万度。从以上两例可见，提高功率因数，可以充分利用供电设备的容量，而且可以减少输电线路上的损失。注意：我国有关规程规定，高压供电的工厂，最大负荷时的功率因数不得低于0.9，其它工厂不得低于0.85。当功率因数低于0.7时，电业局不予供电。七、电力电容器的发展阶段及方向1.低压电容器的发展阶段低压电容器的演变可以归结为如下四个时期：（1）50~60年代，称为第一代低压电容器，其结构采用油浸式电容器纸作为介质，电容元件为扁平元件，液体介质采用矿物油（含有PCB有毒物质）等，产品体积大、有功损耗达到0.2%~0.5%左右，我国国内型号为BW系列。（2）70年代，随着金属化膜替代电容器纸的应用，电容器元件由扁平式改为圆形结构，由于具有自愈性能，产品的场强大大提高，使产品体积大大缩小，为BW系列的40%左右，液体介质也大部分采用矿物油或树脂，有功损耗在0.12%左右，我国国内型号主要为BZMJ系列。七、电力电容器的发展阶段及方向（3）80年代，欧洲各电容器厂家已推出圆柱型结构的称为第三代的MKP低压电容器，其元件采用6μm左右的金属化膜，内充天然油或树脂密封于铝壳中，使体积更加减小，有功损耗降到0.3W/kVar。由于时间与发展的限制，目前国内生产的低压电容器，均是从80年代初约7~