1、第四講 電力電容器綜合教研室綜合教研室主要內容 第一節第一節 電力電容器的結構和型號電力電容器的結構和型號 第二節第二節 電力電容器補償原理電力電容器補償原理 第三節第三節 電力電容器安裝與接線電力電容器安裝與接線 第四節第四節 電容器的安全運行電容器的安全運行 練習練習 1 1 定義：定義： 電力電力電容電容器英文名稱器英文名稱power capacitor 。用于用于電力系統電力系統和和電工設備電工設備的電容器。的電容器。 任意兩塊金屬導體，中間用絕緣介質隔開，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，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

2、間絕緣介質的特性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，來決定。當電容器在交流電壓下使用時，常以其常以其無功功率無功功率表示電容器的容量，單位表示電容器的容量，單位為乏或千乏為乏或千乏。電力電容器電力電容器2 2 作用：作用：并聯電容器并聯電容器是一種無功補償設備。是一種無功補償設備。并聯在線路上，其主要作用是補并聯在線路上，其主要作用是補償系統的無功功率，提高功率因償系統的無功功率，提高功率因數，從而降低電能損耗、提高電數，從而降低電能損耗、提高電壓質量和設備利用率。壓質量和設備利用率。串聯電容器串聯電容器主要用于補償電力系主要用于補償電力系統的電抗（常見于高

3、壓系統）統的電抗（常見于高壓系統）按其按其安裝方式安裝方式可分為可分為戶內式戶內式和和戶外式戶外式兩種；兩種；按其運行的按其運行的額定電壓額定電壓可分為可分為低壓低壓和和高壓高壓兩類；兩類；按其按其相數相數可分為可分為單相單相和和三相三相兩種，除低壓并兩種，除低壓并聯電容器外聯電容器外,其余均為單相其余均為單相;按其按其外殼材料外殼材料可分為可分為金屬外殼金屬外殼、瓷絕緣外殼瓷絕緣外殼、膠木筒外殼膠木筒外殼等；等；按其按其用途用途又可分為以下又可分為以下8種。種。 3.電力電容器的分類電力電容器的分類并聯電容器：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

4、量,降低線路損耗。單相并聯電容器的結構：主要由芯子、外殼和出線端等幾部分組成。用金屬箔（作為極板）與絕緣紙或塑料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芯子，并浸漬絕緣油。電容極板的引線經串、并聯后引至出線瓷套管下端的出線連接片。出線端由出線套管、出線連接片等元件構成。電容器的金屬外殼用密封的鋼板焊接而成，外殼上裝有出線絕緣套管、吊攀和接地螺釘，外殼內充以絕緣介質油。 串聯電容器:串聯于工頻高壓輸、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。其基本結構與并聯電容器相似。 耦合電容器：主要用于高壓電力線路的

5、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。斷路器電容器：原稱均壓電容器。主要用于并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、并可改善斷路器的滅弧特性，提高分斷能力。電熱電容器:用于頻率為4024000赫茲的電熱設備系統中,以提高功率因數,改善回路的電壓或頻率等特性。脈沖電容器:主要起貯能作用,在較長的時間內由功率不大的電源充電，然后在很短的時間內進行振蕩或不振蕩地放電，可得到很大的沖擊功率。直流和濾波電容器：用于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：用于工頻高壓測量介質損耗回路中，作

6、為標準電容或用作測量高電壓的電容分壓裝置。第一節第一節 電力電容器的電力電容器的結構和型號 一、結構 外殼：密封鋼板焊接而成，上裝有絕緣套管、吊攀、接地螺釘。 芯子：電容元件并聯組成。分相補償并聯電容器電力電容器的基本結構 基本結構：電容元件、浸漬劑、緊固件、引線、外殼和套管。 高壓并聯電容器外觀圖一、結構 額定電壓在lkV以下的稱為低壓電容器，lkV以上的稱為高壓電容器。lkV以下的電容器都做成三相、三角形連接線，內部元件并聯，每個并聯元件都有單獨的熔絲；高壓電容器一般都做成單相，內部元件并聯。外殼用密封鋼板焊接而成；芯子由電容元件串并聯組成，電容元件用鋁箔作電極，用復合絕緣薄膜絕緣。電容器

7、內衣絕緣油（礦物油或十二烷基苯等）作浸漬介質。BFM系列高壓電力電容器電力電容器外觀圖BCMJ-1.14-3-3自愈式低壓自愈式低壓并聯電容器（并聯電容器（三相三相）外觀圖）外觀圖（1）電容元件 用一定厚度和層數的用一定厚度和層數的固體介質與鋁箔電極卷制固體介質與鋁箔電極卷制而成。若干個電容元件并而成。若干個電容元件并聯和串聯起來，組成電容聯和串聯起來，組成電容器芯子。電容元件用鋁箔器芯子。電容元件用鋁箔作電極，用復合絕緣薄膜作電極，用復合絕緣薄膜絕緣。電容器內部絕緣油絕緣。電容器內部絕緣油作浸漬介質。在電壓為作浸漬介質。在電壓為10kV10kV及以下的高壓電容器及以下的高壓電容器內，每個電容

8、元件上都串內，每個電容元件上都串有一熔絲，作為電容器的有一熔絲，作為電容器的內部短路保護。當某個元內部短路保護。當某個元件擊穿時，其他完好元件件擊穿時，其他完好元件即對其放電，使熔絲在毫即對其放電，使熔絲在毫秒級的時間內迅速熔斷，秒級的時間內迅速熔斷，切除故障元件，從而使電切除故障元件，從而使電容器能繼續正常工作容器能繼續正常工作。高壓并聯電容器內部電氣連接示意圖 R放電電阻；F熔絲；C元件電容（2）浸漬劑 電容器芯子一般放于浸漬劑中，以提高電容元件的介質電容器芯子一般放于浸漬劑中，以提高電容元件的介質耐壓強度，改善局部放電特性和散熱條件。浸漬劑一般耐壓強度，改善局部放電特性和散熱條件。浸漬劑

9、一般有礦物油、氯化聯苯、有礦物油、氯化聯苯、SF6SF6氣體等。氣體等。 （3）外殼、套管外殼一般采用薄鋼板焊接而成，表面涂阻燃漆，殼蓋外殼一般采用薄鋼板焊接而成，表面涂阻燃漆，殼蓋上焊有出線套管，箱壁側面焊有吊攀、接地螺栓等。上焊有出線套管，箱壁側面焊有吊攀、接地螺栓等。大容量集合式電容器的箱蓋上還裝有油枕或金屬膨脹大容量集合式電容器的箱蓋上還裝有油枕或金屬膨脹器及壓力釋放閥，箱壁側面裝有片狀散熱器、壓力式器及壓力釋放閥，箱壁側面裝有片狀散熱器、壓力式溫控裝置等。接線端子從出線瓷套管中引出。溫控裝置等。接線端子從出線瓷套管中引出。 目前在我國低壓系統目前在我國低壓系統中采用自愈式電容器。中采

10、用自愈式電容器。 特點：具有優良特點：具有優良的自愈性能、介質損的自愈性能、介質損耗小、溫升低、壽命耗小、溫升低、壽命長、體積小、重量輕。長、體積小、重量輕。 結構：采用聚丙結構：采用聚丙烯薄膜作為固體介質，烯薄膜作為固體介質，表面蒸鍍了一層很薄表面蒸鍍了一層很薄的金屬作為導電電極。的金屬作為導電電極。當作為介質的聚丙烯當作為介質的聚丙烯薄膜被擊穿時，擊穿薄膜被擊穿時，擊穿電流將穿過擊穿點。電流將穿過擊穿點。 低壓自愈式電容器結構1心軸；2噴合金層；3金屬化層；4薄膜二.型號并聯電容器代號B液體介質代號Y礦物油W十二烷基苯固體介質代號F復合薄膜M聚丙烯薄膜額定電壓（KV）額定容量（KVar）相

11、數1單相3三相使用環境W戶外第二節 電力電容器補償原理 無論是工業負荷還是民用負荷，大多數均為感性。所有電感負載均需要補償大量的無功功率，提供這些無功功率有兩條途徑：一是輸電系統提供；二是補償電容器提供。如果由輸電系統提供，則設計輸電系統時，既要考慮有功功率，也要考慮無功功率。由輸電系統傳輸無功功率，將造成輸電線路及變壓器損耗的增加，降低系統的經濟效益。而由補償電容器就地提供無功功率，就可以避免由輸電系統傳輸無功功率，從而降低無功損耗，提高系統的傳輸功率。這也是當今電氣自動化技術及電力系統研究領域所面臨發展的一個重大課題，且正在受到越來越多的關注。 第二節 電力電容器補償原理 無功功率是一種既

12、不能作有功，但又會在電網中引起損耗，而且又是不能缺少的一種功率。在實際電力系統中，異步電動機作為傳統的主要負荷使電網產生感性無功電流；電力電子裝置大多數功率因數都很低，導致電網中出現大量的無功電流。無功電流產生無功功率，給電網帶來額外負擔且影響供電質量。因此，無功功率補償(以下簡稱無功補償)就成為保持電網高質量運行的一種主要手段之一，這也是當今電氣自動化技術及電力系統研究領域所面臨發展的一個重大課題，且正在受到越來越多的關注。 第二節 電力電容器補償原理一、補償原理UIRICILII0IL0IC12222221121212coscos1coscos1)(UQCftgtgtgtgPQ二、補償容量

13、計算與查找例：已知某工廠有功計算負荷為280KW，自然功率因數為0.74，為使功率因數提高到0.9，應選擇多少臺單臺容量為15Kvar的低壓電容器？117.6 7.84第三節 電力電容器安裝與接線1）溫度的監視）溫度的監視：無廠家規定時，電容器的溫：無廠家規定時，電容器的溫度一般應為度一般應為-40+40，在電容器外殼粘貼，在電容器外殼粘貼示溫蠟片。示溫蠟片。運行中電容器溫度異常升高的原因：運行中電容器溫度異常升高的原因：A）運行電壓過高（介損大）；）運行電壓過高（介損大）；B）諧波的影響（容抗小電流大）；）諧波的影響（容抗小電流大）；C）合閘涌流（頻繁投切）；）合閘涌流（頻繁投切）；D）散熱

14、條件惡化。）散熱條件惡化。1.電容器相關參數的監控電容器相關參數的監控2）電壓的監視）電壓的監視：應在額定電壓下運行，亦：應在額定電壓下運行，亦允許在允許在1.05倍額定電壓運行，在倍額定電壓運行，在1.1倍額定倍額定電壓運行不超過電壓運行不超過4小時。小時。3）電流的監視）電流的監視：應在額定電流下運行，亦：應在額定電流下運行，亦允許在允許在1.3倍額定電流下運行，電容器組三倍額定電流下運行，電容器組三相電流的差別不應超過相電流的差別不應超過5%。1.電容器相關參數的監控電容器相關參數的監控2.電容器的安裝電容器的安裝 1)補償電容器的搬運。 若將電容器搬運到較遠的地方，應裝箱后再運。裝箱時

15、電容器的套管應向上直立放置。電容器之間及電容器與木箱之間應墊松軟物。 搬運電容器時，應用外殼兩側壁上所焊的吊環，嚴禁用雙手抓電容器的套管搬運。 在倉庫及安裝現場，不允許將一臺電容器置于另一臺電容器的外殼上。 2.電容器的安裝電容器的安裝 2)安裝補償電容器的環境要求。 電容器應安裝在無腐蝕性氣體及無蒸汽、沒有劇烈震動、沖擊、爆炸、易燃等危險場所。電容器室的防火等級不低于二級。 裝于戶外的電容器應防止日光直接照射。 電容器室的環境溫度應滿足制造廠家規定的要求一般規定為40 。 電容器室裝設通風機時，進風口要開向本地區夏季的主要風向，出風口應安裝在電容器組的上端。進、排風機宜在對角線位置安裝。 電

16、容器室可采用天然采光，也可用人工照明，不需要裝設采暖裝置。 高壓電容器室的門應向外開。2.電容器的安裝電容器的安裝 3)安裝補償電容器的技術要求。 為了節省安裝面積，高壓電容器可以分層安裝于鐵架上，但垂直放置層數應不多于三層，層與層之間不得裝設水平層間隔板，以保證散熱良好。上、中、下三層電容器的安裝位置要一致，銘牌向外。 安裝高壓電容器的鐵架成一排或兩排布置，排與排之間應留有巡視檢查的走道，走道寬度應不小于1.5m。 高壓電容器組的鐵架必須設置鐵絲網遮欄，遮欄的網孔以34cm2為宜。 2.電容器的安裝電容器的安裝 高壓電容器外殼之間的距離，一般應不小于lOcm；低壓電容器外殼之間的距離應不小于

17、50mm。 高壓電容器室內，上下層之間的凈距不應小于0.2m；下層電容器底部與地面的距離應不小于0.3m。 每臺電容器與母線相連的接線應采用單獨的軟線，不要采用硬母線連接的方式，以免安裝或運行過程中對瓷套管產生應力造成漏油或損壞。 安裝時，電氣回路和接地部分的接觸面要良好。因為電容器回路中的任何不良接觸，均可能產生高頻振蕩電弧，造成電容器的工作電場強度增高和發熱損壞。 3、電容器接線 三相電容器內部多為三角形接線，為獲得良好三相電容器內部多為三角形接線，為獲得良好的補償效果，在電容器連接時，應將電容器分的補償效果，在電容器連接時，應將電容器分成若干組后再分別接到電容器母線上。每組電成若干組后再

18、分別接到電容器母線上。每組電容器應能分別控制、保護和放電。電容器的接容器應能分別控制、保護和放電。電容器的接線方式（補償方式）線方式（補償方式）分為低壓分散（或就地）分為低壓分散（或就地）補償、低壓集中補償、高壓補償幾種。補償、低壓集中補償、高壓補償幾種。并聯電容器的裝設位置 1、高壓集中補償：是將高壓電容器組集中裝設在企業變配電所的610KV母線上。 （1）只能補償610KV母線前所有線路上的無功功率，故經濟效果差，但初投資較少，便于集中運行維護。且能對企業高壓側的無功功率進行有效補償。 2）高壓電容器組采用三角形接線，裝在高壓電容器柜內。為防止C擊穿時引起相間短路，所以三角形的各邊均裝有高

19、壓FU保護。 （3）對高壓電容器組，利用電壓互感器的一次繞組來放電，且放電回路中不得接入開關或熔斷器。 2、低壓集中補償：是將低壓電容器組集中裝設在車間變電所的低壓母線上。 （1）能補償變電所低壓母線前的變壓器和所有高壓系統的無功功率，故補償效果好。 （2）這種電容器組采用三角形接線，利用220V、1525W的白熾燈的燈絲電阻來放電，這些放電燈同時也作為電容器組正常工作的指示。 （3）低壓電容器柜安裝在變電所低壓配電室，運行維護方便。 3、個別就地補償（低壓分散補償）：是將并聯電容器組裝設在需進行無功補償的各個用電設備近旁。 （1）能補償安裝部位前的所有高低壓線路和電力變壓器的無功功率，故其補

20、償范圍大、補償效果好。但該補償方式投資大，且電容器組在用電設備停止工作時，它也一并被切除，故其利用率較低。 （2）適用于負荷平穩，長期運行而容量又大的設備，也適于容量雖小但數量多而分散且長期穩定運行的設備。 （3）利用用電設備本身的繞組放電 在企業供配電設計中，多是綜合采用上述各種補償方式，使企業電源進線處在最大負荷時cos不低于規定值（高壓進線為0.9）。第四節 電容器的安全運行 一、運行參數 電容器應在額定電壓下運行。如暫時不可能，可允許在超過額定電壓5的范圍內運行；當超過額定電壓1.1倍時，只允許短期運行。但長時間出現過電壓情況時，應設法消除。 電容器應維持在三相平衡的額定電流下進行工作

21、。如暫不可能，不允許在超過1.3倍額定電流下長期工作，以確保電容器的使用壽命。 裝置電容器組地點的環境溫度不得超過+40，24h內平均溫度不得超過+30，一年內平均溫度不得超過+20。電容器外殼溫度不宜超過60。超過如發現超過上述要求時，應采用人工冷卻，必要時將電容器組與網路斷開。 二、電容器的保護 電力電容器的保護分為短路保護、過載保護、過壓保護 (1)配備完善的保護裝置：配備完善的保護裝置： 容量在100kvar以下時，可用跌落式保險保護； 100kvar 300kvar時，用采用負荷開關， 300kvar 以上時，用采用斷路器保護。過流保過流保護護 起動電流起動電流 2IN，每臺裝設管形

22、熔斷器。，每臺裝設管形熔斷器。二、電容器的保護 (2)用合適的避雷器來進行大氣過電壓保護。 (3) 每個電容器上裝置單獨的熔斷器，熔斷器的額定電流應按熔絲的特性和接通時的涌流來選定，一般為1.52倍電容器的額定電流為宜。 (4)電容器不允許裝設自動重合閘裝置電容器不允許裝設自動重合閘裝置。主要是因電容器放電需要一定時間，當電容器組的開關跳閘后，如果馬上重合閘，電容器是來不及放電的，在電容器中就可能殘存著與重合閘電壓極性相反的電荷，這將使合閘瞬間產生很大的沖擊電流，從而造成電容器外殼膨脹、噴油甚至爆炸。 二、電容器的保護 （5）應裝放電裝置：）應裝放電裝置： 高壓用電壓互感器，低壓用自放電電阻或

23、白熾燈。要求高壓在5分鐘、低壓在1分鐘內將電容器電壓降到65V以下。三三.電容器日常巡視檢查的主要項目電容器日常巡視檢查的主要項目A）監視運行電壓、電流、溫度。）監視運行電壓、電流、溫度。B）外殼有無膨脹、滲漏油，附屬設備是否完好。）外殼有無膨脹、滲漏油，附屬設備是否完好。C）內部有無異音。）內部有無異音。D）熔絲是否熔斷；放電裝置是否良好，防電指）熔絲是否熔斷；放電裝置是否良好，防電指示燈是否熄滅。示燈是否熄滅。E）各處接點有無發熱及小火花放電。）各處接點有無發熱及小火花放電。F）套管是否清潔完整，有無裂紋、閃絡現象。）套管是否清潔完整，有無裂紋、閃絡現象。G）引線連接處有無松動、脫落或斷線

24、，母線各）引線連接處有無松動、脫落或斷線，母線各處有無燒傷、過熱現象。處有無燒傷、過熱現象。H）室內通風、外殼接地線是否良好。）室內通風、外殼接地線是否良好。I）電容器組繼電保護運行情況。）電容器組繼電保護運行情況。四、電容器的投入和退出當功率因數低于0.9、電壓偏低時應投入；當功率因數趨近于1且有超前趨勢、電壓偏高時應退出。發生下列故障之一時，應緊急退出： 連接點嚴重過熱甚至熔化； 瓷套管閃絡放電； 外殼膨脹變形； 電容器組或放電裝置聲音異常； 電容器冒煙、起火或爆炸。四四.電容器的投入和退出電容器的投入和退出 注意事項： (1)電力電容器組在接通前應用兆歐表檢查放電網絡。 (2)接通和斷開

25、電容器組時，必須考慮以下幾點： 當匯流排(母線)上的電壓超過1.1倍額定電壓最大允許值時，禁止將電容器組接入電網。 在電容器組自電網斷開后1min內不得重新接入，但自動重復接入情況除外。 在接通和斷開電容器組時，要選用不能產生危險過電壓的斷路器，并且斷路器的額定電流不應低于1.3倍電容器組的額定電流。 電容器室的溫度超過正負40攝氏度范圍時。 五五. .電容器運行中的故障處理電容器運行中的故障處理 (1)當電容器噴油、爆炸著火時，應立即斷開電源，并用砂子或干式滅火器滅火。 (2)電容器的斷路器跳閘，而熔絲未熔斷。應對電容器放電3min后，再檢查斷路器、電流互感器、電力電纜及電容器外部等情況。若

26、未發現異常，則可能是由于外部故障或電壓波動所致，可以試投，否則應進一步對保護做全面的通電試驗。通過以上檢查、試驗，若仍找不出原因，則應拆開電容器組，并逐臺進行檢查試驗。但在未查明原因之前，不得試投運。 (3)當電容器的熔絲熔斷時，應向值班調度員匯報，取得同意后，在切斷電源并對電容器放電后，先進行外部檢查，如套管的外部有無閃絡痕跡、外殼是否變形、漏油及接地裝置有無短路等，然后用搖表搖測極間及極對地的絕緣電阻值。如未發現故障跡象，可換熔絲繼續投入運行。如經送電后熔絲仍熔斷，則應退出故障電容器。 五五. .電容器運行中的故障處理電容器運行中的故障處理 處理故障電容器應注意的安全事項處理故障電容器應注意的安全事項 ： 處理故障電容器應在斷開電容器的斷路器，拉開斷路器兩則的隔離開關，由于電容器組經放電電阻(放電變壓器或放電PT)放電后，可能部分殘存電荷一時放不盡，仍應進行一次人工放電。放電時先將接地線接地端接好，再用接地棒多次對電容器放電，直至無放電火花及放電聲為止。盡管如此，在接觸故障電容器之前，還應戴上絕緣手套，先用短路線將故障電容器兩極短接，然后方動手拆卸和更換。(考點見書P366) 六六. .電力電容器的修理電力電容器的修理 (1) 套管、箱殼上面的漏油，可用錫鉛焊料修補，但應注意烙鐵不能過熱，以免銀層脫焊。 (2)電容