電力電容器課件.ppt

1、電力電容器,冀中工程技師學(xué)院,主講人：劉玉華,1 定義： 電力電容器英文名稱power capacitor 。用于電力系統(tǒng)和電工設(shè)備的電容器。 任意兩塊金屬導(dǎo)體，中間用絕緣介質(zhì)隔開，即構(gòu)成一個(gè)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(zhì)的特性來決定。當(dāng)電容器在交流電壓下使用時(shí)，常以其無(wú)功功率表示電容器的容量，單位為乏或千乏。,第十四章 電力電容器,2 作用：并聯(lián)電容器是一種無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。并聯(lián)在線路上，其主要作用是補(bǔ)償系統(tǒng)的無(wú)功功率，提高功率因數(shù)，從而降低電能損耗、提高電壓質(zhì)量和設(shè)備利用率。串聯(lián)電容器主要用于補(bǔ)償電力系統(tǒng)的電抗（常見于高壓系統(tǒng)）,目錄,第一節(jié)：電容器的分類及其結(jié)構(gòu),第

2、二節(jié)：電容器的運(yùn)行維護(hù),第十四章 電力電容器,掌握并聯(lián)電力電容器的安裝要求及安全運(yùn)行； 掌握電力電容器的檢查與維修。,按其安裝方式可分為戶內(nèi)式和戶外式兩種； 按其運(yùn)行的額定電壓可分為低壓和高壓兩類； 按其相數(shù)可分為單相和三相兩種，除低壓并聯(lián)電容器外,其余均為單相; 按其外殼材料可分為金屬外殼、瓷絕緣外殼、膠木筒外殼等； 按其用途又可分為以下8種。,第一節(jié)：電容器的分類及其結(jié)構(gòu),并聯(lián)電容器：原稱移相電容器。主要用來補(bǔ)償電力系統(tǒng)感性負(fù)荷的無(wú)功功率，以提高功率因數(shù)，改善電壓質(zhì)量,降低線路損耗。單相并聯(lián)電容器的結(jié)構(gòu)：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

3、卷繞，由若干元件、絕緣件和緊固件經(jīng)過壓裝而構(gòu)成電容芯子，并浸漬絕緣油。電容極板的引線經(jīng)串、并聯(lián)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(gòu)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(nèi)充以絕緣介質(zhì)油。,串聯(lián)電容器:串聯(lián)于工頻高壓輸、配電線路中,用以補(bǔ)償線路的分布感抗,提高系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性,改善線路的電壓質(zhì)量，加長(zhǎng)送電距離和增大輸送能力。其基本結(jié)構(gòu)與并聯(lián)電容器相似。,耦合電容器：主要用于高壓電力線路的高頻通信，測(cè)量、控制、保護(hù)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(lián)在超高壓斷路器的斷口上起

4、均壓作用，使各斷口間的電壓在分?jǐn)噙^程中和斷開時(shí)均勻、并可改善斷路器的滅弧特性，提高分?jǐn)嗄芰Α?電熱電容器:用于頻率為4024000赫茲的電熱設(shè)備系統(tǒng)中,以提高功率因數(shù),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(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)由功率不大的電源充電，然后在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)電容器：用于工頻高壓測(cè)量介質(zhì)損耗回路中，作為標(biāo)準(zhǔn)電容或用作測(cè)量高電壓的電容分壓裝置。,電力電容器的基本結(jié)構(gòu),基本結(jié)構(gòu)：電容元件、浸漬劑、緊固件、引線、外殼和套管

5、。,高壓并聯(lián)電容器外觀圖,一、結(jié)構(gòu)和型號(hào),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(nèi)部元件并聯(lián)，每個(gè)并聯(lián)元件都有單獨(dú)的熔絲；高壓電容器一般都做成單相，內(nèi)部元件并聯(lián)。外殼用密封鋼板焊接而成；芯子由電容元件串并聯(lián)組成，電容元件用鋁箔作電極，用復(fù)合絕緣薄膜絕緣。電容器內(nèi)衣絕緣油（礦物油或十二烷基苯等）作浸漬介質(zhì)。,BFM系列高壓電力電容器外觀圖,BCMJ-1.14-3-3自愈式低壓并聯(lián)電容器（三相）外觀圖,結(jié)構(gòu)和型號(hào),額定電壓用kV表示： 高壓的多為10.5kV、6.3kV、35kV等; 低壓的為：0.23kV、0.4kV、0.5

6、25kV等,（1）電容元件,用一定厚度和層數(shù)的固體介質(zhì)與鋁箔電極卷制而成。若干個(gè)電容元件并聯(lián)和串聯(lián)起來，組成電容器芯子。電容元件用鋁箔作電極，用復(fù)合絕緣薄膜絕緣。電容器內(nèi)部絕緣油作浸漬介質(zhì)。在電壓為10kV及以下的高壓電容器內(nèi)，每個(gè)電容元件上都串有一熔絲，作為電容器的內(nèi)部短路保護(hù)。當(dāng)某個(gè)元件擊穿時(shí)，其他完好元件即對(duì)其放電，使熔絲在毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)迅速熔斷，切除故障元件，從而使電容器能繼續(xù)正常工作。,高壓并聯(lián)電容器內(nèi)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(zhì)耐壓強(qiáng)度，改善局部放電特性和散熱條件。浸漬劑一般有礦物油、氯化聯(lián)苯、SF6

7、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，殼蓋上焊有出線套管，箱壁側(cè)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器及壓力釋放閥，箱壁側(cè)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。,目前在我國(guó)低壓系統(tǒng)中采用自愈式電容器。 特點(diǎn)：具有優(yōu)良的自愈性能、介質(zhì)損耗小、溫升低、壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕。 結(jié)構(gòu)：采用聚丙烯薄膜作為固體介質(zhì)，表面蒸鍍了一層很薄的金屬作為導(dǎo)電電極。當(dāng)作為介質(zhì)的聚丙烯薄膜被擊穿時(shí)，擊穿電流將穿過擊穿點(diǎn)。,低壓自愈式電容器結(jié)構(gòu) 1心軸；2噴合金層；3金屬化層；4薄膜,二、無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹?無(wú)論是工業(yè)負(fù)荷還是民

8、用負(fù)荷，大多數(shù)均為感性。所有電感負(fù)載均需要補(bǔ)償大量的無(wú)功功率，提供這些無(wú)功功率有兩條途徑：一是輸電系統(tǒng)提供；二是補(bǔ)償電容器提供。如果由輸電系統(tǒng)提供，則設(shè)計(jì)輸電系統(tǒng)時(shí)，既要考慮有功功率，也要考慮無(wú)功功率。由輸電系統(tǒng)傳輸無(wú)功功率，將造成輸電線路及變壓器損耗的增加，降低系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。而由補(bǔ)償電容器就地提供無(wú)功功率，就可以避免由輸電系統(tǒng)傳輸無(wú)功功率，從而降低無(wú)功損耗，提高系統(tǒng)的傳輸功率。這也是當(dāng)今電氣自動(dòng)化技術(shù)及電力系統(tǒng)研究領(lǐng)域所面臨發(fā)展的一個(gè)重大課題，且正在受到越來越多的關(guān)注。,補(bǔ)償原理,無(wú)功功率是一種既不能作有功，但又會(huì)在電網(wǎng)中引起損耗，而且又是不能缺少的一種功率。在實(shí)際電力系統(tǒng)中，異步電動(dòng)機(jī)作

9、為傳統(tǒng)的主要負(fù)荷使電網(wǎng)產(chǎn)生感性無(wú)功電流；電力電子裝置大多數(shù)功率因數(shù)都很低，導(dǎo)致電網(wǎng)中出現(xiàn)大量的無(wú)功電流。無(wú)功電流產(chǎn)生無(wú)功功率，給電網(wǎng)帶來額外負(fù)擔(dān)且影響供電質(zhì)量。因此，無(wú)功功率補(bǔ)償(以下簡(jiǎn)稱無(wú)功補(bǔ)償)就成為保持電網(wǎng)高質(zhì)量運(yùn)行的一種主要手段之一，這也是當(dāng)今電氣自動(dòng)化技術(shù)及電力系統(tǒng)研究領(lǐng)域所面臨發(fā)展的一個(gè)重大課題，且正在受到越來越多的關(guān)注。,補(bǔ)償原理,實(shí)際做功的有功電流為： IR； 補(bǔ)償前感性電流為：IL0； 線路總電流為：I0； 并聯(lián)電容器后，容性電流為: Ic； 補(bǔ)償后線路感性電流減為： IL ； 補(bǔ)償后線路總電流為：I； 如要將功率因數(shù)從cos1提高到 cos2 ， 需要的電容電流為：Ic=

10、IL0 - IL = IR (tg1-tg2) 即:Q=P (tg1-tg2),三、補(bǔ)償容量計(jì)算與查找,1、計(jì)算：Q=P (tg1-tg2) 關(guān)于功率因數(shù)公式見P.174 2、查表：P.357（會(huì)查補(bǔ)償容量）,第二節(jié) 電容器的運(yùn)行維護(hù),1）溫度的監(jiān)視：無(wú)廠家規(guī)定時(shí)，電容器的溫度一般應(yīng)為-40+40，在電容器外殼粘貼示溫蠟片。 運(yùn)行中電容器溫度異常升高的原因： A）運(yùn)行電壓過高（介損大）； B）諧波的影響（容抗小電流大）； C）合閘涌流（頻繁投切）； D）散熱條件惡化。,1.電容器相關(guān)參數(shù)的監(jiān)控,2）電壓的監(jiān)視：應(yīng)在額定電壓下運(yùn)行，亦允許在1.05倍額定電壓運(yùn)行，在1.1倍額定電壓運(yùn)行不超過4小

11、時(shí)。3）電流的監(jiān)視：應(yīng)在額定電流下運(yùn)行，亦允許在1.3倍額定電流下運(yùn)行，電容器組三相電流的差別不應(yīng)超過5%。,1.電容器相關(guān)參數(shù)的監(jiān)控,2.電容器的安裝,1)補(bǔ)償電容器的搬運(yùn)。 若將電容器搬運(yùn)到較遠(yuǎn)的地方，應(yīng)裝箱后再運(yùn)。裝箱時(shí)電容器的套管應(yīng)向上直立放置。電容器之間及電容器與木箱之間應(yīng)墊松軟物。 搬運(yùn)電容器時(shí)，應(yīng)用外殼兩側(cè)壁上所焊的吊環(huán)，嚴(yán)禁用雙手抓電容器的套管搬運(yùn)。 在倉(cāng)庫(kù)及安裝現(xiàn)場(chǎng)，不允許將一臺(tái)電容器置于另一臺(tái)電容器的外殼上。,2.電容器的安裝,2)安裝補(bǔ)償電容器的環(huán)境要求。 電容器應(yīng)安裝在無(wú)腐蝕性氣體及無(wú)蒸汽、沒有劇烈震動(dòng)、沖擊、爆炸、易燃等危險(xiǎn)場(chǎng)所。電容器室的防火等級(jí)不低于二級(jí)。 裝于戶

12、外的電容器應(yīng)防止日光直接照射。 電容器室的環(huán)境溫度應(yīng)滿足制造廠家規(guī)定的要求一般規(guī)定為40 。 電容器室裝設(shè)通風(fēng)機(jī)時(shí)，進(jìn)風(fēng)口要開向本地區(qū)夏季的主要風(fēng)向，出風(fēng)口應(yīng)安裝在電容器組的上端。進(jìn)、排風(fēng)機(jī)宜在對(duì)角線位置安裝。 電容器室可采用天然采光，也可用人工照明，不需要裝設(shè)采暖裝置。 高壓電容器室的門應(yīng)向外開。,2.電容器的安裝,3)安裝補(bǔ)償電容器的技術(shù)要求。 為了節(jié)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(shù)應(yīng)不多于三層，層與層之間不得裝設(shè)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(yīng)留有巡視檢查的走道，走

13、道寬度應(yīng)不小于1.5m。 高壓電容器組的鐵架必須設(shè)置鐵絲網(wǎng)遮欄，遮欄的網(wǎng)孔以34cm2為宜。,2.電容器的安裝,高壓電容器外殼之間的距離，一般應(yīng)不小于lOcm；低壓電容器外殼之間的距離應(yīng)不小于50mm。 高壓電容器室內(nèi)，上下層之間的凈距不應(yīng)小于0.2m；下層電容器底部與地面的距離應(yīng)不小于0.3m。 每臺(tái)電容器與母線相連的接線應(yīng)采用單獨(dú)的軟線，不要采用硬母線連接的方式，以免安裝或運(yùn)行過程中對(duì)瓷套管產(chǎn)生應(yīng)力造成漏油或損壞。 安裝時(shí)，電氣回路和接地部分的接觸面要良好。因?yàn)殡娙萜骰芈分械娜魏尾涣冀佑|，均可能產(chǎn)生高頻振蕩電弧，造成電容器的工作電場(chǎng)強(qiáng)度增高和發(fā)熱損壞。,3.電容器的接線,三相電容器內(nèi)部多為

14、三角形接線，為獲得良好的補(bǔ)償效果，在電容器連接時(shí)，應(yīng)將電容器分成若干組后再分別接到電容器母線上。每組電容器應(yīng)能分別控制、保護(hù)和放電。電容器的接線方式（補(bǔ)償方式）分為低壓分散（或就地）補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、高壓補(bǔ)償幾種。 右圖為低壓分散（或就地）補(bǔ)償接線圖。 圖中的電動(dòng)機(jī)同時(shí)又是電容器的放電裝置。,3.電容器的接線,1）正常情況下，全站停電操作，應(yīng)先拉開電容器短路器，后拉各出線斷路器；恢復(fù)送電時(shí)，順序相反。2）事故情況下，全站停電后，必須將電容器的斷路器拉開。3）并聯(lián)電容器組斷路器跳閘后，不準(zhǔn)強(qiáng)送；熔絲熔斷后，未查明原因前，不準(zhǔn)更換熔絲送電。4）并聯(lián)電容器組，禁止帶電荷合閘；再次合閘時(shí)，必須在分閘

15、3min后進(jìn)行5）裝有并聯(lián)電阻的斷路器不準(zhǔn)使用手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行合閘。,4.操作電容器時(shí)的注意事項(xiàng),5.電容器的安全運(yùn)行,電容器應(yīng)在額定電壓下運(yùn)行。如暫時(shí)不可能，可允許在超過額定電壓5的范圍內(nèi)運(yùn)行；當(dāng)超過額定電壓1.1倍時(shí)，只允許短期運(yùn)行。但長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)過電壓情況時(shí)，應(yīng)設(shè)法消除。 電容器應(yīng)維持在三相平衡的額定電流下進(jìn)行工作。如暫不可能，不允許在超過1.3倍額定電流下長(zhǎng)期工作，以確保電容器的使用壽命。 裝置電容器組地點(diǎn)的環(huán)境溫度不得超過+40，24h內(nèi)平均溫度不得超過+30，一年內(nèi)平均溫度不得超過+20。電容器外殼溫度不宜60。超過如發(fā)現(xiàn)超過上述要求時(shí)，應(yīng)采用人工冷卻，必要時(shí)將電容器組與網(wǎng)路斷開。,

16、6.電容器的保護(hù),電力電容器的保護(hù)分為短路保護(hù)、過載保護(hù)、過壓保護(hù)（考點(diǎn)見書P364365） (1)配備完善的保護(hù)裝置： 容量在100kvr 以下時(shí)，可用跌落式保險(xiǎn)保護(hù)； 100kvr 300kvr時(shí)，用采用負(fù)荷開關(guān)； 300kvr 以上時(shí)，用采用斷路器保護(hù)。過流保護(hù) 起動(dòng)電流2IN，每臺(tái)裝設(shè)管形熔斷器。 (2)用合適的避雷器來進(jìn)行大氣過電壓保護(hù)。 （3）應(yīng)裝放電裝置： 高壓用電壓互感器，低壓用自放電電阻或白熾燈。要求高壓在5分鐘、低壓在1分鐘內(nèi)將電容器電壓降到65V以下。,6.電容器的保護(hù),(3) 每個(gè)電容器上裝置單獨(dú)的熔斷器，熔斷器的額定電流應(yīng)按熔絲的特性和接通時(shí)的涌流來選定，一般為1.5

17、2倍電容器的額定電流為宜。 (4)電容器不允許裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置。主要是因電容器放電需要一定時(shí)間，當(dāng)電容器組的開關(guān)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(chǎn)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。,7.電容器日常巡視檢查的主要項(xiàng)目：A）監(jiān)視運(yùn)行電壓、電流、溫度。B）外殼有無(wú)膨脹、滲漏油，附屬設(shè)備是否完好。C）內(nèi)部有無(wú)異音。D）熔絲是否熔斷；放電裝置是否良好，防電指示燈是否熄滅。E）各處接點(diǎn)有無(wú)發(fā)熱及小火花放電。F）套管是否清潔完整，有無(wú)裂紋、閃絡(luò)現(xiàn)象。G）引線連接處有無(wú)松動(dòng)、脫落或斷線，母線各處有無(wú)燒傷、過熱

18、現(xiàn)象。H）室內(nèi)通風(fēng)、外殼接地線是否良好。I）電容器組繼電保護(hù)運(yùn)行情況。,8.電容器的投入和退出,當(dāng)功率因數(shù)低于0.85、電壓偏低時(shí)應(yīng)投入； 當(dāng)功率因數(shù)趨近于1且有超前趨勢(shì)、電壓偏高時(shí)應(yīng)退出。 發(fā)生下列故障之一時(shí)，應(yīng)緊急退出： 連接點(diǎn)嚴(yán)重過熱甚至熔化； 瓷套管閃絡(luò)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。 （詳見P361）,8.電容器的投入和退出,注意事項(xiàng)： (1)電力電容器組在接通前應(yīng)用兆歐表檢查放電網(wǎng)絡(luò)。 (2)接通和斷開電容器組時(shí)，必須考慮以下幾點(diǎn)： 當(dāng)匯流排(母線)上的電壓超過1.1倍額定電壓最大允許值時(shí)，禁止將電容器組接入電網(wǎng)。 在電容器組自電網(wǎng)斷開后1min內(nèi)不得重新接入，但自動(dòng)重復(fù)接入情況除外。 在接通和斷開電容器組時(shí)，要選用不能產(chǎn)生危險(xiǎn)過電壓的斷路器，并且斷路器的額定電流不應(yīng)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(fù)40攝氏度范圍時(shí)。,9.電容器運(yùn)行中的故障處理,(1)當(dāng)電容器噴油、爆炸著火時(shí)，應(yīng)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