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電力電容 用于電力系統(tǒng)和電工設(shè)備的電容器。任何兩塊金屬導(dǎo)體，中間用絕緣介質(zhì)隔開，即形成一個(gè)電容器。電容器電容的大小，由電容器本身幾何尺寸的大小和兩個(gè)極板間的絕緣介質(zhì)的特性來決定。當(dāng)電容器在交流電壓下使用時(shí)，通常以其無功功率來表示電容器的容量，單位為乏或千乏。 1926年電力電容器開始工廠化生產(chǎn)，并正式在電力系統(tǒng)中應(yīng)用。隨著大電廠和遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)的建立、新興科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，電力電容器的品種和容量得到了迅速的發(fā)展。50年代初,并聯(lián)電容器的最大單臺(tái)容量為25～50千乏，到1978年生產(chǎn)出的最大單臺(tái)容量已達(dá)6667千乏，80年代已達(dá)到單臺(tái)容量1萬千乏。 電力電容器種類很多，按其安裝方式可分為戶內(nèi)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。 ①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)見圖1，主要由心子、外殼和出線結(jié)構(gòu)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(jīng)過壓裝而構(gòu)成電容心子，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。電容器的金屬外殼內(nèi)充以絕緣介質(zhì)油。 ②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。 ③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。耦合電容器的高壓端接于輸電線上，低壓端經(jīng)過耦合線圈接地，使高頻載波裝置在低電壓下與高壓線路耦合。耦合電容器的結(jié)構(gòu)見圖2,其外殼由瓷套和鋼板制成的底和蓋構(gòu)成。外殼內(nèi)裝有薄鋼板制成的擴(kuò)張器，以補(bǔ)償浸漬劑體積隨溫度的變化。 ④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?。常用的斷路器電容器的結(jié)構(gòu)與耦合電容器相似。隨著高壓陶瓷電容器的發(fā)展，已有采用陶瓷電容器作為電容元件，再裝入瓷套和鋼板制成的外殼中制成的斷路器電容器。 ⑤電熱電容器:用于頻率為40～24000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。電熱電容器因發(fā)熱量較大,必須保證其散熱良好,通常極板采用水冷卻。適用于4000赫茲以上的電熱電容器，其外殼用黃銅板焊接而成。 ⑥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。脈沖電容器用途很廣，如作為沖擊電壓發(fā)生器、沖擊電流發(fā)生器、斷路器試驗(yàn)用振蕩回路等基本（貯能）元件。 ⑦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。 ⑧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。標(biāo)準(zhǔn)電容器要求電容值準(zhǔn)確而穩(wěn)定，因此常采用氣體介質(zhì)及雙屏蔽同軸圓筒形和同心球形極板系統(tǒng)。 電力電容器的作用及允許運(yùn)行方式 電力電容器組分為串聯(lián)電容器和并聯(lián)電容器，它們都改善電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量和提高輸電線路的輸電能力，是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備。 1. 電力電容器的作用 1） 串聯(lián)電容器的作用 串聯(lián)電容器串接在線路中，其作用如下： （1） 提高線路末端電壓。串接在線路中的電容器，利用其容抗Xc補(bǔ)償線路的感抗xl，使線路的電壓降落減少，從而提高線路末端（受電端）的電壓，一般可將線路末端電壓最大可提高10%～20%。 （2） 降低受電端電壓波動(dòng)。當(dāng)線路受電端接有變化很大的沖擊負(fù)荷（如電弧爐、電焊機(jī)、電氣軌道等）時(shí)，串聯(lián)電容器能消除電壓的劇烈波動(dòng)。這是因?yàn)榇?lián)電容器在線路中對(duì)電壓降落的補(bǔ)償作用是隨通過電容器的負(fù)荷而變化的，具有隨負(fù)荷的變化而瞬時(shí)調(diào)節(jié)的性能，能自動(dòng)維持負(fù)荷端（受電端）的電壓值。 （3） 提高線路輸電能力。由于線路串入了電容器的補(bǔ)償電抗Xc，線路的電壓降落和功率損耗減少，相應(yīng)地提高了線路的輸送容量。 （4） 改善了系統(tǒng)潮流分布。在閉合網(wǎng)絡(luò)中的某些線路上串接一些電容器，部分地改變了線路電抗，使電流按指定的線路流動(dòng)，以達(dá)到功率經(jīng)濟(jì)分布的目的。 （5） 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。線路串入電容器后，提高了線路的輸電能力，這本身就提高了系統(tǒng)的靜穩(wěn)定。當(dāng)線路故障被部分切除時(shí)（如雙回路被切除一回、但回路單相接地切除一相），系統(tǒng)等效電抗急劇增加，此時(shí)，將串聯(lián)電容器進(jìn)行強(qiáng)行補(bǔ)償，即短時(shí)強(qiáng)行改變電容器串、并聯(lián)數(shù)量，臨時(shí)增加容抗Xc，使系統(tǒng)總的等效電抗減少，提高了輸送的極限功率（Pmax＝U1U2/Xl－Xc），從而提高系統(tǒng)的動(dòng)穩(wěn)定。 2） 并聯(lián)電容器的作用 并聯(lián)電容器并聯(lián)在系統(tǒng)的母線上，類似于系統(tǒng)母線上的一個(gè)容性負(fù)荷，它吸收系統(tǒng)的容性無功功率，這就相當(dāng)于并聯(lián)電容器向系統(tǒng)發(fā)出感性無功。因此，并聯(lián)電容器能向系統(tǒng)提供感性無功功率，系統(tǒng)運(yùn)行的功率因數(shù)，提高受電端母線的電壓水平，同時(shí)，它減少了線路上感性無功的輸送，減少了電壓和功率損耗，因而提高了線路的輸電能力。 2. 電容器補(bǔ)償裝置的允許運(yùn)行方式 電容器的正常運(yùn)行狀態(tài)是指在額定條件下，在額定參數(shù)允許的范圍內(nèi)，電容器能連續(xù)運(yùn)行，且無任何異?，F(xiàn)象。 1） 電容器補(bǔ)償裝置運(yùn)行的基本要求 （1） 三相電容器各相的容量應(yīng)相等； （2） 電容器應(yīng)在額定電壓和額定電流下運(yùn)行，其變化應(yīng)在允許范圍內(nèi)； （3） 電容器室內(nèi)應(yīng)保持通風(fēng)良好，運(yùn)行溫度不超過允許值； （4） 電容器不可帶殘留電荷合閘，如在運(yùn)行中發(fā)生掉閘，拉閘或合閘一次未成，必須經(jīng)過充分放電后，方可合閘；對(duì)有放電電壓互感器的電容器，可在斷開5min后進(jìn)行合閘。運(yùn)行中投切電容器組的間隔時(shí)間為15min。 2） 允許運(yùn)行方式 （1） 允許運(yùn)行電壓) 并聯(lián)電容器裝置應(yīng)在額定電壓下運(yùn)行，一般不宜超過額定電壓的1.05倍，最高運(yùn)行電壓不用超過額定電壓的1.1倍。母線超過1.1倍額定電壓時(shí)，電容器應(yīng)停用。 （2） 允許運(yùn)行電流 正常運(yùn)行時(shí)，電容器應(yīng)在額定電流下運(yùn)行，最大運(yùn)行電流不得超過額定電流的1.3倍，三相電流差不超過5%。 （3） 允許運(yùn)行溫度 正常運(yùn)行時(shí)，其周圍額定環(huán)境溫度為＋40℃～－25℃，電容器的外殼溫度應(yīng)不超過55℃。 電力電容器運(yùn)行中應(yīng)注意的問題 電力電容器在電力系統(tǒng)中主要作無功補(bǔ)償或移相使用，大量裝設(shè)在各級(jí)變配電所里，這些電容器的正常運(yùn)行對(duì)保障電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量與效益起重要作用。下面就電力電容器在運(yùn)行中應(yīng)注意的問題及相應(yīng)的處理方法介紹如下。 1.環(huán)境溫度 電容器周圍環(huán)境的溫度不可太高，也不可太低。如果環(huán)境溫度太高，電容工作時(shí)所產(chǎn)生的熱就散不出去；而如果環(huán)境溫度太低，電容器內(nèi)的油就可能會(huì)凍結(jié)，容易電擊穿。按電容器有關(guān)技術(shù)條件規(guī)定，電容器的工作環(huán)境溫度一般以40℃為上限。我國(guó)大部分地區(qū)的氣溫都在這個(gè)溫度以下，所以通常不必采用專門的降溫設(shè)施。如果電容器附近存在著某種熱源，有可能使室溫上升到40℃以上，這時(shí)就應(yīng)采取通風(fēng)降溫措施，否則應(yīng)立即切除電容器。電容器環(huán)境溫度的下限應(yīng)根據(jù)電容器中介質(zhì)的種類和性質(zhì)來決定。YY型電容器中的介質(zhì)是礦物油，即使是在-45℃以下，也不會(huì)凍結(jié)，所以規(guī)定-40℃為其環(huán)境溫度的下限。而YL型電容器中的介質(zhì)就比較容易凍結(jié)，所以環(huán)境溫度必須高于-20℃，我國(guó)北方地區(qū)不宜在冬季使用這種電容器。（除非把它安置在室內(nèi)，并采取加溫措施） 2.工作溫度 電容器工作時(shí)，其內(nèi)部介質(zhì)的溫度應(yīng)低于65℃，最高不得超過70℃，否則會(huì)引起熱擊穿，或是引起鼓肚現(xiàn)象。電容器外殼的溫度是在介質(zhì)溫度與環(huán)境溫度之間，一般為50～60℃，不得超過60℃。為了監(jiān)視電容器的溫度，可用桐油石灰溫度計(jì)的探頭粘貼在電容器外殼大面中間三分之二高度處，或是使用熔點(diǎn)為50～60℃的試溫蠟片。 3.工作電壓 電容器對(duì)電壓十分敏感，因電容器的損耗與電壓平方成正比，過電壓會(huì)使電容器發(fā)熱嚴(yán)重，電容器絕緣會(huì)加速老化，壽命縮短，甚至電擊穿。電網(wǎng)電壓一般應(yīng)低于電容器本身的額定電壓，最高不得超過其額定電壓10%，但應(yīng)注意：最高工作電壓和最高工作溫度不可同時(shí)出現(xiàn)。因此，當(dāng)工作電壓為1.1倍額定電壓時(shí)，必須采取降溫措施。 4.工作電流與諧波問題 當(dāng)電容器安裝工作于含有磁飽和穩(wěn)壓器、大型整流器和電弧爐等“諧波源”的電網(wǎng)上時(shí)，交流電中就會(huì)出現(xiàn)高次諧波。對(duì)于n次諧波而言，電容器的電抗將是基波時(shí)的1/n，因此，諧波對(duì)電流的影響是很厲害的。諧波的這種電流對(duì)電容器非常有害，極容易使電容器擊穿引起相間短路?？紤]諧波的存在，故規(guī)定電容器的工作電流不得超過額定電流的1.3倍。必要時(shí)，應(yīng)在電容器上串聯(lián)適當(dāng)?shù)母行噪娍?，以限制諧波電流。 5.合閘時(shí)的弧光問題 某些電容器組特別是高壓電容器在合閘并網(wǎng)時(shí)，因合閘涌流很大，在開關(guān)上或變流器上會(huì)出現(xiàn)弧光。碰到這種情形時(shí)，應(yīng)調(diào)整電容器組的電容值或更換變流器，對(duì)高壓電容器可采用串電抗器加以消除。 6.運(yùn)行中的放電聲問題 電容器在運(yùn)行時(shí)，一般是沒有聲音的，但有時(shí)會(huì)例外。造成聲音的原因大致有以下幾種： （1）套管放電。電容器的套管為裝配式者，若露天放置時(shí)間過長(zhǎng)，雨水進(jìn)入兩層套管之間，加上電壓后，就有可能產(chǎn)生劈劈啪啪的放電聲。遇到這種情形時(shí)，可將外套管松出，擦干重新裝好即可。 （2）缺油放電。電容器內(nèi)如果嚴(yán)重缺油，以至于使套管的下端露出油面，這時(shí)就有可能發(fā)出放電聲。為此，應(yīng)添加同種規(guī)格的電容器油。 （3）脫焊放電。電容器內(nèi)部若有虛焊或脫焊，則會(huì)在油內(nèi)閃絡(luò)放電。如果放電聲不止，則應(yīng)拆開修理。 （4）接地不良放電。電容器的芯子與外殼接觸不良時(shí)，會(huì)出現(xiàn)浮動(dòng)電壓，引起放電聲。這時(shí)，只要將電容器搖動(dòng)一下，使芯子與外殼接觸，便可使放電聲消失。 7.爆炸問題 多組電容器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，只要其中有一臺(tái)發(fā)生了擊穿，其余各臺(tái)就會(huì)同時(shí)通過這一臺(tái)放電。放電能量很大，脈沖功率很高，使電容器油迅速汽化，引起爆炸，甚至起火，嚴(yán)重時(shí)有可能使建筑物也遭到破壞。為防止這種事故，可在每臺(tái)電容器上串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娍蛊骰蛉劢z，然后并聯(lián)使用。另外，電力系統(tǒng)中并聯(lián)補(bǔ)償?shù)碾娙萜鞑捎忙そY(jié)線雖有較多優(yōu)點(diǎn)，但電容器采用Δ接線時(shí)，任一電容器擊穿短路時(shí)，將造成三相線路的兩相短路，短路電流很大，有可能引起電容器爆炸。這對(duì)高壓電容器特別危險(xiǎn)。因此高壓電容器組宜接成中性點(diǎn)不接地星形（Y型），容量較小時(shí)（450kvar及以下）宜接成Δ形。低壓電容器組應(yīng)接成Δ形。