电力电容器培训资料

电力电容器（培训）

一、电力电容器简介

电力电容器主要应用在电力系统，但在工业生产设备及高电压试验方面也有广泛地应用。按使用电压的高低可分为高压电力电容器和低压电力电容器，以额定电压1000V为界。高压电力电容器一般为油浸电容器，而低压电力电容器多为自愈式电容器（在金属化电容器问世前也生产油浸低压电容器），自愈式电容器也称金属化电容器。 1.名词解释 （1） 电容：

电容器的电容是表征电容器储存电荷能力的参数。 电容值称为电容量，计量单位为法拉（F），常用派生单位为微法（μF）、微微法（μμF或pF）。 ①对于平板电容

式中 — 真空介电常数

；

— 相对介电系数 （也称相对电容率，相对于真空的相对介电常数）；

— 电容极板间的距离 （）；

— 电容器极板面积 （

）。

通常所说的介电常数都是指相对介电常数。 ②对于卷绕电容器

式中 —极板宽度（）；

—极板长度 （）；

—极间介质厚度 （）。

（2）电容器的储能

电容器的储能是指电容器充电后在极板间储存的能量。即

式中 — 电容器的电容 （）；

— 电容器极板间的电压 （））。

（极板两面起作用）

（3）电容器的容量

在交流电压作用下，电容器的容量（或无功功率）为

式中 — 电容器的电容电流 （）；

— 对电容器施加的电压 （kV）；

）； ）。

— 施加电压的频率 （ — 电容器的电容 （

2. 电力电容器的分类和用途

（1） 并联电容器

并联电容器是并联补偿电容器的简称，与需补偿设备并联连接于50Hz或60Hz交流电力系统中，用于补偿感性无功功率，改善功率因数和电压质量，降低线路损耗，提高系统或变压器的输出功率。

并联电容器又由可分为：

(a) 高压并联电容器，其额定电压在1.0kV以上，大多为油浸电容器；

(b) 低压并联电容器，其额定电压在1.0kV及下，大多为自愈式电容器，以前曾生过油浸低压电容器。现在已经不多见了；

(c) 自愈式低压并联电容器，其额定电压在1.0kV及下； (d) 集合式并联电容器（也称密集型电容器），准确地说应该称作并联电容器组，额定电压在3.5～66kV；

(e) 箱式电容器，其额定电压多在3.5～35kV，与集合式电容器的区别是：集合式电容器是由电容器单元（单台电容器有时也叫电容器单元）串并联组成，放置于金属箱内。箱式电容器是由元件串并联组成芯子，放置于金属箱内。 (2) 串联电容器

串联连接于50Hz或60Hz交流电力系统线路中，用以补偿电力线路的感抗，减少线路电压降落，增大传输容量，提高线路电压的稳定性。其额定电压多在2.0kV以下。 (3) 交流滤波电容器

与电抗器、电阻器连接在一起组成交流滤波器，接于50Hz或60Hz交流电力系统中，用来对一种或多种谐波电流提供低阻抗通道，降低网络谐波水平，改善系统的功率因数。其额定电压在15kV及以下。 (4) 耦合电容器

在电力线路载波（PLC）系统中利用高电压输电线路作为通讯的载体，在接收端通过耦合电容器将输电线路中的高压电隔离取出高频载波信号，其额定电压多为110/√3～500/√3kV。

(5) 直流滤波电容器

用于高压整流滤波装置及高压直流输电中。滤除残余交流成份，减少直流中的纹波，提高直流输电的质量。其额定电压多在12kV左右。 (6) 电热电容器

在400～24000Hz范围内的感应加热电气系统中，用于提高功率因数或改善回路特性。其额定电压在3.0kV及以下。通常设有水冷却装置。 (7) 断路器电容器（均压电容器）

并联连接在交流高压断路器的断口上，用以改善电压分布。其额定电压在40～180kV。 (8) 脉冲电容器

用于冲击电压、冲击电流发生器，冲击分压器、振荡回路和续接脉冲装置。其额定电压在1～500 kV。

(9) 压缩气体标准电容器

与高压电桥相配合用于测量绝缘介质以及高压电气设备的电容和损耗角正切，也可作为分压电容器用。为了减少介质损耗对测量造成误差，其本身的介质损耗要尽可能的小，因此其介质都为气体，主要有洁净而干燥的六氟化硫、氮气或空气,其额定电压多在10～1200 kV。在用于测量时其电容值在100pF左右，其标牌上都以实测值标示。 3.电力电容器装置

由单台电容器与其它有关器件配套组成的满足一定要求的设备。 (1)并联补偿电容器装置（TBB）

变电、输电和用电设备中大都是感性负荷，这就加大了输变电设备的视在功率，加大了系统中的电流。在系统中并联接入电容器装置后，由于流过电容器的容性电流与系统中的感性电流相位相反，抵消一部分感性电流，因而减少了系统中的电流，减轻了输变电设备的负荷。提高了输出能力，也就是提高了功率因数。

电容器作为无功补偿应用时，一般大多是成组成套装置。 电容器的无功补偿作用原理如图1.1所示

图1.1 电容器无功补偿原理图

并补电容器装置的接线图入图1.2所示。

图1.2并联补偿电容器装置接线图

图中：

QS —断路器，其作用是关、合电容器组；

QF —隔离开关，其作用是：在开断电容器组后打开，以防止断路器误合造成事故。操作顺序是在断路器开断后打开，在断路器合闸前先关合；

K —接地开关，在断路器合闸前打开，在断路器开断后合上，以防止断路器误合造成人身或设备事故；

BL —避雷器，现多用金属氧化物避雷器，以前曾用碳化硅避雷器，现在几乎已被淘汰，其作用是过电压保护（雷电过电压和操作过电压）；

RD —熔断器，其作用是切除单台故障电容器，在设备安全允许切除台数之内时，让

电容器装置继续运行；

FD —放电线圈，其作用是在装置退出运行时，将电容器中残存的电荷放掉，其具体要求是在规定的时间内（标准规定，5s），电容器两端的残存电压降到规定值（标准归规定，50V），以保证人员和装置在再次合闸的安全。放电线圈的二次电压提供继电保护的信号；

L —串联电抗器，其作用是抑制合闸涌流和抑制电力系统的谐波放大。当仅需抑制合闸涌流时选择电抗率为0.1％～1％的串联电抗器，当需抑制5次谐波放大时选用电抗率4.5％—6％的电抗器，当需抑制3次谐波放大时选用电抗率12％～13％的电抗器。

电抗率一般用K表示，其数值为电抗器的感抗与电容器的容抗的比值百分数表示,即K=XL/XC ,XL=ωL,XC=1/ωC。

（2）并联电容器装置的继电保护

并联电容器装置都设有继电保护措施，电容器在长期运行中很难避免出故障，继电保护的目的是在电容器单元故障数量在一定的允许范围内，只通过熔断器切除故障电容器，让电容器装置继续运行，当故障电容器超限量时立即通过继电保护装置发出指令，切除整个装置，以防止事故扩大。

继电保护是对在电容器装置的保护，而对于电容器本身的保护中分为外熔断器保护（如前述）和内熔丝保护，外熔断器保护是针对整台电容器，而内熔丝保护是针对电容器内的元件。因此在电容器设计时就分为有内熔丝和无内熔丝两种。外熔断器保护是单台电容器，在使用时与单台电容器串接，继电保护是以单台故障电容器数量设限，内熔丝是保护电容器内部的元件，使用时与元件串接，继电保护是以故障元件数量设限。

继电保护方式 A）开口三角电压保护

开口三角电压保护接线如图1.3。

图1.3开口三角电压保护接线图

当某相电容器组中电容器单元（或元件）故障数达到限定数量时 ，由于三相阻抗不平衡，中性点偏移，每相电容器组两端的电压发生变化，反应在放电线圈两端的电压变化，由于放电线圈二次侧接成开口三角形，开口端原本电压为零，不平衡后就产生了一定数量值的开口电压，电容器单元（或元件）故障数越多，开口电压越大，与限定故障数对应的电压就是继电器的动作电压，也就是发出断路器打开指令的启动电压，断路器断开，电容器装置退出运行。

B）电压差压保护

差压保护接线如图1.4。

电容器组每相由两个电压相等的串联段组成与其并联连接的放电线圈一次侧由两段电压相等的线圈串联，二次侧由两个电压相等的独立线圈并联开口接线，在开口处获取继电保护电压。当电容器单元出线故障

时，产生差压信号，故障电容器单元（或元件）达到保 图1.4差压保护接线图 护设限数量时，继电保护启动，切除电容器装置。 C）中性点不平衡电流保护