电力电容器.ppt

电力电容器,一、电容器的基本原理,电容器由两块导电板中间夹绝缘材料（被称为电介质）组成，导电板可以是圆或方形。当在两个正对的金属电极上施加电压时，电荷将根据电压的大小被储存起来。在电力系统中,主要用于提供无功功率。1、电容器的电容值电容器的电容值定义为两块极板之间建立单位电位差时所需的电荷量。则电容值为,一、电容器的基本原理,电容值的单位为法拉（）单位换算为,一、电容器的基本原理,额定容量的计算：例：=709215Var700Kvar,型号:AAM6.1-700-1W额定电压:6.1kV额定容量:700kvar额定频率:50Hz编号:06-0136-3-120实测电容:60.7,一、电容器的基本原理,、电容器的充电和放电电容器充电和放电函数由电路的时间常数控制，时间常数与电容值成比例。时间常数的含义：假设电容器以初始速率匀速充电，则在这段时间里电容器两端的电压将会达到最大值。又被定义为电容器实际充电电压达到最终稳态值的0.632倍时的时间。电容器放电则电压被断开，电容器被短路并通过电阻放电。,二、功率因素的概念,功率因素：电路中有功电流和总电流的比例，又可表示为有功功率和视在功率的比值：功率因素=通常功率因素又有超前或滞后两种情况。,三、电容器的技术规范,1、电容器的类型：（1）安装外部熔丝的电容器单元（2）带内部熔丝的电容器单元（3）无熔丝的电容器单元2、电容器的技术规范（1）电压：能在110%的额定电压下运行，不能超过1.22额定有效值电压。（2）无功出力额定值：无功出力=额定无功出力（运行电压/额定电压）（3）频率：无功出力=额定无功出力（工作频率/额定频率）（4）环境温度,三、电容器的技术规范,（5）运行条件（6）套管类型：有单套管和双套管（7）冲击水平（冲击电压）（8）内部放电装置：600V以上放电5分（9）暂时工频过电压（10）瞬态过电流（11）三相结构的连接方式（12）漏电流（13）损耗因数：电容器的电抗Xe和阻抗e之间的夹角的正切值。,四、电容器试验,安装试验或现场试验：（1）电容值测量（2）低电压通电试验：试验电压为120V左右。（3）高压绝缘强度试验：交流电压试验时，电容器应在额定电压或额定电压以下关合，然后电压缓慢上升到试验值，试验结束时，断电前将电压降到额定电压以下，试验时间不应超过20S。直流电压试验时，充放电过程应限制在1A以下，可通过与电容器串联电阻实现，试验完成后电容器应用合适电阻放电。,五、并联电容器结构,1、接地星形中性点不需要达到系统BIL的绝缘水平，故电容器组的初始成本较小；降低了断路器的瞬态恢复电压；电容器支架结构承受的机械强度较小、不接地星形正常运行时相电压和电流是对称的。当某电容器故障时，中性点就会飘移，非故障相电容电压将上升1.732倍可能引起其他故障。,五、并联电容组结构,不接地星形联结方式不会流过零序电流、三次谐波电流，在系统发生故障时也不会流过大的电容器放电电流（相间故障仍可能发生）。3、不接地分裂星形这种方式与不接地星形联结方式等效,且能检测中性点处不平衡状况。,五、并联电容组结构,4、接地分裂星形双星形设计使得不平衡保护更加可靠和快速5、三角形联结三角形联结电容组只有在低电压等级使用。6、H桥形结构桥中不平衡CT用以检测电容器不平衡电流的变化,六、改善功率因素,改善功率因素通常利用并联电容器（也有串联到高压线路），并联电容器提高功率因素的原理：在交流纯电阻电路中，负载中的电流IR与电压同相位，纯电感负载中的电流滞后电压90。而纯电容的电流IC则超前电压90，可见，电容中的电流与电感中的电流相差180，它们能够互相抵消。,六、改善功率因素,并联电容器在电力系统中的作用：（1）补偿无功功率，提高功率因素；（2）提高设备出力；P=SCOS（3）降低功率损耗和电能损失；（4）改善电压质量,六、改善功率因素,提高功率因素确定补偿容量：某工厂最大负荷月的平均有功功率为200kw，功率因素COS.6,拟将功率因素提高到0.9,需要装设电容器的总容量为多少?解:=200(1.33-0.48)=170kvar,七、静止无功补偿器,1、静止无功补偿器概述（1）、晶闸管控制电抗器和固定电容器当需要无功功率小于最大值时，通过动态控制感性无功功率来保持电压在要求的范围内。()、晶闸管控制电抗器和晶闸管投切电容器()、晶闸管控制电抗器和机械投切电容器,七、静止无功补偿器,(4)、晶闸管投切电容器可用于平衡负载，也可用于不平衡负载，每相独立补偿。电容器是按工频周期投的，是可以抑制铁磁谐振。(5)、基于微处理器的静止无功控制器晶闸管投切电容器和晶闸管控制电抗器都是由微处理器来控制。(6)、静止同步补器,七、静止无功补偿器,2、静止无功补偿中的损耗和谐波在选择SVC的额定值时，损耗是一个重要的考虑因素。在空载运行时，感性无功和容性无功相互抵消，这意味所有的容性电流流入了感性电路中。因此，当容性无功输出增加时，损耗减少，这种结构大约损耗为1的额定容量。谐波在晶闸管控制电抗方案中，谐波是由于相位控制引起的。对谐波电压控制在如下方面有效益：减少损耗，减少发热，减少维护工作量，减少继电保护装置的误动作等。,八、并联电容器的保护,1、过电流保护过电流可能出现在单台电容器或电容器组的某相电容器上，也可能由系统不平衡引起。电容器组过电流保护的第一防线是熔断器，针对电容器组的单相接地故障、线间故障和三相故障，需要一套过电流保护装置。根据标准要求，电容器组可以承受135的额定电流值。2、电容器支架故障的保护由于动物入侵或污秽造成串联或并联电容器单元之间产生电弧。,八、并联电容器的保护,3、不平衡保护（1）中性点接地星形联结电容器组中的不平衡继电器（2）中性点接地星形联结电容器组的中间引出点电压相加继电器（利用开口三角形接法合成电压不平衡）,八、并联电容器的保护,（3）中性点接地分裂星形电容器组的中性线电流差动护（4）中性点接地星形联结电容器组,八、并联电容器的保护,（5）不接地星形电容器组的中性点电压不平衡保护（6）采用电容分压器的不接地星形电容器组中性电压不平衡保护,八、并联电容器的保护,（7）采用3个PT的不接地星形电容器组中性点电压不平衡检测（8）不接地分裂星形电容器组的中性点电流不平衡保护,八、并联电容器的保护,（9）不接地分裂星形电容器组的中性点电压不平衡保护（10）不接地分裂星形电容器组的中性点电压不平衡保护,九、谐波的滤除,1、谐波源1)、变流器2)、脉冲调制（PWM）变流器3)、变频器4)、电弧炉5)、静止无功补偿器（SVC）6)、开关电源,九、谐波的滤除,2、系统对谐波的响应1)、并联谐振当系统的感抗与容抗在某频率下相等时会发生并联谐振。如果谐振频率恰好与某个非线性负载的谐波频率相重合，那么在感抗和容抗之间会产生一个振荡电流。2)、串联谐振串联谐振是电容器组与变压器电感串联组合的结果，串联谐振电路会引起电压畸变。串联与并联谐振的谐波频率表达式：,九、谐波的滤除,3、高次谐波对电容器的影响通过电容器的电流，不仅与电源电压有关，而且与频率有关。当电源电压波形发生畸变，高次谐波电压施加电容器之后，由于谐波频率高，使电容器的容抗减小，通过电容器组的电流增大，使电流波形发生严重畸变。这些电流通过电网的阻抗产生谐波电压，叠加到原来的电压上将使电压畸变扩大。谐波不仅导致系统电流、电压正弦波形畸变，电能质量变坏，而且设备损耗增加，出力降低；加速绝缘介质老化；易使电容器过负荷、过热、振动和发出异音，甚至损坏。,九、谐波的滤除,4、谐波滤波器1)、单调谐波器即陷波滤波器，可用于滤除特定频率的谐波。通常用来控制5和7次谐波2)、高通滤波器高通滤波器的阻抗在高次谐波频段较低。滤波器中的电阻在基波频率下会产生很大的功率损耗。通常用来控制11次和更高次谐波3)、多滤波器组由单调谐波器和高通滤波器组成。,九、谐波的滤除,5、滤波器的设计谐波滤波器的主要部件为电容器、电抗器，如果需要再加上阻尼电阻器，下面描述滤波的设计步骤：发出的无功功率XC的单位为；C的单位为uF.,九、谐波的滤除,谐波频率为谐波滤波器的电感值流过滤波器的基波电流,九、谐波的滤除,滤波器电抗器的电抗为为基频对应调谐于n次谐波的滤波器电抗器与电容器串联，导致电容器端电压上升，电压为流过滤波器的基波电流为,九、谐波的滤除,流过滤波器的n次谐波电流为滤波器的有效值电流为电容器的基波电压为电容器的n次谐波电压为电容器的峰值电压为,九、谐波的滤除,电容器的电压有效值为在已知电压和电流有效值后可以计算得到由于电抗器的存在，改变了实际的无功功率,十、维护与故障检修,1、电容器运行中的异常现象1)、电容器渗漏油2)、电容器外壳膨胀3)、电容器温升高4)、电容器瓷瓶表面闪络放电5)、异常声响6)、电容器爆破,十、维护与故障检修,2、故障检修分析1)、电压额定值不够引起的电容器故障2)、熔断器烧断电容器单元的短路、过电压引起的过电流、或者谐波都有导致熔断器的烧断。3)、热故障电容器可能由于温度过高而故障。4