电力电容器及成套装置介绍.ppt

威胜电气电力电子应用产品事业部高压并联电容器及成套装置介绍,宣讲人：彭铃,威胜电气集团有限公司2015年1月15日,内部资料请勿外传,目录,1,2,1.高压并联电容器的结构和分类,2.高压并联电容器的生产流程,3,4,3.高压并联电容器产品质量的影响因素,4.高压并联电容器成套装置的组成及分类,5,5.高压并联电容器成套装置的现场安装及使用维护,在国内主要有以下厂家生产高压并联电容器（以在国家电网中标为依据）合资品牌：西安ABB电力电容器有限公司上海库柏电力电容器有限公司国内品牌：桂林电力电容器有限责任公司日新电机(无锡)有限公司西安西电电力电容器有限责任公司上海思源电力电容器有限公司合容电气股份有限公司山东泰开电力电子有限公司无锡赛晶电力电容器有限公司,关于高压并联电容器的生产厂家,电容器通常是由两块中间隔以绝缘材料的导电极板组成的。电容器极板上电荷量q的大小，与加在电容器两端的电压Uc的大小成正比。也就是说，加在两个极板间的电压越高，两个极板上积储的电荷也越多。这个关系可以用下式表示:或其中:C电容，(单位：法拉F)q电荷量，(单位：库伦C)Uc端电压，(单位：伏特V)电容C是用来表征电容器储存电荷能力的大小，单位是法，用符号F表示,关于电容器的几个常用公式,关于电容器的几个常用公式,(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）。对于平板电容：C=0S/D式中:0-真空介电常数(0=8.8610-12F/m)；-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）；S-电容器极板面积(m2)D-电容极板间的距离(m)通常所说的介电常数都是指相对介电常数。,关于电容器的几个常用公式,对于卷绕电容器C28.8610-12bl/d（极板两面起作用）式中:b-极板宽度（m）；l-极板长度（m）；d-极间介质厚度（m）；(1)电容器的储能W=CU2(J)式中:C-电容器的电容（F）；U-电容器极板间的电压（V）；,关于电容器的几个常用公式,(2)电容器的容量Q(Pq)=IcU=2fCU2=CU2(kvar)式中:Ic-电容器的电容电流（A）；U-对电容器施加的电压（kV）；f-施加电压的频率（Hz）；C-电容器的电容（F）；从上面的公式可知：电容器的电容值：只跟相对介电常数、极板的面积及电极的距离有关，跟加在两极间的电压无关，在电容器造好以后，没出故障的情况下，是一个定值。电容器的容量：跟电源角频率、电容值及施加在两极间的电压的平方成正比。,关于高压并联电容器的型号说明,电容器型号的表示方法型号中的字母均为汉字拼音大写字母。,关于高压并联电容器的型号说明,电容器系列代号,关于高压并联电容器的型号说明,浸渍介质代号,高压并联电容器的分类,极间主介质代号表,结构代号集合式电容器的结构代号为H，充氮气的集合式电容器结构代号为HD，充六氟化硫气体的集合式电容器结构代号为HL。,高压并联电容器的分类,第一特征号用以表示电容器的额定电压，单位为kV（E系列交流电动机电容器的单位为V）。集合式电容器是用线电压（系统标称电压）表示。第二特征号用以表示电容器的额定容量或额定电容，额定容量的单位为kvar，额定电容的单位为F（Y系列标准电容器的单位为pF）。第三特征号用以表示并联、串联、交流滤波电容器的相数或感应加热装置用电容器的额定频率。单相以“1”表示，三相以“3”表示；感应加热装置用电容器的额定频率的单位为kHz。,高压并联电容器的分类,尾注号用以表示电容器的主要结构特征和使用特征，用大写汉字拼音字母表示。,关于高压并联电容器的型号说明,示例BAM11/3-667-1W该型号表示的电容器参数如下：浸渍济为苄基甲苯、额定电压11/3kV、单元容量为667kvar的户外型单相并联电容器。,高压并联电容器的结构,基本结构：电容器芯、浸渍剂、紧固件、引线、外壳和套管等,高压并联电容器外形图,高压并联电容器的结构,电容器芯子内部结构图,图d为铝箔电极折边不突出,图c为铝箔电极不折边不突出,高压并联电容器的结构,电容器芯子卷制后内部结构图,高压并联电容器的结构,电容器的工作场强：U:两极板之间的电压d:两极板的距离,绝缘材料的寿命与场强的关系为A:常数a:交流电压时取59直流电压时取814,从左边两公式可知：场强高时，绝缘材料的使用寿命短，但可以降低成本。当压紧系数（元件极板间介质的名义厚度与压紧后的实际厚度之比）换算至K=1时的高压并联电容器平均场强为：膜纸结构38kV/mm,全膜结构57kV/mm；集合式高压并联电容器设计场强比小单元电容器低5%10%。,高压并联电容器的分类,根据电容器熔丝的安装型式分类：外熔丝电容器内熔丝电容器无熔丝电容器,内熔丝电容器内部电气连接示意图R放电电阻；F熔丝；C元件电容,外熔丝电容器内部电气连接示意图,无熔丝电容器内部电气连接示意图,高压并联电容器的分类,根据电容器芯子的安装型式分类：单元式高压并联电容器集合式高压并联电容器箱式高压并联电容器,单元式电容器,集合式电容器,全密封集合式,带油枕集合式,高压并联电容器的分类,箱式高压并联电容器,高压并联电容器的分类,根据电容器单元的安装型式分类：立式高压并联电容器单元卧式高压并联电容器单元,卧式高压并联电容器单元,立式高压并联电容器单元,高压并联电容器的分类,根据电容器单元的相数分类：单相高压并联电容器单元三相高压并联电容器单元,单相高压并联电容器单元,三相高压并联电容器单元,高压并联电容器的分类,高压并联电容器的其它分类：根据电容器绝缘材料分类：纸质、膜纸复合、全膜等；按使用功能分类：普通电力电容器和智能电力电容器；按电容器电压分类：3.6(6.3/)kV、3.8(6.6/)kV、6.3kV、6.6kV、10.5/kV、11/kV、12/kV、11kV、12kV、21kV、22kV、24kV等；按电容器接入电源分类：交流电容、直流电容；按电容器安装海拔分类：普通型和高原型；按电容器绝缘介质分类：液体介质、固体介质和气体介质等。,关于高压并联电容器的几个重要参数,高压并联电容器主要有以下几个重要的参数：电容器电容值；电容器损耗角正切（tan）值；局部放电参数；电容值的测量电容值在前面已经讲过，故在此不再复述。电容测量一般要进行两次，第一次称为初测，可用电容表测量，第二次测量用专用设备即电桥测量，两次测量的结果应几乎一致，否则，可能意味着在试验过程中有元件损坏现象。,关于高压并联电容器的几个重要参数,电容值和损耗角正切值电桥测量原理如下图：,关于高压并联电容器的几个重要参数,电容器损耗角正切（tan）值的测量电容器损耗角正切（tan）又称介质损耗因数，是指介质损耗角正切值，简称介损角正切。电容器损耗角正切（tan）测量是和电容值测量同时完成的，应注意的是，要求标准电容器本身的tan必须很小，要比试品tan小两个数量级以上，否则将产生很大的误差。局部放电试验在国际标准和新的国家标准中，取消了局放试验，但电力（用户）系统标准中有要求，因此电容器制造企业仍做此项试验。该项试验是与端子间电压试验同时进行的，用超声波探测仪器测其局放起始电压和熄灭电压以及放电量。放电量的基本单位为库仑（用C表示），局放测试中用pC表示，也就是C,即10-12C。,目录,1,2,1.高压并联电容器的结构和分类,2.高压并联电容器的生产流程,3,4,3.高压并联电容器产品质量的影响因素,4.高压并联电容器成套装置的组成及分类,5,5.高压并联电容器成套装置的现场安装及使用维护,高压并联电容器的生产流程,高压并联电容器单元的主要生产流程如下图,目录,1,2,1.高压并联电容器的结构和分类,2.高压并联电容器的生产流程,3,4,3.高压并联电容器产品质量的影响因素,4.高压并联电容器成套装置的组成及分类,5,5.高压并联电容器成套装置的现场安装及使用维护,高压并联电容器产品质量的影响因素,高压并联电容器原材料储运对产品质量的影响：1、原材料的品质，特别是铝箔、薄膜和绝缘油，对产品品质影响至关重要。2、原材料进库后要保存在恒温恒湿的洁净库房，避免原材料受污染，影响产品质量。洁净等级要求1000级以上。,高压并联电容器产品质量的影响因素,高压并联电容器芯子卷制对产品质量的影响：1、卷制车间的洁净度等级，是电容器产品质量的关健因素，工厂洁净度等级要求在100级以上。2、卷制设备的工艺，也是影响电容器产品质量的非常重要的因数。卷制机对张力的控制卷制机对长度的测量卷制机对材料的切割技术等,芯子卷制,高压并联电容器产品质量的影响因素,高压并联电容器芯子压装和引线对产品质量的影响：1、芯子压装的力度及压紧系数的控制，是影响电容器运行场强和关乎使用寿命的关健。2、芯子引线，是以往电容器的主要故障点，所以，引线的制作工艺水平，在很大程度上可以减少单元的内部故障。,自动化生产线,高压并联电容器产品质量的影响因素,高压并联电容器箱盖焊接对产品质量的影响：1、箱盖是常规电容器焊接部位的薄弱环节，提高箱盖焊接的工艺，可以减少电容器运行中漏油的概率。2、套管与箱盖的连接部位漏油，是以往电容器的通病，现在电容器厂家为了减少漏油率，大部分厂家都使用滚压式套管。,滚压式套管,氩弧焊焊接,高压并联电容器产品质量的影响因素,高压并联电容器真空浸渍对产品质量的影响：1、真空浸渍是全膜电力电容器生产过程中的三大关健工序之一，是决定电容器质量的关健工艺。,真空浸渍系统,氩弧焊焊接,高压并联电容器产品质量的影响因素,高压并联电容器压力浸渍对产品质量的影响：1、电容器在强压力下进行浸渍，可以彻底消除介质的小空腔，改善介质的浸渍效果，提高产品局部放电性能。,压力浸渍系统,高压并联电容器产品质量的影响因素,高压并联电容器油真空处理对产品质量的影响：1、电容器油的真空处理是全膜电力电容器生产过程中的三大关健工序之一，电容器油处理质量的好坏，直接影响电容器的质量，油中的任何杂质或水份，对运行中的电容器都是致命的。,电容器油真空处理,高压并联电容器产品质量的影响因素,高压并联电容器其它工艺对产品质量的影响：1、电容器引线及内熔丝的连接处理工艺。2、电容器箱壳的加工工艺，包括剪、折、焊、清洗等；3、电容器外壳喷涂前的表面处理，一个关健的工艺抛丸处理；4、电容器外壳喷涂工艺等。,目录,1,2,1.高压并联电容器的结构和分类,2.高压并联电容器的生产流程,3,4,3.高压并联电容器产品质量的影响因素,4.高压并联电容器成套装置的组成及分类,5,5.高压并联电容器成套装置的现场安装及使用维护,关于高压并联电容器成套装置的型号说明,电容器装置型号的表示方法型号中的字母均为汉字拼音大写字母。,关于高压并联电容器成套装置的型号说明,装置代号用以表示电容器装置，有大写拼音字母“T”表示,装置系列代号用以表示电容器装置，有大写拼音字母“T”表示,关于高压并联电容器成套装置的型号说明,第一特征号用以表示装置的额定电压，单位为kV。大多装置用系统标称电压（线压）表示，但电容式电压互器用系统标称电压除以3（相压）表示。第二特征号用以表示装置的容量、额定电容或额定电流，额定电流的单位为kVar，（DB系列的单位为Mvar）,额定电容的的单位为F，额定电流的单位为kA或mA.第三特征代号用以表示串联、交流滤波电容器装置的相数，单相用“1”表示，三相用“3”表示。,关于高压并联电容器成套装置的型号说明,尾注号对于高压并联、串联、高压交流滤波电容器装置尾注号用以表示主接线方式和电容器组的继电保护方式，一般由两到三位字母表示，字母含义见下表：,装置尾注号的一个字母,装置尾注号的二个字母,关于高压并联电容器成套装置的型号说明,装置的尾注号的第三个字母在并联电容器成套装置中一般表示装置的使用类型W表示户外，户内不标。,示例TBB35-20000-BQW该型号表示的电容器成套装置参数如下：35kV、额定容量为20000kvar、接线型式双星型、保护型式桥式差动电流保护户外型并联电容器成套装置。,高压并联电容器成套装置的组成,高压并联电容器成套装置主要由以下部分组成：,电容器单元,串联电抗器,避雷器,放电线圈,绝缘子,隔离开关,二次端子箱,进线电缆,操作机构,围栏,高压并联电容器成套各元件介绍,高压并联电容器：产生相位超前于电网电压的无功电流，提高电网功率因数。,单元式电容器,箱式电容器,集合式电容器,高压并联电容器成套各元件介绍,串联电抗器：为了有效的抑制合闸涌流或谐波对电容器组的影响，采用串联电抗器，防止损坏电容器或造成系统谐波放大。,干式半芯电抗器,干式空芯电抗器,油浸铁芯电抗器,干式铁芯电抗器,高压并联电容器成套各元件介绍,电容器直接补偿的危害及防范措施：,电网的正常运行。在供电系统中作为无功补偿用的并联电容器，对于某次谐波若与呈感性的系统电抗发生并联谐振，则可能出现过电压而造成危害。过大的谐波电流可能使电容器寿命缩短、鼓肚、熔丝群爆甚至损坏、烧毁、爆炸等。对配电网的并联电容器组来说，抑制谐波是很必要的，我们抑制谐波的方法主要是使用串联电抗器，相当于在电容旁边串联一个电抗，使得补偿回路的阻抗在某次谐波相对于系统感性负载（从电容器组接入点面向系统侧）来说呈感性，从而消除由于电路呈容性而带来的谐波震荡。,高压并联电容器成套各元件介绍,在同一条母线上，有非线性负荷形成的谐波电流源时（略去电阻），并联电容器装置的简化模型如图所示：,谐波的放大和电抗率的关系,并联谐波阻抗为：,高压并联电容器成套各元件介绍,当上式中谐波阻抗的分子数值为零时，即：,即从谐波源看入的阻抗为零，表示电容器装置与电网在第n次谐波发生串联谐振，可得电容支路的串联谐振点:,（K为电抗率）,高压并联电容器成套各元件介绍,从以上分析可以看出：对于谐波次数为5次的，应有K4%，这就是说选择电抗率为4.5%6%的电抗器，不仅可以限制电容器投入时的合闸涌流，而且能够有效地防止电容器投入引起的对5次及以上谐波的放大。同理，对于谐波次数为3次的，应有K11%，一般取12%13%。,当电网中的谐波不可忽视时，则应考虑使用电抗率较大的电抗器，使电容支路对于各次有威胁性谐波的最低次谐波阻抗呈感性。根据上式可得：,即等值阻抗要满足：,高压并联电容器成套各元件介绍,放电线圈：泄放电容器内部的储能，在电容器组脱离电源后，能在5S内将电容器组上的剩余电压降到50V以下，同时还可提供继电保护信号。,干式放电线圈,干式全密封放电线圈,油浸式放电线圈,油浸式放电线圈,高压并联电容器成套各元件介绍,氧化锌避雷器：能有效抑制操作过电压。,6-10kV氧化锌避雷器,35kV氧化锌避雷器,高压并联电容器成套各元件介绍,其它元件还包括：1、隔离接地刀闸2、电流互感器3、外熔断器4、绝缘子、构架、围栏等辅助设备,高压并联电容器成套装置的分类,高压并联电容器成套装置按电容器类型可分为：单元构架式电容器成套装置（图1）集合式电容器成套装置（图2）箱式电容器成套装置（图3）,图1,图2,图3,高压并联电容器成套装置的分类,高压并联电容器成套装置按安装结构形式可分为：金属铠装柜体式电容器成套装置（图1）构架式电容器成套装置（图2）封闭式电容器成套装置（图3）,图1,图2,图3,高压并联电容器成套装置的分类,高压并联电容器成套装置按安装现场使用情况可分为：就地补偿电容器成套装置（图1）集中补偿电容器成套装置（图2）分组自动补偿电容器成套装置（图3）,图1,图2,图3,高压并联电容器成套装置的分类,高压并联电容器成套装置按接线方式可分为：三角形接线方式（又有单、双三角形）；星形接线方式（又有单、双星形之分），星形接线又分为中性点接地和不接地两种。,（1）三角形接线的缺点：过去由于制造厂生产的电容器额定电压所限，我国大多数电容器组都是采用三角形接线。三角形接线的电容器，任何一台电容器损坏就形成两相短路，故障电流很大，使油箱爆炸。两相短路引起的电弧还将产生高电压，可能引起临近电容器损坏。三角形接线的另一缺点是接线复杂，不如星形接线方便。三角形接线保护选择困难，没有适当的保护方式。因此这种接线方式已逐渐淘汰不再使用。（1）星形接线的优点：星形接线电容器的极间电压是电网的相电压，绝缘承受的电压较低。一台电容器故障击穿时，由其余两相的阻抗限制，故障电流小。星形接线简单，运行经济。星形接线可以有多种保护方式供选择。因此星形接线得到普遍采用。,高压并联电容器成套装置的分类,高压并联电容器成套装置保护方式可分为：开口三角电压保护（图1）；桥式差动电流保护（图2）；电压差动保护（图3）；中性点不平衡电流（或电压）保护（图4）。,图1,图3,图2,图4,高压并联电容器成套装置的分类,开口三角电压保护,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。,高压并联电容器成套装置的分类,桥式差动电流保护,桥式差动电流保护接线图,当电容器组每相的串联段数为偶数并可分为两个支路时，在其中部桥接一台电流互感器获取保护动作信号。在电容器装置正常运行时，四个桥臂的阻抗相等电流互感器中无电流。如电容器单元（或元件）出现故障，故障臂阻抗变化，电流互感器中有电流流过，超过保护设限时，启动保护程序，切除电容器装置。,高压并联电容器成套装置的分类,桥式差动电压保护,电压差动保护接线图,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。当电容器单元出现故障时，产生差压信号，故障电容器单元（或元件）达到护设限数量时，继电保护启动，切除电容器装置。,高压并联电容器成套装置的分类,中性点不平衡电流（或电压）保护,中性点不平衡电流保护接线图,采用中性点不平衡电流保护时，电容器组要接成双星接线方式，即把电容器组分成容量相等的两个星形接线，这样每相上的电容器都分成两个支路，在一个支路电容器出现故障电容器（或元件）时，相应的中性点电位发生偏移，三相电流不平衡，另一星形三相电流未失平衡，在两个中性点之间装设电流互感器，取出不平衡电流作为继电保护值，达到预设值时，启动保护程序，切除电容器装置。,高压并联电容器成套装置的分类,高压并联电容器成套装置的其它分类：按装置电压等级分类：3kV、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV等；按装置接入电源分类：交流、直流；按装置安装海拔分类：普通型和高原型；按装置是否智能分类：普通型和智能型等。,目录,1,2,1.高压并联电容器的结构和分类,2.高压并联电容器的生产流程,3,4,3.高压并联电容器产品质量的影响因素,4.高压并联电容器成套装置的组成及分类,5,5.高压并联电容器成套装置的现场安装及使用维护,高压并联电容器的安装要求,高压并联电容器成套装置的搬运要求若将电容器搬运到较远的地方，应装箱后再运。装箱时电容器的套管应向上直立放置。电容器之间及电容器与木箱之间应垫松软物。搬运电容器时，应用外壳两侧壁上所焊的吊环，严禁用双手抓电容器的套管搬运；在仓库及安装现场，不允许将一台电容器置于另一台电容器的外壳上。,高压并联电容器的安装要求,安装高压并联电容器成套装置的环境要求电容器应安装在无腐蚀性气体及无蒸汽、没有剧烈震动、冲击、爆炸、易燃等危险场所。电容器室的防火等级不低于二级。电容器室的环境温度应满足制造厂家规定的要求一般规定为40；电容器室可采用天然采光，也可用人工照明，不需要装设采暖装置；高压电容器室的门应向外开；装于户外的电容器应防止日光直接照射。,高压并联电容器的安装要求,高压并联电容器成套装置的安装要求每台电容器与母线相连的接线应采用单独的软线，不要采用硬母线连接的方式，以免安装或运行过程中对瓷套管产生应力造成漏油或损坏。安装时，电气回路和接地部分的接触面要良好。因为电容器回路中的任何不良接触，均可能产生高频振荡电弧，造成电容器的工作电场强度增高和发热损坏；在现场组架时，应配置好三相或桥形各臂的电容值平衡，应控制在1-3%。围栏如是导磁材料，现场安装时与空芯电抗器距离要求大于2倍电抗器直径以上或按厂家要求。,高压并联电容器的安装要求,安装高压并联电容器成套装置的现场技术要求接通和断开电容器组的断路器要选用不能产生危险过电压的断路器（断路器触头要经过老炼），并且断路器的额定电流不应低于1.3倍电容器组的额定电流。电容器不允许装设自动重合闸装置。主要是因电容器放电需要一定时间，当电容器组的开关