第4章 电力电容器的运行与维护

第4章电力电容器的运行与维护,电力电容器的故障密集型电容器的运行与维护电容器的安全运行移相电容器的运行和维护电容器使用中应注意的问题,第1节电力电容器的故障,并联电容器补偿装置的故障原因：电容器本身的制造质量、控制与保护装置的配置、控制保护装置工作的可靠性、电网的运行参数、运行状态。移相电容器的淘汰情况，以每年损坏台数占安装总台数的百分比来表示，通常称其为损坏率。据部分地区的调查表明，国产移相电容器的年损坏率，其中高压的为1%3%，低压的为0.8%1.5%。,一、安装、运行维护不当引起移相电容器的损坏1电容器的早期损坏电容器的早期损坏多由于制造原因。高压电容器通常由多个元件串并联构成，每个元件由铝箔作电极。将固体介质放予电极之间经卷绕而制成。元件的极板面积很大，由于原材料及制造工艺等原因，介质中可能存在杂质、机械损伤、针孔、清洁度低等问题，这就成了电容器固有的隐患。在系统中受各种原因引起的过电压、过电流及周围高、低温度的作用，这些薄弱点便引起介质击穿。击穿时通常会产生火花，进一步的扩大故障范围，从而形成多层短路甚至整个元件短路。与击穿元件串联的元件上的电压将会随之升高，与其并联的元件组会被短接，从而使剩余的串联组上的电压随之升高，通过每个元件的电流也随之增大，将导致各个元件的迅速老化，增加发热量，同时在较高电压作用下也将产生极板边缘的局部放电。,加之击穿点的放电，会使浸渍剂放出大量气体，经过一定定时间后，与故障元件串联的整个串联组的其他元件会相继击穿，又会有新的串联组被短接。串联组数进一步减少，元件电压进一步提高，过电流现象更为严重，介质进一步恶化，温度进一步升高，电弧会进而增大，浸渍剂会进一步放出气体，如此下去，元件损坏越来越多，箱壳膨胀越来越严重。在这种情况下，保护熔丝、继电保护应及时将故障电容器切除，如不能切除，进一步的击穿会在箱壳中形成强烈电弧，其他并联电容器和系统能量的涌入，会在很短时间内使电容器介质迅速老化、膨胀，最后导致箱壳膨胀，严重者会发生爆炸。这种事故对于用户来说是无法消除的，它属于电容器的早期损坏，周期通常为一年左右。只有制造厂家设法提高产品质量，加强检测手段，以求减少早期损坏率。因此，在选择补偿电容时，有条件的单位应尽量选择性能可靠的集合式、自愈式电容器。,2运行电压过高引起移相电容器过早淘汰移相电容嚣的功率损耗和发热量都和运行电压的平方成正比，运行电压的升高，使电容器温度显著增加，另外在长期电场的作用下，会加速电容器绝缘的老化，国际上公认电容器的寿命与电压的78次方成反比。例如，电压增高15%，寿命就可能缩短3.1倍左右。某变电站曾由于运行电压过高加上通风不良，造成多台电容器运行不到一年，大部分外壳鼓肚而淘汰。移相电容器运行电压的标准规定：电容器必须能在1.05倍的额定电压下长期运行，并能在一昼夜中，在最高不超过1.1倍的额定电压下运行不超过6h。但当在24h内，周围的空气温度的平均值低于标准规定值时，电容器应能在1.1倍的额定电压下长期运行。,在下列三种情况下皆可能使电容器产生过电压运行：（1）当每相之间的电容器组是由几个单台电容器组串联以后再接入电网时，由于各台电容值的差异，而承受的电压并不一致，会引起过电压。另外，对中性点不接地的Y接线电容器组，相间电容差值也会产生三相电压的不平衡。因此，在安装时尽可能选择电容值差别不大的串联在同一相上，并应使三相间电容量相差不致过大。（2）当接入电网的电容器组采用串联6%的电抗器以防止高频谐波共振时，要考虑到加装电抗器后，引起加于电容器组端电压的升高，以免产生长期过电压。（3）目前，我国生产的移相电容器其额定电压是按照电力系统的标称电压而设计的，如3.15kV、6.3kV和10.5kV等。如果这些电容器装设于地区降压变压变电所的10kV（或6.3kV、3.3kV）母线上，由于送电端的关系，其母线运行电压往往比电容器的标称电压高，如11.5kV(或6.9kV、3.45kV)等，其将使电容器在10%的过电压下持续运行，尤以轻负荷时情况更为严重，这样将严重影响到电容器的寿命，,3操作过电压引起电容器的损坏切断并联电容器组时，可能引起电感一电容回路的振荡过程，从而产生操作过电压，切断过程中，如果断路器发生电弧重燃，将引起强烈的电磁振荡，出现更高的过电压值。这一过电压的幅值，与被切电容和母线侧电容的大小有关，也与电弧重燃时触头间的电位差有关。从实际运行经验来看，国内许多电网在拉开2266kV移相电容器组时，曾多次发生过电压事故。例如，某变电所在拉开电容器组时，引起两次避雷器爆炸；某变电所66kV变压器套管间400mm的间隙，在拉开电容器组时引起放电；又如，某变电所拉开35kV电容器组时，使另一端变电所母线之间290mm的空气间隙放电。,某供电局的实测结果表明：在切合35kV电容器组时（开关断口无并联电阻），其操作过电压可达3.68倍，冲击电流为3倍，曾引起避雷器的动作；在切合10kV电容器组时，测到的操作过电压为1.5倍，冲击电流最大为6倍。经过实验结果认为：切合电容器组时（开关断口无并联电阻），电容器对地过电压最高为额定电压的5倍，冲击电流最大为额定电流的50倍。有关生产厂家认为：移相电容器在4倍额定电压作用下，经过20次，每次10个周波下时间，则电容器的绝缘水平就降低到额定电压以下。由此可见，操作电容器组时的过电压对电容器组的安全运行危害甚大。,我国电力设备过电压保护设计技术规程中指出：切合电容器组时，采用有并联电阻的断路器，可将这种过电压限制到2.53.0倍相电压之内，因此对35kV及以上电压的移相电容器组应尽量采用带并联电阻的断路器，10kV的电容器组有条件时可采用真空开关进行操作，在电容器组的储能小于磁吹避雷器的允许通过能力时，也可用磁吹避雷器限制之。另外，应尽可能减少移相电容器组的投切次数。4带电荷合闸引起电容器的爆破任何额定电压的电容器组，均应禁止带电荷合闸。电容器组每次重新合闸，必须在开关断开电容器放电3min后进行。某变电站，曾发生由于110kV电源线路掉闸而重合，引起接于10kV母线上的电容器组发生爆破，损坏了19台移相电容器的事故，其原因可以认为合闸瞬间的电压极性正好和电容器上残留电荷的极性相反所引起。因此，为了防止此类事故的发生，该地区供电部门规定容量在160kvar以上的电容器组，都应安装无压时自动跳闸的保护装置。电容器组的开关不允许安装自动重合闸。,电容器对过高的电压反应是明显的。按规定，电容器可以在1.1倍额定电压下长期运行。但是，在负荷轻的情况下，网路电压常常超过这个数值。特别是对于农网，由于农村电网夜间负荷很轻，因此无功补偿的电容器，在夜间承受的工作电压，往往长时间高于这个允许值。这就要求人们应该选择具有较高额定电压的电容器，以降低电容器本身由于过高电压引起的介质损耗和由于热老化引起的电容器寿命的减少。变电所装设的电容器是进行动态无功补偿的，在夜间轻负荷、高电压下，应退出运行。对于装有6%电抗器的电容器，相对也提高了电容器端子上的电压，考虑这个电压的升高是必要的。同时考虑到电容器是装设在变压器的二次侧，线路的首端，且由于投切频繁，过电压冲击较多，因此应该选择具有较高额定电压的电容器。,二、运行温度过高造成移相电容器的损坏移相电容器绝缘介质容许长期承受的最高温度，对矿物油浸的绝缘为6570，采用氯化联苯浸渍的绝缘为9095。由于运行中无法测量元件最高热点的温度，因此只能从外壳温度来监视元件的温升。对YY型电容器允许外壳最高温度为60；而YL型电容器允许外壳最高温度则为80。运行温度过高造成移相电容器损坏的原因，主要表现在以下三方面：1环境温度过高目前YY型及YL型移相电容器周围空气温度按-2540设计。环境温度不超过40的要求，在我国许多地区难以满足，即使黄河沿岸的山西运城地区、陕西渭南地区、河南的郑州、洛阳地区，夏季电容器室温度也常超过40，更不要说南方各地了。因此，新型的KY-9800系列低压无功补偿装置，其周围空气温度系按-3055设计。,2户外式电容器日光直接照射对陕西、湖北、广东、广西等地的调查表明，移相电容器露天装设于变电站或配电线路上时，在日光直接照射下，由于超温运行原因，年损坏率很高，有的可达10%左右。尤以装于户外铁质配电箱中，散热不良，夏季损坏率特别高。另外，在酷热天气突然下暴雨时，也会集中造成损坏。西安供电局的统计，移相电容器装于户外时年损坏率为4.2%，而装于户内的年损坏率只有0.65%，美国移相电容器标准中也提出了户外电容器防止日光直接照射的问题。陕西、河南等地采用的半露天式移相电容器棚，安装费用增加不多，提高了运行的可靠性。但广东、广西等地则主张移相电容器一律装于室内。而东北地区及西北高原地区由于夏季温度较低，移相电容器在户外的运行效果尚好，因此在这一问题上，各地可因地制宜，不必强求一律。,3通风散热不足调查中发现，不少单位的电容器室不是专门设计，而是利用其他房子改建的，因此安装上不甚合理。例如，有的电容器室通风设备容量小，且冷风流动方向有直流通现象，造成一些温度特别高的死角。有些电容器室每排作2行或3行布置，排与排之间走道过窄，上下层电容器安装时又不注意对齐，影响到通风和散热且不便于检查监视。两台电容器侧壁间的距离，西安电力电容器厂规定为50mm，桂林电力电容器厂规定为100mm，广东为单台容量50kvar及以下时应为100mm，50kvar以上时应为120mm。安装于成套配电柜中的移相电容器由于距离较小，不适用于南方气候炎热的地区。,三、网络高次谐波的影响网络电压波形畸变产生的高次谐波，对移相电容器的影响，主要表现在以下两方面：（1）使电容器组的运行电流和输出无功功率，大幅度地超过额定值。（2）当电源电压波形中某次谐波频率接近于网络的自然频率时，可能产生谐波共振过电压。谐波源主要来自用户负荷，如大功率晶闸管整流、电解工艺、变压器铁芯饱和，大容量电动机突然甩负荷及电气化铁道等。某市的两个系统变电所，分别邻近于钢厂和电解铝厂，装于该处的移相电容器的损坏率也较其他变电所为高，显然和负荷的性质有关,四、开关设备性能的影响电容器在被切除时，如果开关不重燃，开断时不会产生过电压，也不会产生过电流，因此，人们追求采用能切合电容器而不复燃的开关，在切断电容器回路而当某相开关断口上的电流为零时，电容器端子上电压达到最高，为电源电压最大值，开关断口上几乎没有电压，此相电弧很小，且很容易熄灭。但是，经过半个周波后，电源电压反相达到最大值，原电容器上的电压和电源电压共同形成了2sqrt(2)UN的电压加于开关断口上，此时，若开关断口的距离还未拉到足够的长度，或者断口间的去游离不够时，断口就可能被击穿，这时形成的充电回路就可能出现高频振荡，当电流再次过零，断口再次断开时，电容器上就会出现接近于3sqrt(2)UN的电压，在经过半个周波后，电源电压反向，这时作用于开关断口上的电压则接近4sqrt(2)UN，这样高的电压还可能使开关断口再度击穿，依此，电容器上的电压还会增大到5sqrt(2)UN，这样高的电压对电容器本身和其他电气设备是很有害的，因此提高开关投切电容电流的能力是减少事故和延长电容器使用寿命的一个重要方面。,五、安装运行1运输与安装电容器的引出线绝缘套管及其接线螺栓的机械强度很低，在以往的运行故障调查中发现，由于运输和安装中不注意而将套管搬坏和将螺栓拧松造成报废和渗漏油者，占电容器早期损坏的一半，这是不应该发生的，因此，对于电容器的运输储存，应包装良好，避免碰撞，要在安装现场拆除包装，任何情况下不得搬动套管，电容器的引线宜用软连接，避免外力和各种附加力作用于套管上，安装引线时，应上下螺栓同时拧动，防止导电螺栓松动渗油。2外壳膨胀。在电容器内部故障产生较多气体的情况下，电容器箱壳将逐渐向外膨胀，运行经验表明，在超过一定限度后，电容器迟早会发生更大的故障，或由熔断器检测出，或造成箱壳破裂。因此，在运行巡视中，对于超过允许膨胀度的电容器，应当及时更换。,3电容器与变电设备的配合操作变电所装设的电容器组，在配电线切合时，应将电容器切除，以防恢复送电时主变压器空载带电容器产生过电压。六、熔断器保护熔断器是电容器补偿装置中的重要元件，当发生电容器内部短路故障时，它将切除故障电容器，以便其他健全电容器免受损坏，维持电容器组的正常运行，保持电网的正常供电。如果熔断器不能断弧的话，则不仅形成本身的损坏，还可能产生危害，从而失去了熔断保护的作用。快速而准确的断开故障电容器是装设熔断器的目的，合理的装设方式和熔丝选择优良的性能是充分发挥其作用，体现其独特优点的关键。,电容器的故障特点电容器中的故障通常是以绝缘损坏引起短路的形式表现出来。较快者，向大范围短路和全击穿方向迅速发展，其故障时间相对较短。较慢者，则首先产生箱壳膨胀，引起油面下降，使串联元件组的引出端子露出油面，引起在无油间隙中端子间的放电或着芯子上部露出油面后，绝缘能力降低引起层间击穿，并进一步扩展为元件的击穿，在此以后便会快速地向多元件和全击穿方向发展。电容器的配置电容器熔丝的装设，应该考虑所有的故障情况，要确保无论是在大短路电流故障下，还是在小短路电流故障下，都能可靠地动作。由于补偿装置在不同的装设地点、不同的装设方式、不同的接线下，故障能体现的特点也有所不同。因此，可以分别考虑熔丝的配置。,对于线路接点电容器组，由于装置容量较小，每相由一只或至多两只组成，通常考虑采用电容器组的保护方式，在每相上设跌开式熔断器，一般每只不再装硅熔丝。三角形接线：由于配电网络电压低，电容器是直接跨接于相间，发生故障的严重情况就是导致相间短路，因此应该采用限流式熔丝，以使有足够的能力来限制能量，从而切断大短路故障电流，在熔丝特性和电容器外壳爆炸特性配合适当时，将不引起电容器箱壳破裂，若采用过电流式熔断器，则在可能的大短路故障电流下，由于无力切断电弧，可能导致电容器箱壳的破裂和熔断器本身的损坏。星形接线：由于中性点不能接地，这样，不必担心系统大短路故障电流的发生，因为故障电流限制在3倍额定电流下，故可以采用过电流保护方式。这种方式可以允许熔断器不具有很大的开断容量，只要求能适时地断开电路，在注意使熔断器的动作能良好地和电容器单元内部的串联元件组的击穿相配合的情况下，这种方式是比较适用且合理的。,对于变电所集中补偿电容器组，这种装设方式通常装设在二次侧，电容器分组投切，对于小容量变电所，可以装设一组，大容量变电所至多可装设三组，通常都装设二组，二组非等容，组成三个运行容量，对变化的无功负荷阶梯式补偿。农村配电网络中的无功补偿一般采用三级补偿方案，即用户静态与动态无功自行补偿、配电网络结点，静态无功永久性补偿和变电所动态无功补偿。过电流保护方式的熔丝额定电流，通常为电容器额定电流的1.52倍。限流保护方式的熔丝额定电流通常为电容器额定电流的22.5倍。,第二节密集型电容器的运行与维护密集型电容器是用小电容器组成大芯子的大型并联电容器实体。在变电站采用大容量密集型电容器比采用多台并联运行的中、小容量的电容器更为经济合理。一、密集型电容器的结构及特点1密集型电容器的结构密集型电容器基本可分为芯子、箱体、出线瓷套等几个主要部分。芯子是由众多全密封结构的单元电容器组成三相整体，每个单元电容器之间和相与相之间均有一定距离间隔，以作为冷却油循环油道。三相均装在一个内部充满十二烷基苯油的大铁壳箱体内，油箱装有供三相六个进出线桩头用的35kV级绝缘瓷套。大箱体通过呼吸器、油枕与大气相通，故整体装置为半密封结构。,2密集型电容器的特点（1）密集型电容器设计特点在设计上，采用内熔丝保护，随时可把损坏的单元电容器甩开，保障整体继续安全运行；加强的外绝缘结构，选用35kV的瓷套，提高抗污、抗雾、抗小动物危害的能力；使用隐弧结构，这种结构的任务就是除瓷根之外，其他地方起弧，起弧的一端都不会落到大外壳上，以保证大外壳在恶劣情况时的完整，即使芯子某部位起火，壳内的冷却油也会及时地把火苗淹灭，也就是所谓的油淹技术。（2）主要特点占地面积小，与普通等容量电容器组相比，大大减少占地面积；密集型电容器均为户外设备，不用建电容器室，减小了土建投资；安装简便，土建工作量小。三相为一整体，三相电容量平衡，由制造厂家已调试好，不需安装现场调整；与普通电容器安装相比，大大节省了铝排和钢材，瓷件也大量减少，简化设计；对密集型电容器的巡视检查比较集中，同时由于密集型电容器高大，对防小动物短路具有一定的作用。,二、密集型电容器的日常运行维护1密集型电容器的安装投运密集型电容器的安装投运，类似于变压器的安装：电容器安装于电容器池中，用地脚螺钉固定于水泥基础上，水泥基础高出地平面的高度应保证电容器接线桩头与地面净距有足够的高度。电容器池中应填满卵石，池中有管道连至渗油井。一次设备安装连线时，应采用铝导线，而不应采用铝排。由于铝排受温度变化而引起热胀冷缩变化很大，因此，就有可能损坏电容器出线桩头的密封性，而铝导线在安装中可以其有一定的弛度。对于电容器间隔的断路器，在密集型电容器投运之前，应确保断路器的合、分闸速度及同期性合乎标准，以免因断路器合、分闸速度或因断路器三相同期不合要求，而产生操作过电压，损坏设备。,2密集型电容器日常运行雄护密集型电容器机械连接部位全部焊牢，其维护工作量小，不像变压器需定期吊芯检查。密集型电容器在日常运行中，由于电容器及其所串电抗器，其充、放电存在一个较长的暂态过程。如果因断路器连续操作，多次充、放电，则可能因产生操作过电压而损坏电容器。所以不应该连续操作断路器对电容器进行充电。每一次操作之后，不论断路器操作成功与否，都应间隔一定的时间，通常应大于5min，才能进行下一次操作。在日常巡视中，若发现电容器呼吸器内的硅胶已变色，表示已失去吸湿能力，应立即更换，更换时要测定绝缘油的击穿电压。呼吸器中的油杯，必须经常保持有油。油标油位应高于电容器引线桩头，否则应补充合格的绝缘油。防止外壳锈蚀。,3对密集型电容器的试验由于目前密集型电容器电容量比较大，一些试验项目在运行现场根本不可能完成，而且电容器生产厂家基本上也不要求去做，只需在生产厂象试验车间试验合格即可。密集型电容器的运行现场试验项目较少，试验也较简单。由于尚无密集型电容器试验标准，主要借鉴普通并联电容器的技术标准和条件。但密集型电容器有其自身的特点，在出厂前的试验项目，如耐爆能量、放电试验、电容值及介质损耗、热稳定试验、电压试验和内熔丝试验等应予以充分考虑。由于密集型电容器是多个单元电容器并、串接组合而成，而单元电容器应满足并联电容器国家标准和有关标准，因此，密集型电容器应满足标准中对电容器组的要求。密集型电容器在运行现场做的预防性试验项目有电容量测试、绝缘电阻、介损、直流耐压试验以及绝缘油的耐压试验和相色谱分析。,第三节电容器的安全运行分析移相电容器损坏的原因，按照其运行时间的长短，可以分为三种类型：投入运行后不久就发生损坏，称为初期性故障，其多半是由于制造上的缺陷所引起，在外加电场和温升条件下，缺陷很快地暴露出来，这类故障所占比例较大。运行中由于某些原因如通风不良、外力破坏、操作过电压、雷击等原因也可能发生损坏，称为偶发性故障。电容器经过多年运行，由于发热、化学、电压的作用，引起介质绝缘老化，内部游离而淘汰，称其为磨耗性故障。电容器寿命的长短，除了决定于设计条件、使用原材料和工艺水平外，还在很大程度上决定于运行条件和维护水平的好坏。本节重点就移相电力电容器的安全进行必要的分析。,一、安装、接线应符合安全技术要求移相电容器的额定电压要与所接的电力网电压相符。当上述二者相符时，采用三角形接线。若电容器的额定电压低于电力网电压时，则采用星形接线。电容器组一般均采用双Y接线，以便装平衡保护。采用集中补偿的高压电容器组，应将电容器置于专设的电容器室中。以保证其安全运行，并应通过电缆和断路器将其连接到母线上。在中性点不接地的系统中，当电容器采用星形接线时，其外壳也应与地绝缘，且其绝缘等级应与电力网的额定电压相符。这是因为在中性点不接地系统中，发生一相接地时，不接地两相对地电压开高为线电压。为防止电容器过电压，应将电容器的外壳绝缘起来。,规程规定电容器的安装必须符合下列几项安全技术要求：（1）电容器室内，应无腐蚀性气体及水蒸气，不受雨、雪、尘土侵袭，没有剧烈振动、冲击、爆炸、易燃等危险。（2）电容器室要有良好的通风。一般，每安装100kvar电容器的房屋，应有0.1m2以上的进风口，以及0.2m2以上的出风口。进风口应开向本地区夏季主要风向一边，并装有不大于10mm10mm的铁丝网。出风口应安装在电容器组的上方。如室温不能控制在40以下时，应装通风机。（3）电容器室采用人工照明，不需天然采光。为避免日光照射，所有的玻璃窗应装百叶窗。（4）电压为1kV以下的电容器，应安装在具有耐火建筑的单独的电容器室内，并应有消防设施，防火要求不低于二级。其两端具有向外开的门。,（5）室内安装的电容器分层放在铁架上，层数不得多于三层，水平放置一般为一行，以便散热。同一行电容器之间的距离，不得小于10cm。下层电容器的底部与地面的距离应大于0.3m，上层电容器的底部对地面垂直距离不宜大于2.5m。带电部分与地的垂直距离应不小于3m，否则应加遮拦。有数排铁架时，排间走道宽度不应小于1.5m，供巡视和带电测温用。铁架必须设置网孔为34cm2的铁丝网遮拦。（6）每台电容器的接线最好采用单独的软导线与母线相连接。因为采用硬导线易有安装应力，使电容器套管损坏或使引线丝杆脱扣，破坏密封而引起渗油。（7）必须注意保持电气回路和接地部分的接触良好；否则，任何不良接触均可能产生引起高频振荡的电弧，使电容器发热和增高电场强度。（8）室外安装的电容器组，应安装在台架上。台架下部与地面距离应不小于2.5m。带电部分与地距离应不少于3.5m。如受条件限制，采取落地安装方式时，应有遮拦，地面铺有混凝土，防止小动物进入。在此情况下，电容器底部与地面的垂直距离仍应大于0.4m。暴露于风雨中的电容器应有防雨水结构。,二、环境温度的影响1、环境温度的重要性运行温度过高，可能导致介质强度的降低，或介质损耗的迅速增加。若温度继续上升，将破坏热平衡，造成热击穿，影响电容器的寿命。在低温情况下，电容器内部将是负压，会使游离电压下降，有些凝固点温度较高的浸渍剂不适于在凝固很深的情况下接通运行。因为电力电容器一般靠空气自然冷却，周围空气温度对电容器的运行温度影响很大。因此，制造厂在设计电容器时，分别对周围温度的上限值和下限值作了规定。,我国南方部分地区，属于潮湿的亚热带气候，除了环境温度较高外，还有以下事项需要注意：（1）空气中相对湿度高（最高达l00%）。为此电容器的绝缘要加强，并应在外壳上涂敷防潮漆，以防锈蚀。（2）有霉菌滋生。故油漆中应加杀菌剂，增加清扫次数。（3）易受腐蚀性气体污染。（4）昆虫的袭击，常使电容器裸露部分和外瓷件等处引起闪络，再考虑第（3）项原因，采用室内安装电容器组较有利。我国还有高海拔（海拔10002000m及以上）地区（约占全国面积的20%）。这些地区的环境条件如表所示。,海拔高度的影响主要表现在以下三个方面：（1）散热。电容器的散热靠空气对流和辐射作用。高海拔地区空气稀薄，对流作用的散热量减小，其温升递增率一般为0.4100m，但环境温度随海拔上升而递减，递减率为0.5100m，故基本上二者可补偿。（2）绝缘。空气放电电压随海拔升高而降低，故应在设计电容器时加强外绝缘。（3）内部气压。电容器的内部压力受外部大气压的影响，外部气压降低，内部压力也降低，气体击穿电压随压力降低而降低。如果介质中有气泡，当外部压力降低时，气泡就易击穿。同时气温低也使电容器内部产生局部放电的电场强度降低。,三、电容器的过电流（1）电容器组投入电力网时产生合闸涌流。电容器组投入电力网瞬间，由于它两端电压不能跃变，相当于电源短路，因而产生频率很高、幅值很大的暂态电流，该电流称为合闸涌流。一般，合闸涌流为正常电流幅值的68倍。（2）运行电压升高使电容器过电流。电压升高，无功电流也增大。其后果是使电容器温度也升高。预防措施是设法降低运行电压，如调变压器的分接头。（3）电源电压波形畸变造成电容器过电流。在电力系统中，由于存在大量非线性负载使电压的波形发生畸变。凡是非正弦波电压，均可分解为基波和各种倍频的高次谐波。由于容抗与频率成反比，所以谐波次数越高，容抗越小，该次谐波电流就越大。由此可知，某次谐波电流所造成电流波形畸变，远比电压波形的畸变严重。尤其是当并联补偿装置的电容与网路的电感形成振荡回路时，还可能出现电流谐振。该谐振电流将使电容器严重过负荷，造成屡断熔丝而使电容器无法投入。,第四节移相电容器的运行和维护一、对运行中的电容器应加强监视、检查（1）监视温度、电压、电流。电容器室温不得超过40，电容器本体温度（矿物油浸渍的电容器的外壳最高温度）不得超过60。国产电容器允许外壳最高温度，对矿物油浸渍的规定为60，对氯化联苯浸渍的为80。关于电压的监视，一般规定，电压高于额定电压的1.05倍时电容器可以长期运行，并能在一昼夜中，在最高不超过1.1倍于额定电压（瞬时过电压降外）下运行不超过6h。运行电压低无功功率大为下降，起不到应有的无功功率补偿作用，既不经济，又因无功不足而使系统电压过低，恶性循环将给电力系统带来电压低的许多不利影响。关于电流的监视，按照制造厂家的规定，电容器应能在1.3倍过电流的情况下长期工作。电流过大会引起电容器发热。,（2）巡视时要检查电容器有无外壳膨胀、瓷套管破碎、漏油等现象。还要检查接头是否发热，放电装置是否良好，通风装置是否良好等。外壳膨胀又称鼓肚。当电容器绝缘油分解时产生大量气体，使箱壳内部压力增大，造成箱壁塑性变形继而外鼓。箱壁外鼓是有危险的，因为它使油面下降，散热条件恶化，绝缘强度降低，进一步引起内部击穿而发生爆破。瓷套管破碎当然使绝缘强度降低，也易酿成事故。漏油将使油面下降，使引线和元件的上端露出油面，也将导致极对箱壳放电或元件击穿。,二、电容器组应定期停电检查一般，对运行时能进室检查的电容器，每年应停电清扫检查两次，对运行时不能进室检查的电容器，每季应进行一两次清扫检查。主要检查各部接点的接触情况（螺钉的松紧），放电回路的完整性、接地线的完好程度等，清扫外壳、绝缘子及支架的灰尘。还要同时检查断路器和继电保护装置。当电容器组发生断路器掉闸、保护熔丝熔断时，应立即进行特殊巡视检查。对户外的电容器组，遇有雨、雪、风、雷等天气时，也要进行特殊的巡视检查。特殊巡检的项目除上述提到的之外，必要时还要对电容器进行试验。,三、移相电容器的操作安全1电容器的正常投入与退出根据电力系统的无功功率平衡情况，按调度规程投、切移相电容器。但当环境温度、电压、电流超过允许值时，为了安全必须退出运行。2紧急情况下，电容器应立即退出运行电容器爆炸；套管发生严重闪络；电容器喷油；电容器起火；接头过热熔化。3全所停电后，必须将电容器组断开全所事故停电，一般出线断路器都断开。如果仅电容器组连在母线上，一旦来电，母线电压可能很高，电容器承受过高电压而威胁其安全。此外，空载变压器投入时，可能与电容器引起铁磁谐振，造成过流或过压。,4测电容器绝缘电阻时的安全技术摇测电容器两极对外壳和两极间绝缘电阻时，额定电压为1kV以下的用1000V摇表，1kV以上的用2500V摇表，摇测应由两人进行。测前应用导线将电容器放电测毕读完表后，在测笔未撤离电容器前，不得停转摇表，否则电容器会对停转的摇表放电，损坏表头。绝缘电阻摇测完毕后，应将电容器上的电荷放尽，防止人身触电。5电容器断电后的放电安全技术（1）电容器从母线上断开后，一定要通过放电电阻或专门的电压互感器放电。（2）电容器引出线之间，引出线与外壳之间都要进行放电。（3）电容器放完电后才能接地。（4）在电容器上进行作业之前，一定要进行检验性的放电。即将放电棒搁在电容器的引出线端子上认真地放一段时间。,（5）即使电容装置的两侧都接地了，为了防备电容器上还有残留电荷，也还要进行检验性放电，相互并联的各组电容器都必须进行放电。（6）对因故障切除的电容器进行检验性放电时更应特别小心。因对损坏的电容器，总接地装置可能因某部分断开起不到接地放电的作用。（7）如果电容有联锁装置，应考虑到只有整个装置都接地以后，电容器组防护栏栅的小门才能打开。四、移相电容器的事故处理1电容器的断路器掉闸后不允许强行试送掉闸后首先应根据保护动作情况和其他现象进行判断，接着要对电容器、断路器、互感器、电缆、引线进行全面检查，确认无故障，经分析认为是由外部故障造成母线电压波动而掉闸才可试送；否则，应停下电容器作全面试验检查，查明原因再考虑下一步。,2电容器爆炸、起火爆炸的主要原因是内部元件击穿后未能及时切除故障，油分解产生大量气体，箱壳内压力骤增而发生箱壳或瓷套的爆破。一台电容器爆破，可能造成其他电容器的损坏，而且矿物油喷洒很易引起火灾。电容装置必须备有灭火机、沙箱等消防设备。如果发生火灾，必须先将电容器可靠接地，然后才能开始灭火。3电容器的瓷套管闪络造成闪络的原因，一般是由于运行中缺乏清扫和维护，瓷绝缘表面因污秽所致。在污秽严重地区，遇上雨雪天气，或遇有电力系统谐振以及内、外过电压情况，均可造成瓷套管表面闪络事故。这种事故，会造成断路器掉闸或电容器损坏。防止闪络的主要措施为：定期清扫；对污秽严重地区，还应采取适当的措施。4电容器内有异音如果运行中发现有“嗞嗞”声，说明电容器外部或内部有局部放电现象。如有“咕咕”声，说明电容器内部绝缘有崩溃的先兆。在此情况下，应立即将电容器停止运行。,第五节电容器使用中应注意的问题一、防止意外直接接触电容器设备除一般的防止人员接触的防护措施外，还由于脱离电源后有残余电荷，必须有放电设备，以利于及时检修并保证人员的安全。放电设备须保证在较短时间达到规定的残余电压标准。1电容器放电后残压允许值及放电时间放电后残压标准，应根据人身安全要求确定。电容器标准中规定低压电容器放电后残压为75V。电容器上残压为无波纹直流，低于正常环境下的允许值120V，是安全的。低压电容器产品标准规定：达到规定的残压所需放电时间为3min，这比过去的旧标准延长3倍，放电开始时的电压按工频电压峰值计算，即放电装置应从UN起经3min放电至75V。,计算放电装置电阻值的方法为：,一般成套供应的电容器柜，由制造厂提供放电电阻。能自动投入的电容器，如上次切断与下次投入之间的时间不能保证残压符合投入时的要求（额定电压的10%；400230V系统为40V），放电电阻需要减小，以提高放电速度。如为制造厂成套生产的产品，应由制造厂统一计算动作时间和放电电阻，并应分别满足上述手动投入或自动投入的要求。2电容器组与放电装置的连接我国电容器产品标准中都有规定：放电装置与电容器组之间不能有开关接点，但低压电容器放电电阻采用控制开关的常闭接点接通，在我国现行的设计规范中是允许的，应继续执行。这对全国的大量低压电容器的节能有利。采用此种放电方式时，应在操作规程中规定适当的安全操作要求。,二、关于电容器过电压的倍数电容器过电压不同于其他设备的过电压，它一方面受电源过电压的影响，另一方面它本身也是系统过电压的原因之一。1电容器的允许工作电压电容器的允许工作电压基本上是1.1倍额定电压。IEC产品标准规定每天8h以内的过电压允许值为1.1倍，这对两班工作用户较多的电力系统中的有第三班的用户的电容器，已能满足要求。我国标准对电容器的要求提高至1.1倍额定电压可长期工作，则有更大的裕度。2电容器引起的过分升压及其防止输配电线路及配电变压器等系统元件都是电感性元件，电容器的超前电流在通过感性元件时要引起电容器的端电压升高。当与电容器并联的其他负载很小时，因电压升高而增加，负载电流所引起的电压降低可能已不足以平衡因电压升高而增加电容电流所引起的电压升高，因而电压可能继续升高至高于额定值，超过电容器的允许界限；而且其他并联的电气设备也将受到危害。,3电容器组的过电压保护电容器过电压保护的设置以电容器的额定电压UN为依据而不以电力系统标称电压为依据。加在电容器上的电压为1.1UN时可长期工作；1.15UN允许30min；1.2UN允许5min；1.3UN允许1min。因此，过电压保护应以此为根据确定是否设置及设置时的具体要求。需要设置过电压保护时（如变电所中电容器组），其过电压继电器应尽量选用返回系数高的产品。返回电压值应尽量不低于1.1UN，以便充分发挥电容器的补偿作用。4Y接法电容器组采用Y接法的10kV三相电容器组，因其每相中电容器的电容值不可能完全一样，故正常工作时，势必会有某相电压高于其他相。困此在电容器安装时，应预先测量各单个电容器电容值，并适当在三相中尽量均匀分配，使任一相不致承受过多的过电压。但在电容器组中有损坏的电容器退出运行时，则可能出现较大过电压。因此，用户的高压电容器组中每相中电容器台数少时不宜采用Y接法电容器组。,5电容器过电压引起的过电流电容器因过电压引起的过电流与过电压成正比，而电容器长期过电压仅允许10%。故此过电流最大为额定电流的10%。但电容器允许长期过电流为额定电流的130%，而且对于电容值为正偏差最大值的电容器还允许更大的过电流。因此，因过电压引起的过电流在电容器过电流问题中并不占主要地位。此过电流与谐波过电流综合考虑，低压电容器不超过额定电流的43%。6串接电抗器引起的电压升高电容器因某种原因需串接电抗器时，电容器上电压即高于电源电压。电容器的端电压高于电源电压的百分数等于电抗器感抗占电容器容抗的百分数。电容器端电压在电源电压最高时（如按标准380V系统最高电压不应超过400V），如不超过电容器额定电压的110%，则该电容器可用；否则应选额定电压较高的电容器产品。串入电抗器的电容器组过电压保护整定值，必须按继电器接至电抗器前或电抗器后而取不同数值。,三、电容器的谐波与谐波过电流1谐波对并联电容器的影响对电容器来讲，一般不存在偶次倍数的谐波。此外，中性点不接地星形连接的电容器组的相电流和三角形连接的电容器组的相电压中，都不包括3次及其整数倍的谐波。因此，主要考虑5、7、11、13等次谐波的影响，在这些高次谐波中，以5次谐波最显著。由于系统电压中高次谐波的作用，会使电容器产生过电流和过负荷，两者超过的倍数并不一样。同时，某高次谐波电流所造成的电流波形畸变，远比电压波形的畸变严重。再者，电容器对谐波电压的反应比较敏感，在发生谐波共振的情况下，可能使电容器成倍地过负荷，造成电容器的严重损坏或无法运行。,2谐波的限制对于系统中有谐波源，而且影响到电容器安全运行时，首先应对用户（谐波源）采取相应的有关措施以降低高次谐波分量。抑制高次谐波的方法很多，目前为了保