电力电容器基本概念(ppt 37页).ppt

电力电容器,赵世华2014年8月,国网湖南省电力公司电力科学研究院,2,基本概念,电力电容器在电力生产中的作用,3,电力电容器结构,4,电力电容器常见运行问题,目录,电力电容器试验项目,5,5,一、基本概念,1.1电容器,电容器由两块平行极板（铝箔）和极板间的绝缘材料所组成。作用：存储和释放电荷的器件（充电和放电）,电容器结构,一、基本概念,1.2电容器的电容量,电容器由下式决定：,（1）平板式：,式中：A级板面积，m2d极板间距，m,极板间介质的相对介电系数,一、基本概念,（2）卷绕式：采用卷绕式时，电容值近似等于该电容展开成平面时的一倍，即：,卷绕式电容元件,一、基本概念,1.3常用电介质的分类1.3.1气体电介质（1）气体电介质的相对介电常数接近1；（2）电力电容器常用的气体电介质是SF6、氮气、空气等。,1.3.2固体电介质电力电容器常用的固体电介质如下：（1）电容器纸优点：浸渍性好，成本低，效益高，可实现自动化生产。缺点：线膨胀系数大，易变形，电容量稳定性差，容易老化，耐热性低（小于80摄氏度），机械强度低。,一、基本概念,（2）塑料薄膜优点：耐电强度和机械强度高，体积电阻系数高，稳定性好。缺点：难以浸渍，通过采取特殊的工艺，也可提高浸渍效果；或者做成干式电容器。常用的塑料薄膜有：聚丙烯薄膜、聚脂薄膜等。,一、基本概念,1.3.3液体电介质（1）天然液体电介质变压器油、电容器油、电缆油、蓖麻油等矿物油和植物油。（2）合成化合物有异丙基联苯、二芳基乙烷、爱迪索油、二异丙基萘、CPE等。电击穿强度大于45kV/2.5mm,1.3.4氧化膜电介质以金属（常见的是铝或钽）的氧化膜作为电介质，以电解质作为另一电极。这类电解电容器的特点是电极有极性，应用中正、负不能接反。,一、基本概念,二、电力电容器在电力生产中的作用,2.1并联电容器,由于电力系统中大多数设备为感性，因此需要电容器就地补偿系统中感性负荷所需要的无功，其作用如下：（1）降低线路损耗，节约电能；（2）减少线路压降，改善电压质量，提高系统稳定性；（3）提高输电线路的送电能力、释放变压器的剩余变电容量；（4）与并联电抗器结合使用，既可作为无功电源，也可作为无功负荷，起到双向调节无功功率和电压的作用。,二、电力电容器在电力生产中的作用,加了并联电容器之后，功率因数角由减少至，负荷电流由下降至，起到了改善电网功率因数、降低线路损耗的作用。,并联电容无功补偿原理：,二、电力电容器在电力生产中的作用,利用断路器来实现电容器的投切，由于投切时的暂态过程比较严重，为限制投入时产生的涌流，一般在电容器前面串联一个电抗值较小的电抗器，同时此电抗器与电容器组成串联谐振滤波器，以消除系统谐波。,无功补偿装置的基本结构,二、电力电容器在电力生产中的作用,2.2串联电容器,用于输电线路无功补偿。输电线路存在一定的分布电感，线路越长电感量越大，增加了线路的阻抗和电压降。在输电线路中串联电容器后，电容上的压降与电感上的压降互相抵消，从而减小了线路电压降，加长了输电距离和输电能力，提高输电质量和系统的稳定性。,二、电力电容器在电力生产中的作用,串联电容器补偿原理,在线路中增加串联电容后，由于串联电容上的负电压Uc可以抵消感性电抗引起的压降UL，减少线路上的电压降落，从而使得电源电压Us更加接近用户端电压UY。,二、电力电容器在电力生产中的作用,串联电容器补偿装置,C：电容器组G1：旁路隔离开关G2、G3：串联隔离开关MOV：氧化锌避雷器J：火花间隙D：阻尼装置DL：旁路断路器,二、电力电容器在电力生产中的作用,电容器组C：是串补装置基本元件，串补电容器容抗补偿线路部分感抗，使电气距离缩短，提高线路输送能力。,氧化锌避雷器MOV：作为电容器的主保护，并联在电容器两端，防止线路故障或不正常情况下的过电压直接作用在电容器上，以保护电容器免遭破坏。,火花间隙J：是MOV和串联电容器组的后备保护，当通过MOV的能量或电流超过设定值时，间隙保护动作触发间隙。,阻尼装置D：是在间隙和旁路断路器动作时，限制并阻尼电容器放电电流，防止电容器、火花间隙、旁路断路器等设备在放电过程中损坏。,旁路断路器DL：是系统检修、调度的必要装置，同时为火花间隙灭弧及去游离提供必要的条件。,隔离开关G：是投入或退出电容器的元件，为满足远方控制。,二、电力电容器在电力生产中的作用,2.3耦合电容器用于高频通讯。电容器对高频信号呈现较低的阻抗，所以能将混合在工频电压中的通讯信号取出。2.4分压电容器用于高电压测量。2.5均压电容器用于改善断路器开断时各断口电压的均匀性。,二、电力电容器在电力生产中的作用,2.6滤波电容器用于滤除电源中的高次谐波。2.7脉冲电容器用于冲击电压试验中的脉冲发生装置。这种电容器在结构上要求要有比较小的电感。,三、电力电容器结构,3.1电力电容器常用的固体电介质（1）纸介质（2）膜纸复合介质（3）纯膜介质,三、电力电容器结构,电容器串联,3.2内部结构（1）电容元件的连接多元件串联：多元件串联的目的是能够承受较高的电压。例如耦合电容器的芯子是由多个元件串联组成。,三、电力电容器结构,串联电容器结构,出线套管,包封件,元件,熔丝,连接片,引线片,衬垫,外壳,紧箍,三、电力电容器结构,电容器并联,多元件并联：其目的是获得较大的电容量。例如，低压并联电容器内部元件全部并联；串补用的串联电容器内部为多元件并联，而且每个并联元件都有熔丝，一旦某个元件击穿，对应的熔丝熔断，以保证电容器继续运行。,三、电力电容器结构,并联电容器结构,出线套管,包封件,元件,组间绝缘,封口盖,夹板,外壳,紧箍,出线连接片,连接片,出线连接片固定板,三、电力电容器结构,3.3外部结构电容器外壳材料：瓷、金属、树脂、塑料。,3.4组装形式（1）壳式单元电容器,国产壳式高压并联电容器的单台容量较小。从20世纪80年代末期至今，国产大容量电容器仍然是以单台334kvar的为主导，近几年出现了800kvar的电容器。而国外瑞典、美国GE公司、美国COOPER公司等从1998年就已开始批量提供单台1000kvar的电容器了。,三、电力电容器结构,（2）集合式电容器：有单相或三相电容器集中封装。外壳结构有全密封焊接的，也有像电力变压器一样带油枕和呼吸器的。,集合式电容器,三、电力电容器结构,四、电力电容器常见运行问题,4.1并联电容器4.1.1常见问题（1）投运时的涌流产生的原因：是LC串联谐振，涌流频率为几百至几千Hz，可达正常电流的数十倍，其维持时间一般在几十至几百ms。主要危害：造成CT击穿，开关触头电磨损。（2）退出时的过电压产生原因：开关重燃，产生的过电压倍数最大可达5倍以上。主要危害：造成电容器及相关设备过电压击穿。（3）运行中的过电流及过电压产生原因：电源中的高次谐波与电路的L、C参数产生谐振。,四、电力电容器常见运行问题,4.1.2保护措施（1）串联电抗器限流；（2）采用无重燃开关，如SF6开关；（3）开关中增加辅助触头和并联电阻；（4）单元件熔断丝保护；（5）加装避雷器保护；（6）三相电容器组采用双星形接法，当其中某个电容器损坏时，利用中性点不平衡电流启动保护电路。,四、电力电容器常见运行问题,四、电力电容器常见运行问题,4.2耦合电容器（1）制造工艺不良，元件受潮；（2）密封不良，渗油、进水；（3）结构不合理，运行中不能维持正压；（4）固定件、夹板有缺陷，受潮；,1.温度异常在运行情况下可以通过红外测温，有效发现电容器内部受潮、短路、介质损耗增大、缺油等缺陷以及引线接触不良的问题。2.噪声如果运行中电容器内部有响声，说明内部已经有严重的放电，应及时退出运行；如果是外部噪声，有可能是导线连接部位松动。,四、电力电容器常见运行问题,4.3常见运行问题,四、电力电容器常见运行问题,3.密封不良如果发现有渗漏油的现象，可能是以下原因造成，应及时检查处理。（1）紧固螺栓松动；（2）密封胶老化；（3）外壳破裂。,4.外壳鼓胀如果发现铁壳鼓胀，可能是以下原因造成：（1）内部击穿；（2）内部存在开焊或严重放电；,5.以下紧急情况电容器应立即退出运行（1）电容器爆炸；（2）套管发生严重闪络；（3）电容器喷油；（4）电容器起火；（5）接头过热熔化。,四、电力电容器常见运行问题,（3）存在谐波谐振过电流。外壳鼓胀的电容器应及时退出运行，不能再用。,五、电力电容器试验项目,5.1到货后的验收试验（1）外观检查；（2）密封性检查；（3）电容量测量；（4）工频耐压试验（通常为出厂试验电压的75%）；（5）测量介损（并联电容器、集合电容器不需要做）；（6）绝缘油测验（集合电容器）。,五、电力电容器试验项目,5.2交接试验（1）测量绝缘电阻；（2）测量耦合电容器、断路器电容器的介损及电容量；（3）耦合电容器的局部放电试验；（4）并联电容器交流