电工第八章(电容器)

1、第八章 并联电容器 主讲：赵志红 第八章 并联电容器 教学目的：熟悉并联电容器的基本知识，掌 握电容器安装、使用与维护的方法。 教学重点：并联电容器的补偿原理。 一、电容器的结构和型号 l 额定电压在lkV以下的称为低 压电容器，lkV以上的称为高 压电容器。lkV以下的电容器 都做成三相、三角形连接线， 内部元件并联，每个并联元件 都有单独的熔丝；高压电容器 一般都做成单相，内部元件并 联。外壳用密封钢板焊接而成； 芯子由电容元件串并联组成， 电容元件用铝箔作电极，用复 合绝缘薄膜绝缘。电容器内衣 绝缘油（矿物油或十二烷基苯 等）作浸渍介质。 结构和型号 l 额定电压多为10.5kV、6.3

2、kV、35kV等，低压的 为：0.23kV、0.4kV、0.525kV等 二、无功补偿的基本原理二、无功补偿的基本原理 l 无论是工业负荷还是民用负荷，大多数均为感性。 所有电感负载均需要补偿大量的无功功率，提供 这些无功功率有两条途径：一是输电系统提供； 二是补偿电容器提供。如果由输电系统提供，则 设计输电系统时，既要考虑有功功率，也要考虑 无功功率。由输电系统传输无功功率，将造成输 电线路及变压器损耗的增加，降低系统的经济效 益。而由补偿电容器就地提供无功功率，就可以 避免由输电系统传输无功功率，从而降低无功损 耗，提高系统的传输功率。这也是当今电气自动 化技术及电力系统研究领域所面临发展

3、的一个重 大课题，且正在受到越来越多的关注。 补偿原理 l 无功功率是一种既不能作有功，但又会在电网中 引起损耗，而且又是不能缺少的一种功率。在实 际电力系统中，异步电动机作为传统的主要负荷 使电网产生感性无功电流；电力电子装置大多数 功率因数都很低，导致电网中出现大量的无功电 流。无功电流产生无功功率，给电网带来额外负 担且影响供电质量。因此，无功功率补偿(以下简 称无功补偿)就成为保持电网高质量运行的一种主 要手段之一，这也是当今电气自动化技术及电力 系统研究领域所面临发展的一个重大课题，且正 在受到越来越多的关注。 三、并联电容器的作用 1、补偿无功功率，提高功率因数； 2、提高供电设备

4、的出力； 3、降低功率损耗和电能损耗； 4、改善电压质量。 四、并联电容器的补偿方式四、并联电容器的补偿方式 1、集中补偿:把电容器组集中安装在变电所 的一次或二次侧母线上，并装设自动控制 设备，使之能随负荷的变化而自动投切。 电容器集中补偿接线图 电容器接在变压器一次侧时，可使线路损耗降低，一次母线电容器接在变压器一次侧时，可使线路损耗降低，一次母线 电压升高，但对变压器及其二次侧没有补偿作用，而且安装电压升高，但对变压器及其二次侧没有补偿作用，而且安装 费用高；电容器安装在变压器二次侧时，能使变压器增加出费用高；电容器安装在变压器二次侧时，能使变压器增加出 力，并使二次侧电压升高，补偿范围

5、扩大，安装、运行、维力，并使二次侧电压升高，补偿范围扩大，安装、运行、维 护费用低。护费用低。 优点：电容器的利用率较高，管理方便，能够减少电源线优点：电容器的利用率较高，管理方便，能够减少电源线 路和变电所主变压器的无功负荷。路和变电所主变压器的无功负荷。 缺点：不能减少低压网络和高压配出线的无功负荷，需另缺点：不能减少低压网络和高压配出线的无功负荷，需另 外建设专门房间。工矿企业目前多采用集中补偿方式。外建设专门房间。工矿企业目前多采用集中补偿方式。 并联电容器的补偿方式并联电容器的补偿方式 2 2、分组补偿、分组补偿: :将全部电容器分别安装于功率因数较低的将全部电容器分别安装于功率因数

6、较低的 各配电用户的高压侧母线上，可与部分负荷的变动同时投各配电用户的高压侧母线上，可与部分负荷的变动同时投 入或切除。入或切除。 采用分组补偿时，补偿的无功不再通过主干线以上线采用分组补偿时，补偿的无功不再通过主干线以上线 路输送，从而降低配电变压器和主干线路上的无功损耗，路输送，从而降低配电变压器和主干线路上的无功损耗， 因此分组补偿比集中补偿降损节电效益显著。这种补偿方因此分组补偿比集中补偿降损节电效益显著。这种补偿方 式补偿范围更大，效果比较好，但设备投资较大，利用率式补偿范围更大，效果比较好，但设备投资较大，利用率 不高，一般适用于补偿容量小、用电设备多而分散和部分不高，一般适用于补

7、偿容量小、用电设备多而分散和部分 补偿容量相当大的场所。补偿容量相当大的场所。 优点：电容器的利用率比单独就地补偿方式高，能减少优点：电容器的利用率比单独就地补偿方式高，能减少 高压电源线路和变压器中的无功负荷。高压电源线路和变压器中的无功负荷。 缺点：不能减少干线和分支线的无功负荷，操作不够方缺点：不能减少干线和分支线的无功负荷，操作不够方 便，初期投资较大。便，初期投资较大。 并联电容器的补偿方式并联电容器的补偿方式 并联电容器的补偿方式并联电容器的补偿方式 3 3、个别补偿、个别补偿: :即对个别功率因数即对个别功率因数 特别不好的大容量电气设备及所需特别不好的大容量电气设备及所需 无功

8、补偿容量较大的负荷，或由较无功补偿容量较大的负荷，或由较 长线路供电的电气设备进行单独补长线路供电的电气设备进行单独补 偿。把电容器直接装设在用电设备偿。把电容器直接装设在用电设备 的同一电气回路中，与用电设备同的同一电气回路中，与用电设备同 时投切。图中的电动机同时又是电时投切。图中的电动机同时又是电 容器的放电装置。容器的放电装置。 用电设备消耗的无功能就地补偿，用电设备消耗的无功能就地补偿， 能就地平衡无功电流，但电容器利能就地平衡无功电流，但电容器利 用率低。一般适用于容量较大的高、用率低。一般适用于容量较大的高、 低压电动机等用电设备的补偿低压电动机等用电设备的补偿 优点：补偿效果最

9、好。优点：补偿效果最好。 缺点：电容器将随着用电设备一缺点：电容器将随着用电设备一 同工作和停止，所以利用率较低、同工作和停止，所以利用率较低、 投资大、管理不方便。投资大、管理不方便。 电容器个别补偿接线图 五、并联电容器的计算 1、电流的计算 （1）按电容器的标称容量和额定电压计算电流： 单相：Ic=Q/U 三相：Ic=Q/3 U （2）按电容器实际电容值和额定电压计算电流： 单相：Ic=0.314CU 三相：Ic=0.314CU/ 3 2、补偿容量的选择 l 实际做功的有功电流为： IR； l 补偿前感性电流为：IL0； l 线路总电流为：I0； l 并联电容器后，容性电流为: Ic；

10、l 补偿后线路感性电流减为： IL ； l 补偿后线路总电流为：I； l 如要将功率因数从cos1提高 到 cos2 ， 需要的电容电流为： Ic= IL0 - IL = IR (tg1-tg2) 即:Q=P (tg1-tg2) 六、电容器的安装 1、补偿电容器的搬运。 l 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。 l 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。 l 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。 电容器的安装 2、安装补偿电容器的环境要求。 l 电

11、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。 l 装于户外的电容器应防止日光直接照射。 l 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 。 l 电容器室装设通风机时，进风口要开向本地区夏季的 主要风向，出风口应安装在电容器组的上端。进、排风 机宜在对角线位置安装。 l 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。 l 高压电容器室的门应向外开。 电容器的安装 3、安装补偿电容器的技术要求。 l 为了节省安装面积，高压电容器可以分层安装于 铁架上，但垂直放置层数应不多于三层，层与层之 间不得装设水

12、平层间隔板，以保证散热良好。上、 中、下三层电容器的安装位置要一致，铭牌向外。 l 安装高压电容器的铁架成一排或两排布置，排与 排之间应留有巡视检查的走道，走道宽应不小于 1.5m。 l 高压电容器组的铁架必须设置铁丝网遮栏，遮栏 的网孔以34cm2为宜。 电容器的安装 l 高压电容器外壳之间的距离，一般应不小于10cm； 低压电容器外壳之间的距离应不小于50mm。 l 高压电容器室内，上下层之间的净距不应小于 0.2m；下层电容器底部与地面的距离应不小于0.3m。 l 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

13、。 l 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。 4、电容器的接线 l 三相电容器内部多 为三角形接线，补 偿方式分为低压分 散（或就地）补偿、 低压集中补偿、高 压补偿几种。右图 为低压分散（或就 地）补偿接线图。 l 图中的电动机同时 又是电容器的放电 装置。 电容器的接线 七、电容器的运行与维护 1、电容器的放电装置 l 电容器组与电网断开后，由于极板上仍然存在电荷，两 端存在一定的残余电压。而且，由于电容器极间绝缘电 阻很高，自行放电的速度很慢，残余电压要延续较长的 时间，为了尽快消

14、除电容器极板上的电荷，对电容器组 要加装与之并联的放电装置，使其停电后能自动放电。 不论电容器额定电压是多少，在电容器从电网上断开 30s后，其端电压应不超过65V。一方面能防止电容器带 电荷再次合闸；另一方面可以防止运行值班人员或检修 人员工作时，触及有剩余电荷的电容器而发生危险。在 接触自电网断开的电容器的导电部分前，即使电容器已 经自动放电，还必须用绝缘的接地金属杆，短接电容器 的出线端，进行逐只放电。 2、电容器的安全运行 l 电容器应在额定电压下运行。如暂时不可能，可允许 在超过额定电压5的范围内运行；当超过额定电压 1.1倍时，只允许短期运行。但长时间出现过电压情况 时，应设法消除

15、。 l 电容器应维持在三相平衡的额定电流下进行工作。如 暂不可能，不允许在超过1.3倍额定电流下长期工作， 以确保电容器的使用寿命。 l 装置电容器组地点的环境温度不得超过+40，24h内 平均温度不得超过+30，一年内平均温度不得超过 +20。电容器外壳温度不宜60。超过如发现超过 上述要求时，应采用人工冷却，必要时将电容器组与 网路断开。 3、电容器的保护 l(1)容量在100kvr以下时，可用跌落式保 险保护； 100kvr 300kvr时，用采用负 荷开关， 300kvr 以上时，用采用断路器 保护。 电容器的保护 l (2)用合适的避雷器来进行大气过电压保护。 l (3) 每个电容器

16、上装置单独的熔断器，熔断器的 额定电流应按熔丝的特性和接通时的涌流来选定， 一般为1.52倍电容器的额定电流为宜。 l (4)电容器不允许装设自动重合闸装置。主要是因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，当电容器组的开关跳电容器放电需要一定时间，当电容器组的开关跳 闸后，如果马上重合闸，电容器是来不及放电的，闸后，如果马上重合闸，电容器是来不及放电的， 在电容器中就可能残存着与重合闸电压极性相反在电容器中就可能残存着与重合闸电压极性相反 的电荷，这将使合闸瞬间产生很大的冲击电流，的电荷，这将使合闸瞬间产生很大的冲击电流， 从而造成电容器外壳膨胀、喷油甚至爆炸。从而造

17、成电容器外壳膨胀、喷油甚至爆炸。 八、电容器的投入和退出 l当功率因数低于0.9、电压偏低时应投入； l当功率因数趋近于1且有超前趋势、电压偏高 时应退出。 l发生下列故障之一时，应紧急退出： 连接点严重过热甚至熔化； 瓷套管闪络放电； 外壳膨胀变形； 电容器组或放电装置声音异常； 电容器冒烟、起火或爆炸。 电容器的投入和退出 l 注意事项：(1)电力电容器组在接通前应用兆欧 表检查放电网络。 l (2)接通和断开电容器组时，必须考虑以下几点： l 当汇流排(母线)上的电压超过1.1倍额定电 压最大允许值时，禁止将电容器组接入电网。 l 在电容器组自电网断开后1min内不得重新 接入，但自动重

18、复接入情况除外。 l 在接通和断开电容器组时，要选用不能产 生危险过电压的断路器，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。 九、电容器的操作 l (1)在正常情况下，全所停电操作时，应先断开电 容器组断路器后，再拉开各路出线断路器。恢复 送电时应与此顺序相反。 l (2)事故情况下，全所无电后，必须将电容器组的 断路器断开。 l (3)电容器组断路器跳闸后不准强送电。保护熔丝 熔断后，未经查明原因之前，不准更换熔丝送电。 l (4)电容器组禁止带电荷合闸。电容器组再次合闸 时，必须在断路器断开3min之后才可进行。 十、电容器运行中的故障处理电容器运行中的故障处理 l (1)当电容器喷油、爆炸着火时，应立即断开电源，并用砂子 或干式灭火器灭火。 l (2)电容器的断路器跳闸，而熔丝未熔断。应对电容器放电 3min后，再检查断路器、电流互感器、电力电缆及电容器外 部等情况。若未发现异常，则可能是由于外部故障或电压波 动所致，可以试投，否则应进一步对保护做全面的通电试验。 通过以上检查、试验，若仍找不出原因，则