1、第八章 并聯(lián)電容器 主講：趙志紅第八章 并聯(lián)電容器教學(xué)目的：熟悉并聯(lián)電容器的基本知識(shí)，掌握電容器安裝、使用與維護(hù)的方法。教學(xué)重點(diǎn)：并聯(lián)電容器的補(bǔ)償原理。一、電容器的結(jié)構(gòu)和型號(hào)l 額定電壓在lkV以下的稱為低壓電容器，lkV以上的稱為高壓電容器。lkV以下的電容器都做成三相、三角形連接線，內(nèi)部元件并聯(lián)，每個(gè)并聯(lián)元件都有單獨(dú)的熔絲；高壓電容器一般都做成單相，內(nèi)部元件并聯(lián)。外殼用密封鋼板焊接而成；芯子由電容元件串并聯(lián)組成，電容元件用鋁箔作電極，用復(fù)合絕緣薄膜絕緣。電容器內(nèi)衣絕緣油（礦物油或十二烷基苯等）作浸漬介質(zhì)。結(jié)構(gòu)和型號(hào)l 額定電壓多為10.5kV、6.3kV、35kV等，低壓的為：0.23kV

2、、0.4kV、0.525kV等二、無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹矶?、無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹?l 無(wú)論是工業(yè)負(fù)荷還是民用負(fù)荷，大多數(shù)均為感性。所有電感負(fù)載均需要補(bǔ)償大量的無(wú)功功率，提供這些無(wú)功功率有兩條途徑：一是輸電系統(tǒng)提供；二是補(bǔ)償電容器提供。如果由輸電系統(tǒng)提供，則設(shè)計(jì)輸電系統(tǒng)時(shí)，既要考慮有功功率，也要考慮無(wú)功功率。由輸電系統(tǒng)傳輸無(wú)功功率，將造成輸電線路及變壓器損耗的增加，降低系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。而由補(bǔ)償電容器就地提供無(wú)功功率，就可以避免由輸電系統(tǒng)傳輸無(wú)功功率，從而降低無(wú)功損耗，提高系統(tǒng)的傳輸功率。這也是當(dāng)今電氣自動(dòng)化技術(shù)及電力系統(tǒng)研究領(lǐng)域所面臨發(fā)展的一個(gè)重大課題，且正在受到越來(lái)越多的關(guān)注。 補(bǔ)償原理l 無(wú)功功率

3、是一種既不能作有功，但又會(huì)在電網(wǎng)中引起損耗，而且又是不能缺少的一種功率。在實(shí)際電力系統(tǒng)中，異步電動(dòng)機(jī)作為傳統(tǒng)的主要負(fù)荷使電網(wǎng)產(chǎn)生感性無(wú)功電流；電力電子裝置大多數(shù)功率因數(shù)都很低，導(dǎo)致電網(wǎng)中出現(xiàn)大量的無(wú)功電流。無(wú)功電流產(chǎn)生無(wú)功功率，給電網(wǎng)帶來(lái)額外負(fù)擔(dān)且影響供電質(zhì)量。因此，無(wú)功功率補(bǔ)償(以下簡(jiǎn)稱無(wú)功補(bǔ)償)就成為保持電網(wǎng)高質(zhì)量運(yùn)行的一種主要手段之一，這也是當(dāng)今電氣自動(dòng)化技術(shù)及電力系統(tǒng)研究領(lǐng)域所面臨發(fā)展的一個(gè)重大課題，且正在受到越來(lái)越多的關(guān)注。 三、并聯(lián)電容器的作用1、補(bǔ)償無(wú)功功率，提高功率因數(shù)；2、提高供電設(shè)備的出力；3、降低功率損耗和電能損耗；4、改善電壓質(zhì)量。四、并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式四、并聯(lián)電容器

4、的補(bǔ)償方式 1、集中補(bǔ)償:把電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側(cè)母線上，并裝設(shè)自動(dòng)控制設(shè)備，使之能隨負(fù)荷的變化而自動(dòng)投切。電容器集中補(bǔ)償接線圖電容器接在變壓器一次側(cè)時(shí)，可使線路損耗降低，一次母線電容器接在變壓器一次側(cè)時(shí)，可使線路損耗降低，一次母線電壓升高，但對(duì)變壓器及其二次側(cè)沒(méi)有補(bǔ)償作用，而且安裝電壓升高，但對(duì)變壓器及其二次側(cè)沒(méi)有補(bǔ)償作用，而且安裝費(fèi)用高；電容器安裝在變壓器二次側(cè)時(shí)，能使變壓器增加出費(fèi)用高；電容器安裝在變壓器二次側(cè)時(shí)，能使變壓器增加出力，并使二次側(cè)電壓升高，補(bǔ)償范圍擴(kuò)大，安裝、運(yùn)行、維力，并使二次側(cè)電壓升高，補(bǔ)償范圍擴(kuò)大，安裝、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用低。護(hù)費(fèi)用低。優(yōu)點(diǎn)：電容器的利用率

5、較高，管理方便，能夠減少電源線優(yōu)點(diǎn)：電容器的利用率較高，管理方便，能夠減少電源線路和變電所主變壓器的無(wú)功負(fù)荷。路和變電所主變壓器的無(wú)功負(fù)荷。缺點(diǎn)：不能減少低壓網(wǎng)絡(luò)和高壓配出線的無(wú)功負(fù)荷，需另缺點(diǎn)：不能減少低壓網(wǎng)絡(luò)和高壓配出線的無(wú)功負(fù)荷，需另外建設(shè)專門房間。工礦企業(yè)目前多采用集中補(bǔ)償方式。外建設(shè)專門房間。工礦企業(yè)目前多采用集中補(bǔ)償方式。并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式2 2、分組補(bǔ)償、分組補(bǔ)償: :將全部電容器分別安裝于功率因數(shù)較低的將全部電容器分別安裝于功率因數(shù)較低的各配電用戶的高壓側(cè)母線上，可與部分負(fù)荷的變動(dòng)同時(shí)投各配電用戶的高壓側(cè)母線上，可與部分負(fù)荷的變動(dòng)同時(shí)投入或切除。入或切除。

6、 采用分組補(bǔ)償時(shí)，補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功不再通過(guò)主干線以上線采用分組補(bǔ)償時(shí)，補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功不再通過(guò)主干線以上線路輸送，從而降低配電變壓器和主干線路上的無(wú)功損耗，路輸送，從而降低配電變壓器和主干線路上的無(wú)功損耗，因此分組補(bǔ)償比集中補(bǔ)償降損節(jié)電效益顯著。這種補(bǔ)償方因此分組補(bǔ)償比集中補(bǔ)償降損節(jié)電效益顯著。這種補(bǔ)償方式補(bǔ)償范圍更大，效果比較好，但設(shè)備投資較大，利用率式補(bǔ)償范圍更大，效果比較好，但設(shè)備投資較大，利用率不高，一般適用于補(bǔ)償容量小、用電設(shè)備多而分散和部分不高，一般適用于補(bǔ)償容量小、用電設(shè)備多而分散和部分補(bǔ)償容量相當(dāng)大的場(chǎng)所。補(bǔ)償容量相當(dāng)大的場(chǎng)所。優(yōu)點(diǎn)：電容器的利用率比單獨(dú)就地補(bǔ)償方式高，能減少優(yōu)點(diǎn)：電容器的

7、利用率比單獨(dú)就地補(bǔ)償方式高，能減少高壓電源線路和變壓器中的無(wú)功負(fù)荷。高壓電源線路和變壓器中的無(wú)功負(fù)荷。缺點(diǎn)：不能減少干線和分支線的無(wú)功負(fù)荷，操作不夠方缺點(diǎn)：不能減少干線和分支線的無(wú)功負(fù)荷，操作不夠方便，初期投資較大。便，初期投資較大。并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式3 3、個(gè)別補(bǔ)償、個(gè)別補(bǔ)償: :即對(duì)個(gè)別功率因數(shù)即對(duì)個(gè)別功率因數(shù)特別不好的大容量電氣設(shè)備及所需特別不好的大容量電氣設(shè)備及所需無(wú)功補(bǔ)償容量較大的負(fù)荷，或由較無(wú)功補(bǔ)償容量較大的負(fù)荷，或由較長(zhǎng)線路供電的電氣設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)補(bǔ)長(zhǎng)線路供電的電氣設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)補(bǔ)償。把電容器直接裝設(shè)在用電設(shè)備償。把電容器

8、直接裝設(shè)在用電設(shè)備的同一電氣回路中，與用電設(shè)備同的同一電氣回路中，與用電設(shè)備同時(shí)投切。圖中的電動(dòng)機(jī)同時(shí)又是電時(shí)投切。圖中的電動(dòng)機(jī)同時(shí)又是電容器的放電裝置。容器的放電裝置。 用電設(shè)備消耗的無(wú)功能就地補(bǔ)償，用電設(shè)備消耗的無(wú)功能就地補(bǔ)償，能就地平衡無(wú)功電流，但電容器利能就地平衡無(wú)功電流，但電容器利用率低。一般適用于容量較大的高、用率低。一般適用于容量較大的高、低壓電動(dòng)機(jī)等用電設(shè)備的補(bǔ)償?shù)蛪弘妱?dòng)機(jī)等用電設(shè)備的補(bǔ)償 優(yōu)點(diǎn)：補(bǔ)償效果最好。優(yōu)點(diǎn)：補(bǔ)償效果最好。缺點(diǎn)：電容器將隨著用電設(shè)備一缺點(diǎn)：電容器將隨著用電設(shè)備一同工作和停止，所以利用率較低、同工作和停止，所以利用率較低、投資大、管理不方便。投資大、管理不

9、方便。電容器個(gè)別補(bǔ)償接線圖五、并聯(lián)電容器的計(jì)算1、電流的計(jì)算（1）按電容器的標(biāo)稱容量和額定電壓計(jì)算電流：?jiǎn)蜗啵篒c=Q/U三相：Ic=Q/3 U（2）按電容器實(shí)際電容值和額定電壓計(jì)算電流：?jiǎn)蜗啵篒c=0.314CU三相：Ic=0.314CU/ 3 2、補(bǔ)償容量的選擇l 實(shí)際做功的有功電流為： IR；l 補(bǔ)償前感性電流為：IL0；l 線路總電流為：I0；l 并聯(lián)電容器后，容性電流為: Ic；l 補(bǔ)償后線路感性電流減為： IL ；l 補(bǔ)償后線路總電流為：I；l 如要將功率因數(shù)從cos1提高到 cos2 ， 需要的電容電流為：Ic= IL0 - IL = IR (tg1-tg2) 即:Q=P (tg

10、1-tg2) 六、電容器的安裝 1、補(bǔ)償電容器的搬運(yùn)。l 若將電容器搬運(yùn)到較遠(yuǎn)的地方，應(yīng)裝箱后再運(yùn)。裝箱時(shí)電容器的套管應(yīng)向上直立放置。電容器之間及電容器與木箱之間應(yīng)墊松軟物。l 搬運(yùn)電容器時(shí)，應(yīng)用外殼兩側(cè)壁上所焊的吊環(huán)，嚴(yán)禁用雙手抓電容器的套管搬運(yùn)。l 在倉(cāng)庫(kù)及安裝現(xiàn)場(chǎng)，不允許將一臺(tái)電容器置于另一臺(tái)電容器的外殼上。 電容器的安裝2、安裝補(bǔ)償電容器的環(huán)境要求。l 電容器應(yīng)安裝在無(wú)腐蝕性氣體及無(wú)蒸汽、沒(méi)有劇烈震動(dòng)、沖擊、爆炸、易燃等危險(xiǎn)場(chǎng)所。電容器室的防火等級(jí)不低于二級(jí)。l 裝于戶外的電容器應(yīng)防止日光直接照射。l 電容器室的環(huán)境溫度應(yīng)滿足制造廠家規(guī)定的要求一般規(guī)定為40 。l 電容器室裝設(shè)通風(fēng)機(jī)時(shí)

11、，進(jìn)風(fēng)口要開向本地區(qū)夏季的主要風(fēng)向，出風(fēng)口應(yīng)安裝在電容器組的上端。進(jìn)、排風(fēng)機(jī)宜在對(duì)角線位置安裝。l 電容器室可采用天然采光，也可用人工照明，不需要裝設(shè)采暖裝置。l 高壓電容器室的門應(yīng)向外開。電容器的安裝3、安裝補(bǔ)償電容器的技術(shù)要求。l 為了節(jié)省安裝面積，高壓電容器可以分層安裝于鐵架上，但垂直放置層數(shù)應(yīng)不多于三層，層與層之間不得裝設(shè)水平層間隔板，以保證散熱良好。上、中、下三層電容器的安裝位置要一致，銘牌向外。l 安裝高壓電容器的鐵架成一排或兩排布置，排與排之間應(yīng)留有巡視檢查的走道，走道寬應(yīng)不小于1.5m。l 高壓電容器組的鐵架必須設(shè)置鐵絲網(wǎng)遮欄，遮欄的網(wǎng)孔以34cm2為宜。 電容器的安裝l 高壓

12、電容器外殼之間的距離，一般應(yīng)不小于10cm；低壓電容器外殼之間的距離應(yīng)不小于50mm。l 高壓電容器室內(nèi)，上下層之間的凈距不應(yīng)小于0.2m；下層電容器底部與地面的距離應(yīng)不小于0.3m。l 每臺(tái)電容器與母線相連的接線應(yīng)采用單獨(dú)的軟線，不要采用硬母線連接的方式，以免安裝或運(yùn)行過(guò)程中對(duì)瓷套管產(chǎn)生應(yīng)力造成漏油或損壞。l 安裝時(shí)，電氣回路和接地部分的接觸面要良好。因?yàn)殡娙萜骰芈分械娜魏尾涣冀佑|，均可能產(chǎn)生高頻振蕩電弧，造成電容器的工作電場(chǎng)強(qiáng)度增高和發(fā)熱損壞。 4、電容器的接線l 三相電容器內(nèi)部多為三角形接線，補(bǔ)償方式分為低壓分散（或就地）補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、高壓補(bǔ)償幾種。右圖為低壓分散（或就地）補(bǔ)償接線

13、圖。l 圖中的電動(dòng)機(jī)同時(shí)又是電容器的放電裝置。電容器的接線七、電容器的運(yùn)行與維護(hù)1、電容器的放電裝置 l 電容器組與電網(wǎng)斷開后，由于極板上仍然存在電荷，兩端存在一定的殘余電壓。而且，由于電容器極間絕緣電阻很高，自行放電的速度很慢，殘余電壓要延續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間，為了盡快消除電容器極板上的電荷，對(duì)電容器組要加裝與之并聯(lián)的放電裝置，使其停電后能自動(dòng)放電。不論電容器額定電壓是多少，在電容器從電網(wǎng)上斷開30s后，其端電壓應(yīng)不超過(guò)65V。一方面能防止電容器帶電荷再次合閘；另一方面可以防止運(yùn)行值班人員或檢修人員工作時(shí)，觸及有剩余電荷的電容器而發(fā)生危險(xiǎn)。在接觸自電網(wǎng)斷開的電容器的導(dǎo)電部分前，即使電容器已經(jīng)自動(dòng)放電

14、，還必須用絕緣的接地金屬桿，短接電容器的出線端，進(jìn)行逐只放電。 2、電容器的安全運(yùn)行l(wèi) 電容器應(yīng)在額定電壓下運(yùn)行。如暫時(shí)不可能，可允許在超過(guò)額定電壓5的范圍內(nèi)運(yùn)行；當(dāng)超過(guò)額定電壓1.1倍時(shí)，只允許短期運(yùn)行。但長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)過(guò)電壓情況時(shí)，應(yīng)設(shè)法消除。l 電容器應(yīng)維持在三相平衡的額定電流下進(jìn)行工作。如暫不可能，不允許在超過(guò)1.3倍額定電流下長(zhǎng)期工作，以確保電容器的使用壽命。l 裝置電容器組地點(diǎn)的環(huán)境溫度不得超過(guò)+40，24h內(nèi)平均溫度不得超過(guò)+30，一年內(nèi)平均溫度不得超過(guò)+20。電容器外殼溫度不宜60。超過(guò)如發(fā)現(xiàn)超過(guò)上述要求時(shí)，應(yīng)采用人工冷卻，必要時(shí)將電容器組與網(wǎng)路斷開。 3、電容器的保護(hù)l(1)容量

15、在100kvr以下時(shí)，可用跌落式保險(xiǎn)保護(hù)； 100kvr 300kvr時(shí)，用采用負(fù)荷開關(guān)， 300kvr 以上時(shí)，用采用斷路器保護(hù)。電容器的保護(hù)l (2)用合適的避雷器來(lái)進(jìn)行大氣過(guò)電壓保護(hù)。 l (3) 每個(gè)電容器上裝置單獨(dú)的熔斷器，熔斷器的額定電流應(yīng)按熔絲的特性和接通時(shí)的涌流來(lái)選定，一般為1.52倍電容器的額定電流為宜。 l (4)電容器不允許裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置。主要是因電容器不允許裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置。主要是因電容器放電需要一定時(shí)間，當(dāng)電容器組的開關(guān)跳電容器放電需要一定時(shí)間，當(dāng)電容器組的開關(guān)跳閘后，如果馬上重合閘，電容器是來(lái)不及放電的，閘后，如果馬上重合閘，電容器是來(lái)不及放電的，在電容器中就

16、可能殘存著與重合閘電壓極性相反在電容器中就可能殘存著與重合閘電壓極性相反的電荷，這將使合閘瞬間產(chǎn)生很大的沖擊電流，的電荷，這將使合閘瞬間產(chǎn)生很大的沖擊電流，從而造成電容器外殼膨脹、噴油甚至爆炸。從而造成電容器外殼膨脹、噴油甚至爆炸。 八、電容器的投入和退出l當(dāng)功率因數(shù)低于0.9、電壓偏低時(shí)應(yīng)投入；l當(dāng)功率因數(shù)趨近于1且有超前趨勢(shì)、電壓偏高時(shí)應(yīng)退出。l發(fā)生下列故障之一時(shí)，應(yīng)緊急退出： 連接點(diǎn)嚴(yán)重過(guò)熱甚至熔化； 瓷套管閃絡(luò)放電； 外殼膨脹變形； 電容器組或放電裝置聲音異常； 電容器冒煙、起火或爆炸。電容器的投入和退出l 注意事項(xiàng)：(1)電力電容器組在接通前應(yīng)用兆歐表檢查放電網(wǎng)絡(luò)。 l (2)接通和

17、斷開電容器組時(shí)，必須考慮以下幾點(diǎn)： l 當(dāng)匯流排(母線)上的電壓超過(guò)1.1倍額定電壓最大允許值時(shí)，禁止將電容器組接入電網(wǎng)。 l 在電容器組自電網(wǎng)斷開后1min內(nèi)不得重新接入，但自動(dòng)重復(fù)接入情況除外。 l 在接通和斷開電容器組時(shí)，要選用不能產(chǎn)生危險(xiǎn)過(guò)電壓的斷路器，并且斷路器的額定電流不應(yīng)低于1.3倍電容器組的額定電流。 九、電容器的操作l (1)在正常情況下，全所停電操作時(shí)，應(yīng)先斷開電容器組斷路器后，再拉開各路出線斷路器?；謴?fù)送電時(shí)應(yīng)與此順序相反。 l (2)事故情況下，全所無(wú)電后，必須將電容器組的斷路器斷開。 l (3)電容器組斷路器跳閘后不準(zhǔn)強(qiáng)送電。保護(hù)熔絲熔斷后，未經(jīng)查明原因之前，不準(zhǔn)更換

18、熔絲送電。 l (4)電容器組禁止帶電荷合閘。電容器組再次合閘時(shí)，必須在斷路器斷開3min之后才可進(jìn)行。 十、電容器運(yùn)行中的故障處理電容器運(yùn)行中的故障處理 l (1)當(dāng)電容器噴油、爆炸著火時(shí)，應(yīng)立即斷開電源，并用砂子或干式滅火器滅火。l (2)電容器的斷路器跳閘，而熔絲未熔斷。應(yīng)對(duì)電容器放電3min后，再檢查斷路器、電流互感器、電力電纜及電容器外部等情況。若未發(fā)現(xiàn)異常，則可能是由于外部故障或電壓波動(dòng)所致，可以試投，否則應(yīng)進(jìn)一步對(duì)保護(hù)做全面的通電試驗(yàn)。通過(guò)以上檢查、試驗(yàn)，若仍找不出原因，則應(yīng)拆開電容器組，并逐臺(tái)進(jìn)行檢查試驗(yàn)。但在未查明原因之前，不得試投運(yùn)。 l (3)當(dāng)電容器的熔絲熔斷時(shí)，應(yīng)向值班調(diào)度員匯報(bào)，取得同意后，在切斷電源并對(duì)電容器放電后，先進(jìn)行外部檢查，如套管的外部有無(wú)閃絡(luò)痕跡、外殼是否變形、漏油及接地裝置有無(wú)短路等，然后用搖表?yè)u測(cè)極間及極對(duì)地的絕緣電阻值。如未發(fā)現(xiàn)故障跡象，可換熔絲繼續(xù)投入運(yùn)行。如經(jīng)送電后熔絲仍熔斷，則應(yīng)退出故障電容器。 電容器運(yùn)行中的故障處理電容器運(yùn)行中的故障處理l 處理故障電容器應(yīng)注意的安全事項(xiàng)處理故障電容器應(yīng)注意的安全事項(xiàng) l 處理故障電容器應(yīng)在斷開電容器的斷路器，拉開斷路器兩則的隔離開關(guān)，由于電容器組經(jīng)放電電阻(放電變壓器或放電PT)放電