电力电容器

电力电容器，用于电力系统和电工设备的电容器。任意两块金属导体，中间用绝缘介质隔开，即构成一个电容器。电容器电容的大小，由其几何尺寸和两极板间绝缘介质的特性来决定。当电容器在交流电压下使用时，常以其无功功率表示电容器的容量，单位为乏或千乏。

电容分类

电力电容器按用途可分为8种：

①并联电容器。原称移相电容器。主要用于补偿电力系统感性负荷的无功功率，以提高功率因数，改善电压质量，降低线路损耗。

②串联电容器。串联于工频高压输、配电线路中，用以补偿线路的分布感抗，提高系统的静、动态稳定性，改善线路的电压质量，加长送电距离和增大输送能力。

③耦合电容器。主要用于高压电力线路的高频通信、测量、控制、保护以及在抽取电能的装置中作部件用。

④断路器电容器。原称均压电容器。并联在超高压断路器断口上起均压作用，使各断口间的电压在分断过程中和断开时均匀，并可改善断路器的灭弧特性，提高分断能力。

⑤电热电容器。用于频率为40～24000赫的电热设备系统中，以提高功率因数，改善回路的电压或频率等特性。

⑥脉冲电容器。主要起贮能作用，用作冲击电压发生器、冲击电流发生器、断路器试验用振荡回路等基本贮能元件。

⑦直流和滤波电容器。用于高压直流装置和高压整流滤波装置中。

⑧标准电容器。用于工频高压测量介质损耗回路中，作为标准电容或用作测量高压的电容分压装置.

在电力系统中分高压电力电容器(6KV以上)和低压电力电容器(400V)

作用

1、串联电容器的作用 串联电容器串接在线路中，其作用如下：

(1) 提高线路末端电压。串接在线路中的电容器，利用其容抗xc补偿线路的感抗xl，使线路的电压降落减少，从而提高线路末端(受电端)的电压，一般可将线路末端电压最大可提高10%～20%。

(2) 降低受电端电压波动。当线路受电端接有变化很大的冲击负荷(如电弧炉、电焊机、电气轨道等)时，串联电容器能消除电压的剧烈波动。这是因为串联电容器在线路中对电压降落的补偿作用是随通过电容器的负荷而变化的，具有随负荷的变化而瞬时调节的性能，能自动维持负荷端(受电端)的电压值。

(3) 提高线路输电能力。由于线路串入了电容器的补偿电抗xc，线路的电压降落和功率损耗减少，相应地提高了线路的输送容量。

(4) 改善了系统潮流分布。在闭合网络中的某些线路上串接一些电容器，部分地改变了线路电抗，使电流按指定的线路流动，以达到功率经济分布的目的。

(5) 提高系统的稳定性。线路串入电容器后，提高了线路的输电能力，这本身就提高了系统的静稳定。当线路故障被部分切除时(如双回路被切除一回、但回路单相接地切除一相)，系统等效电抗急剧增加，此时，将串联电容器进行强行补偿，即短时强行改变电容器串、并联数量，临时增加容抗xc，使系统总的等效电抗减少，提高了输送的极限功率(Pmax=U1U2/xl-xc)，从而提高系统的动稳定。

2、并联电容器的作用

应用领域

性能特点

1、模块化结构

智能电力电容器为模块化结构，体积小、现场接线简单、维护方便。只需要增加模块数量即可实现无功补偿系统的扩容。

2、高品质电容器

采用自愈式低压补偿电容器，电容器内置温度传感器，反映电容器内部发热程度，实现过温保护。

3、嵌入投切开关模块

智能电力电容器内置投切开关模块。投切开关模块由晶闸管、磁保持继电器、过零触发导通电路和晶闸管保护电路构成，实现电容器“零投切”，保障投切过程无涌流冲击，无操作过电压。开关模块动作响应速度快，可频繁操作。

4、完善的保护设计

智能电力电容器具有停电保护、短路保护、电压缺相保护、电容器过温保护等功能，有效保障电容器安全，延长设备寿命。

5、控制技术先进

控制物理量为无功功率，采用无功潮流预测和延时多点采样技术，确保投切无振荡。重载时，无功得到充分补偿。

6、防投切振荡技术

采用独特的设计原理，防止控制器死机而产生的不补偿或过补偿现场，防止电容器投切振荡。

7、自动补偿无功功率

智能电力电容器根据负荷无功功率的大小自动投切，动态补偿无功功率，改善电能质量。智能电容器可单台使用、也可多台联机使用。

8、人机界面友好

显示电流、电压、无功功率等设备运行参数。显示投切状态、复合开关模块故障状态、通讯状态。并可方便实现调试/工作状态切换、手动/自动操作功能。

智能电力电容器为模块化设计，组成模块有：

高品质电容器、智能测控模块、投切开关模块、线路保护模块、人机界面模块

智能电力电容器可单台使用，也可多台联机使用。替代由智能控制器、熔丝、复合开关或机械式接触器、热继电器、低压电力电容器、指示灯等由导线连接而组成的常规自动无功补偿装置。

常规电容器构成无功补偿系统

智能电容器构成无功补偿系统

无功补偿装置

常规电容器、熔断器、复合开关或机械式接触器

智能电容器（1台独立使用或多台联机使用）

控制方式

自动控制或手动控制

自动控制或手动控制，实现过零投切

参数测量

测量电压、电流、无功功率、功率因数

测量电压、电流、无功功率、功率因数

状态监视

电容器投切状态、过欠补状态、过欠压状态

电容器投切状态、过欠补状态、过欠压状态

保护类型

电流速切、过流保护、过压保护、欠压保护

电流速切、过流保护、过压保护、欠压保护

人机对话

数码管与按键

显示界面与按键、信息内容丰富

安装使用

元件总类多，数量多，结构复杂

产品结构简洁，安装接线简单方便

系统组成及扩展

产品整体性设计、一次性投资

产品为模块化设计，补偿容量扩展方便

外形及重量

体积庞大、重量非常大

结构精巧、重量轻，可以直接安装在配电柜内。

可靠性分析

元件总类多、数量多

智能电容器自动构成系统工作

注意事项

1　安装电容器时，每台电容器的接线最好采用单独的软线与母线相连，不要采用硬母线连接，以防止装配应力造成电容器套管损坏，破坏密封而引起的漏油。

2　电容器回路中的任何不良接触，均可能引起高频振荡电弧，使电容器的工作电场强度增大和发热而早期损坏。因此，安装时必须保持电气回路和接地部分的接触良好。

3　较低电压等级的电容器经串联后运行于较高电压等级网络中时，其各台的外壳对地之间，应通过加装相当于运行电压等级的绝缘子等措施，使之可靠绝缘。

4　电容器经星形连接后，用于高一级额定电压，且系中性点不接地时，电容器的外壳应对地绝缘。

5　电容器安装之前，要分配一次电容量，使其相间平衡，偏差不超过总容量的5%。当装有继电保护装置时还应满足运行时平衡电流误差不超过继电保护动作电流的要求。

6　对个别补偿电容器的接线应做到：对直接启动或经变阻器启动的感应电动机，其提高功率因数的电容可以直接与电动机的出线端子相连接，两者之间不要装设开关设备或熔断器；对采用星—三角启动器启动的感应式电动机，最好采用三台单相电容器，每台电容器直接并联在每相绕组的两个端子上，使电容器的接线总是和绕组的接法相一致。

7　对分组补偿低压电容器，应该连接在低压分组母线电源开关的外侧，以防止分组母线开关断开时产生的自激磁现象。

损坏原因

由于电力电容器投运越来越多，但管理不善及其他技术原因，常导致电力电容器损坏以致发生爆炸，原因有以下几种：

电容器内部元件击穿：主要是由于制造工艺不良引起的。

电容器对外壳绝缘损坏：电容器高压侧引出线由薄铜片制成，如果制造工艺不良，边缘不平有毛刺或严重弯折，其尖端容易产生电晕，电晕会使油分解、箱壳膨胀、油面下降而造成击穿。另外，在封盖时，转角处如果烧焊时间过长，将内部绝缘烧伤并产生油污和气体，使电压大大下降而造成电容器损坏。

密封不良和漏油：由于装配套管密封不良，潮气进入内部，使绝缘电阻降低；或因漏油使油面下降，导致极对壳放电或元件击穿。

鼓肚和内部游离：由于内部产生电晕、击穿放电和内部游离，电容器在过电压的作用下，使元件起始游离电压降低到工作电场强度以下，由此引起物理、化学、电气效应，使绝缘加速老化、分解，产生气体，形成恶性循环，使箱壳压力增大，造成箱壁外鼓以致爆炸。

带电荷合闸引起电容器爆炸：任何额定电压的电容器组均禁止带电荷合闸。电容器组每次重新合闸，必须在开关断开的情况下将电容器放电3 min后才能进行，否则合闸瞬间因电容器上残留电荷而引起爆炸。为此一般规定容量在160 kvar以上的电容器组，应装设无压时自动放电装置，并规定电容器组的开关不允许装设自动合闸。

操作规程

一、高压电容器组外露的导电部分，应有网状遮拦，进行外部巡视时，禁止将运行中电容器组的遮拦打开。

二、任何额定电压的电容器组，禁止带电荷合闸，每次断开后重新合闸，须在短路三分钟后（即经过放电后少许时间）方可进行。

三、更换电容器的保险丝，应在电容器没有电压时进行。故进行前，应对电容器放电。

四、电容器组的检修工作应在全部停电时进行，先断开电源，将电容器放电接地后，才能进行工作。高压电容器应根据工作票，低压电容器可根据口头或电话命令。但应作好书面记录。