????? 電力電容器，用于電力系統和電工設備的電容器。任意兩塊金屬導體，中間用絕緣介質(zhì)隔開(kāi)，即構成一個(gè)電容器。電容器電容的大小，由其幾何尺寸和兩極板間絕緣介質(zhì)的特性來(lái)決定。當電容器在交流電壓下使用時(shí)，常以其無(wú)功功率表示電容器的容量，單位為乏或千乏。華意電力本期將詳細介紹電力電容器的分類(lèi)、原理、安裝及運行維護等問(wèn)題。
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并聯(lián)電容器是一種無(wú)功補償設備，并聯(lián)在線(xiàn)路上，其主要作用是補償系統的無(wú)功功率，提高功率因數，從而降低電能損耗、提高電壓質(zhì)量和設備利用率。
串聯(lián)電容器主要用于補償電力系統的電抗，常用于高壓系統。
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電力電容器的分類(lèi)
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電力電容器按安裝方式可分為戶(hù)內式和戶(hù)外式兩種；按其運行的額定電壓可分為低壓和高壓兩類(lèi)；按其相數可分為單相和三相兩種，除低壓并聯(lián)電容器外，其余均為單相；按外殼材料可分為金屬外殼、瓷絕緣外殼、膠木筒外殼等。
按用途又可分為以下8種：
1）并聯(lián)電容器。原稱(chēng)移相電容器。主要用于補償電力系統感性負荷的無(wú)功功率，以提高功率因數，改善電壓質(zhì)量，降低線(xiàn)路損耗。
2）串聯(lián)電容器。串聯(lián)于工頻高壓輸、配電線(xiàn)路中，用以補償線(xiàn)路的分布感抗，提高系統的靜、動(dòng)態(tài)穩定性，改善線(xiàn)路的電壓質(zhì)量，加長(cháng)送電距離和增大輸送能力。
3）耦合電容器。主要用于高壓電力線(xiàn)路的高頻通信、測量、控制、保護以及在抽取電能的裝置中作部件用。
4）斷路器電容器。原稱(chēng)均壓電容器。并聯(lián)在超高壓斷路器斷口上起均壓作用，使各斷口間的電壓在分斷過(guò)程中和斷開(kāi)時(shí)均勻，并可改善斷路器的滅弧特性，提高分斷能力。
5）電熱電容器。用于頻率為40～24000赫的電熱設備系統中，以提高功率因數，改善回路的電壓或頻率等特性。
6）脈沖電容器。主要起貯能作用，用作沖擊電壓發(fā)生器、沖擊電流發(fā)生器、斷路器試驗用振蕩回路等基本貯能元件。
7）直流和濾波電容器。用于高壓直流裝置和高壓整流濾波裝置中。
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8）標準電容器。用于工頻高壓測量介質(zhì)損耗回路中，作為標準電容或用作測量高壓的電容分壓裝置。
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電力電容器的結構
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電力電容器的基本結構包括：電容元件、浸漬劑、緊固件、引線(xiàn)、外殼和套管。結構圖如圖1所示。
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圖1? ?補償電容器結構圖
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額定電壓在1kV以下的稱(chēng)為低壓電容器，1kV以上的稱(chēng)為高壓電容器，都做成三相、三角形連接線(xiàn)，內部元件并聯(lián)，每個(gè)并聯(lián)元件都有單獨的熔絲；高壓電容器一般都做成單相，內部元件并聯(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，用復合薄膜絕緣。電容器內衣絕緣油（礦物油或十二烷基苯等）作浸漬介質(zhì)。
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（1）電容元件
用一定厚度和層數的固體介質(zhì)與鋁箔電極卷制而成。若干個(gè)電容元件并聯(lián)和串聯(lián)起來(lái)，組成電容器芯子。在電壓為10kV及以下的高壓電容器內，每個(gè)電容元件上都串有一熔絲，作為電容器的內部短路保護。當某個(gè)元件擊穿時(shí)，其他完好元件即對其放電，使熔絲在毫秒級的時(shí)間內迅速熔斷，切除故障元件，從而使電容器能繼續正常工作。電容元件的結構如圖2所示。
圖2? ?電容元件結構
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（2）浸漬劑
電容器芯子一般放于浸漬劑中，以提高電容元件的介質(zhì)耐壓強度，改善局部放電特性和散熱條件。浸漬劑一般有礦物油、氯化聯(lián)苯、SF6氣體等。
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（3）外殼和套管
外殼一般采用薄鋼板焊接而成，表面涂阻燃漆，殼蓋上焊有出線(xiàn)套管，箱壁側面焊有吊攀、接地螺栓等。大容量集合式電容器的箱蓋上還裝有油枕或金屬膨脹器及壓力釋放閥，箱壁側面裝有片狀散熱器、壓力式溫控裝置等。接線(xiàn)端子從出線(xiàn)瓷套管中引出。
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電容器的型號含義如下圖所示。
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電力電容器的作用
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（1）串聯(lián)電容器的作用?
1) 提高線(xiàn)路末端電壓。串接在線(xiàn)路中的電容器，利用其容抗xc補償線(xiàn)路的感抗xl，使線(xiàn)路的電壓降落減少，從而提高線(xiàn)路末端(受電端)的電壓，一般可將線(xiàn)路末端電壓最大可提高10%～20%。
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2) 降低受電端電壓波動(dòng)。當線(xiàn)路受電端接有變化很大的沖擊負荷(如電弧爐、電焊機、電氣軌道等)時(shí)，串聯(lián)電容器能消除電壓的劇烈波動(dòng)。這是因為串聯(lián)電容器在線(xiàn)路中對電壓降落的補償作用是隨通過(guò)電容器的負荷而變化的，具有隨負荷的變化而瞬時(shí)調節的性能，能自動(dòng)維持負荷端(受電端)的電壓值。
3) 提高線(xiàn)路輸電能力。由于線(xiàn)路串入了電容器的補償電抗xc，線(xiàn)路的電壓降落和功率損耗減少，相應地提高了線(xiàn)路的輸送容量。
4) 改善了系統潮流分布。在閉合網(wǎng)絡(luò )中的某些線(xiàn)路上串接一些電容器，部分地改變了線(xiàn)路電抗，使電流按指定的線(xiàn)路流動(dòng)，以達到功率經(jīng)濟分布的目的。
5) 提高系統的穩定性。線(xiàn)路串入電容器后，提高了線(xiàn)路的輸電能力，這本身就提高了系統的靜穩定。當線(xiàn)路故障被部分切除時(shí)(如雙回路被切除一回、但回路單相接地切除一相)，系統等效電抗急劇增加，此時(shí)，將串聯(lián)電容器進(jìn)行強行補償，即短時(shí)強行改變電容器串、并聯(lián)數量，臨時(shí)增加容抗xc，使系統總的等效電抗減少，提高了輸送的極限功率(Pmax=U1U2/xl-xc)，從而提高系統的動(dòng)穩定。
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（2）并聯(lián)電容器的作用
并聯(lián)電容器并聯(lián)在系統的母線(xiàn)上，類(lèi)似于系統母線(xiàn)上的一個(gè)容性負荷，它吸收系統的容性無(wú)功功率，這就相當于并聯(lián)電容器向系統發(fā)出感性無(wú)功。因此，并聯(lián)電容器能向系統提供感性無(wú)功功率，系統運行的功率因數，提高受電端母線(xiàn)的電壓水平，同時(shí)，它減少了線(xiàn)路上感性無(wú)功的輸送，減少了電壓和功率損耗，因而提高了線(xiàn)路的輸電能力。
電力電容器的安裝
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安裝補償電容器的環(huán)境要求如下：
1）電容器應安裝在無(wú)腐蝕性氣體、無(wú)蒸汽，沒(méi)有劇烈震動(dòng)、沖擊、爆炸、易燃等危險的場(chǎng)所。電容器的防火等級不低于二級。
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2）裝于戶(hù)外的電容器應防止日光直接照射。
3）電容器室的環(huán)境溫度應滿(mǎn)足制造廠(chǎng)家規定的要求，一般規定為40℃。
4）電容器室裝設通風(fēng)機時(shí)，出風(fēng)口應安裝在電容器組的上端。進(jìn)、排風(fēng)機宜在對角線(xiàn)位置安裝。
5）電容器室可采用天然采光，也可用人工照明，不需要裝設采暖裝置。
6）高壓電容器室的門(mén)應向外開(kāi)。
安裝電容器的技術(shù)要求如下：
1）為了節省安裝面積，高壓電容器可以分層安裝于鐵架上，但垂直放置層數應不多于三層，層與層之間不得裝設水平層間隔板，以保證散熱良好。上、中、下三層電容器的安裝位置要一致，名牌向外。
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2）安裝高壓電容器的鐵架成一排或兩排布置，排與排之間應留有巡視檢查的走道，走道寬度應不小于1.5m.
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3）高壓電容器組的鐵架必須設置鐵絲網(wǎng)遮攔，遮攔的網(wǎng)孔3～4cm2為宜。
4）高壓電容器外殼之間的距離，一般不應小于10cm；低壓電容器外殼之間的距離應不小于50mm。
5）高壓電容器室內，上下層之間的凈距不應小于0.2m；下層電容器底部與地面的距離應不小于0.3m。
6）每臺電容器與母線(xiàn)相連的接線(xiàn)應采用單獨的軟線(xiàn)，不要采用硬母線(xiàn)連接的方式，以免安裝或運行過(guò)程中對瓷套管產(chǎn)生應力造成漏油或損壞。
7）安裝時(shí)，電氣回路和接地部分的接觸面要良好。因為電容器回路中的任何不良接觸，均可能產(chǎn)生高頻振蕩電弧，造成電容器的工作電場(chǎng)強度增高和發(fā)熱損壞。
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8）較低電壓等級的電容器經(jīng)串聯(lián)后運行于較高電壓等級網(wǎng)絡(luò )中時(shí)，其各臺的外殼對地之間，應通過(guò)加裝相當于運行電壓等級的絕緣子等措施，使之可靠絕緣。
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9）電容器經(jīng)星形連接后，用于高一級額定電壓，且系中性點(diǎn)不接地時(shí)，電容器的外殼應對地絕緣。
10）電容器安裝之前，要分配一次電容量，使其相間平衡，偏差不超過(guò)總容量的5%。當裝有繼電保護裝置時(shí)還應滿(mǎn)足運行時(shí)平衡電流誤差不超過(guò)繼電保護動(dòng)作電流的要求。
11）對個(gè)別補償電容器的接線(xiàn)應做到：對直接啟動(dòng)或經(jīng)變阻器啟動(dòng)的感應電動(dòng)機，其提高功率因數的電容可以直接與電動(dòng)機的出線(xiàn)端子相連接，兩者之間不要裝設開(kāi)關(guān)設備或熔斷器；對采用星—三角啟動(dòng)器啟動(dòng)的感應式電動(dòng)機，最好采用三臺單相電容器，每臺電容器直接并聯(lián)在每相繞組的兩個(gè)端子上，使電容器的接線(xiàn)總是和繞組的接法相一致。
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12）對分組補償低壓電容器，應該連接在低壓分組母線(xiàn)電源開(kāi)關(guān)的外側，以防止分組母線(xiàn)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的自激磁現象。
13）集中補償的低壓電容器組，應專(zhuān)設開(kāi)關(guān)并裝在線(xiàn)路總開(kāi)關(guān)的外側，而不要裝在低壓母線(xiàn)上。
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電力電容器的運行
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（1）電容器的安全運行
電容器應在額定電壓下運行。如暫時(shí)不可能，可允許在超過(guò)額定電壓5%的范圍內運行；當超過(guò)額定電壓1.1倍時(shí)，只允許短期運行。但長(cháng)時(shí)間出線(xiàn)過(guò)電壓情況時(shí)，應設法消除。
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電容器應維持在三相平衡的額定電流下進(jìn)行工作。如暫時(shí)不可能，不允許在超過(guò)1.3倍額定電流下長(cháng)期工作，以確保電容器的使用壽命。
裝置電容器組地點(diǎn)的環(huán)境溫度不得超過(guò)40℃，24h內平均溫度不得超過(guò)30℃，一年內平均溫度不得超過(guò)20℃。電容器外殼溫度不宜超過(guò)60℃。如發(fā)現存在上述現象時(shí)，應采用人工冷卻，必要時(shí)將電容器組與網(wǎng)路斷開(kāi)。
（2）電容器相關(guān)參數的監控
1）溫度的監視。無(wú)廠(chǎng)家規定時(shí)，電容器的溫度一般應為-40℃～40℃，在電容器外殼粘貼示溫蠟片。運行中電容器溫度異常升高的原因包括：運行電壓過(guò)高（介損大）；諧波的影響（容抗小電流大）；合閘涌流（頻繁投切）；散熱條件惡化。
2）電壓的監視。應在額定電壓下運行，亦允許在1.05倍額定電壓運行，在1.1倍額定電壓運行不超過(guò)4小時(shí)。
3）電流的監視。應在額定電流下運行，亦允許在1.3倍額定電流下運行，電容器組三相電流的差別不應超過(guò)±5%。
（3）電容器的投入退出
當功率因數低于0.85，電壓偏低時(shí)應投入；當功率因數趨近于1且有超前趨勢，電壓偏高時(shí)應退出。
發(fā)生下列故障之一時(shí)，應緊急退出：①連接點(diǎn)嚴重過(guò)熱甚至熔化；②瓷套管閃絡(luò )放電；③外殼膨脹變形；④電容器組或放電裝置聲音異常；⑤電容器冒煙、起火或爆炸。
電力電容器組在接通前應用兆歐表檢查放電網(wǎng)絡(luò )。接通和斷開(kāi)電容器組時(shí)，必須考慮以下幾點(diǎn)：
1）當匯流排（母線(xiàn)）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)。
2）在電容器組自電網(wǎng)斷開(kāi)后1分鐘內不得重新接入，但自動(dòng)重復接入情況除外。
3）在接通和斷開(kāi)電容器組時(shí)，要選用不能產(chǎn)生危險過(guò)電壓的斷路器，并且斷路器的額定電流不應低于1.3倍電容器組的額定電流。
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電力電容器的維護
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（1）操作電容器時(shí)的注意事項
1）正常情況下，全站停電操作，應先拉開(kāi)電容器斷路器，后拉開(kāi)各出線(xiàn)斷路器；恢復送電時(shí)，順序相反。
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2）事故情況下，全站停電后，必須將電容器的斷路器拉開(kāi)。
3）并聯(lián)電容器組斷路器跳閘后，不準強送電；熔絲熔斷后，未查明原因前，不準更換熔絲送電。
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4）并聯(lián)電容器組，禁止帶電荷合閘；再次合閘時(shí)，必須在分閘3分鐘后進(jìn)行。
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5）裝有并聯(lián)電阻的斷路器不準使用手動(dòng)操作機構進(jìn)行合閘。
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6）高壓電容器組外露的導電部分，應有網(wǎng)狀遮攔，進(jìn)行外部巡視時(shí)，禁止將運行中電容器組的遮攔打開(kāi)。
7）任何額定電壓的電容器組，禁止帶電荷合閘，每次斷開(kāi)后重新合閘，須在短路三分鐘后（即經(jīng)過(guò)放電后少許時(shí)間）方可進(jìn)行。
8）更換電容器的保險絲，應在電容器沒(méi)有電壓時(shí)進(jìn)行。故進(jìn)行前，應對電容器放電。
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（2）故障處理
1）當電容器噴油、爆炸著(zhù)火時(shí)，應立即斷開(kāi)電源，并用砂子或干式滅火器滅火。
2）電容器的斷路器跳閘，而熔絲未熔斷。應對電容器放電3分鐘后，再檢查斷路器、電流互感器、電力電纜及電容器外部情況。若未發(fā)現異常，則可能是由于外部故障或電壓波動(dòng)所致，可以試投，否則應進(jìn)一步對保護做全面的通電試驗。
3）當電容器的熔絲熔斷后，應向值班調度員匯報，取得同意后，再切斷電源并對電容器放電后，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測極間及極對地的絕緣電阻值。如未發(fā)現故障跡象，可換熔絲繼續投入運行。如經(jīng)送電后熔絲扔熔斷，則應退出故障電容器。
4）處理故障電容器應先斷開(kāi)電容器的斷路器，拉開(kāi)斷路器兩側的隔離開(kāi)關(guān)。由于電容器組經(jīng)放電電阻放電后，可能部分殘存電荷一時(shí)放不完，仍應進(jìn)行一次人工放電。放電時(shí)先將接地線(xiàn)接地端接好，再用接地棒多次對電容器放電，直至無(wú)放電火花及放電聲為止。盡管如此，在接觸故障電容器前，還應戴上絕緣手套，先用短路線(xiàn)將故障電容器兩極短接，然后手動(dòng)拆卸和更換。
3）電容器日常巡視的主要項目
1）監視運行電壓、電流、溫度、
2）外殼有無(wú)膨脹、滲漏油，附屬設備是否完后。
3）內部有無(wú)異音。
4）熔絲是否熔斷，放電裝置是否良好。
5）各處接點(diǎn)有無(wú)發(fā)熱及小火花放電。
6）套管是否清潔完整，有無(wú)裂紋、閃絡(luò )現象。
7）引線(xiàn)連接處有無(wú)松動(dòng)、脫落或斷線(xiàn)，母線(xiàn)各處有無(wú)燒傷、過(guò)熱現象。
8）室內通風(fēng)、外殼接地線(xiàn)是否良好。
9）電容器組繼電保護運行情況.
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