電力電容器的工作原理及應用

時間：2023-08-15 09:08:20     來源：www.bdhuanzheng.com     作者：     瀏覽次數(shù)：270次

電力電容器，用于電力系統(tǒng)和電工設備的電容器。任意兩塊金屬導體，中間用絕緣介質隔開，即構成一個電容器。電容器電容的大小，由其幾何尺寸和兩極板間絕緣介質的特性來決定。當電容器在交流電壓下使用時，常以其無功功率表示電容器的容量，單位為乏或千乏。本期專題將詳細介紹電力電容器的分類、原理、安裝及運行維護等問題。

并聯(lián)電容器是一種無功補償設備，并聯(lián)在線路上，其主要作用是補償系統(tǒng)的無功功率，提高功率因數(shù)，從而降低電能損耗、提高電壓質量和設備利用率。串聯(lián)電容器主要用于補償電力系統(tǒng)的電抗，常用于高壓系統(tǒng)。

電力電容器按安裝方式可分為戶內(nèi)式和戶外式兩種；按其運行的額定電壓可分為低壓和高壓兩類；按其相數(shù)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。原稱移相電容器。主要用于補償電力系統(tǒng)感性負荷的無功功率，以提高功率因數(shù)，改善電壓質量，降低線路損耗。

2）串聯(lián)電容器。串聯(lián)于工頻高壓輸、配電線路中，用以補償線路的分布感抗，提高系統(tǒng)的靜、動態(tài)穩(wěn)定性，改善線路的電壓質量，加長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程中和斷開時均勻，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(tǒng)中，以提高功率因數(shù)，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。

8）標準電容器。用于工頻高壓測量介質損耗回路中，作為標準電容或用作測量高壓的電容分壓裝置。

電力電容器的基本結構包括：電容元件、浸漬劑、緊固件、引線、外殼和套管。

額定電壓在1kV以下的稱為低壓電容器，1kV以上的稱為高壓電容器，都做成三相、三角形連接線，內(nèi)部元件并聯(lián)，每個并聯(lián)元件都有單獨的熔絲；高壓電容器一般都做成單相，內(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，用復合薄膜絕緣。電容器內(nèi)衣絕緣油（礦物油或十二烷基苯等）作浸漬介質。

（1）電容元件用一定厚度和層數(shù)的固體介質與鋁箔電極卷制而成。若干個電容元件并聯(lián)和串聯(lián)起來，組成電容器芯子。在電壓為10kV及以下的高壓電容器內(nèi)，每個電容元件上都串有一熔絲，作為電容器的內(nèi)部短路保護。當某個元件擊穿時，其他完好元件即對其放電，使熔絲在毫秒級的時間內(nèi)迅速熔斷，切除故障元件，從而使電容器能繼續(xù)正常工作。

（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。

（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。接線端子從出線瓷套管中引出。

（1）串聯(lián)電容器的作用

1) 提高線路末端電壓。串接在線路中的電容器，利用其容抗xc補償線路的感抗xl，使線路的電壓降落減少，從而提高線路末端(受電端)的電壓，一般可將線路末端電壓最大可提高10%～20%。

2) 降低受電端電壓波動。當線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，串聯(lián)電容器能消除電壓的劇烈波動。這是因為串聯(lián)電容器在線路中對電壓降落的補償作用是隨通過電容器的負荷而變化的，具有隨負荷的變化而瞬時調節(jié)的性能，能自動維持負荷端(受電端)的電壓值。

3) 提高線路輸電能力。由于線路串入了電容器的補償電抗xc，線路的電壓降落和功率損耗減少，相應地提高了線路的輸送容量。

4) 改善了系統(tǒng)潮流分布。在閉合網(wǎng)絡中的某些線路上串接一些電容器，部分地改變了線路電抗，使電流按指定的線路流動，以達到功率經(jīng)濟分布的目的。

5) 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。線路串入電容器后，提高了線路的輸電能力，這本身就提高了系統(tǒng)的靜穩(wěn)定。當線路故障被部分切除時(如雙回路被切除一回、但回路單相接地切除一相)，系統(tǒng)等效電抗急劇增加，此時，將串聯(lián)電容器進行強行補償，即短時強行改變電容器串、并聯(lián)數(shù)量，臨時增加容抗xc，使系統(tǒng)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(tǒng)的動穩(wěn)定。

（2）并聯(lián)電容器的作用并聯(lián)電容器并聯(lián)在系統(tǒng)的母線上，類似于系統(tǒng)母線上的一個容性負荷，它吸收系統(tǒng)的容性無功功率，這就相當于并聯(lián)電容器向系統(tǒng)發(fā)出感性無功。

因此，并聯(lián)電容器能向系統(tǒng)提供感性無功功率，系統(tǒng)運行的功率因數(shù)，提高受電端母線的電壓水平，同時，它減少了線路上感性無功的輸送，減少了電壓和功率損耗，因而提高了線路的輸電能力。

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