低压电力网功率补偿—电容器

电力电容器是电力系统中经常使用的元件，它的主要作用是并联在电路上以提高电路的功率因数，安装电容器能改善电能质量，降低电路上的电能损耗，提高供电设备的利用率。

一、电力电容器补偿原理与计算

1.结构和型号

电容器由外壳和内芯组成。外壳用密封钢板焊接而成。外壳上装有出线绝缘套管、吊攀和接地蜾钉，内芯由一些电容元件串、并联组成。电容元件用铝箔制作电极，用复合绝缘膜作为绝缘介质。

电容器内以绝缘油作为浸渍介质。有的电容器内部还装有熔丝和放电电阻，用来使已击穿的电容器自动退出运行或停止运行后自动放电到安全电压。

电力电容器的型号含义如下：

电容器的额定电压多为0.4KV和10.5KV，也有0.23KV、0.525KV、6.3KV等额定电压的产品。当前普遍采用的低压并联补偿电容器是金属化聚丙烯膜电力电容器，它是一种自愈式并联电容器。具有耐压强度高，机械强度、化学稳定性、耐热性及电老化性能都比较好的优点。容量范围从0.5k~lOOkvar，有单相、三相结构，可选择使用。

2.补偿原理

在电力系统中，电动机及其他有线圈的设备统称“感性负载”，感性负载除从电路中取得—部分电流作功外，还要从电路上消耗一部分不作功的电感电流。这就使得电路上的电流要额外地加大一些。功率因数cosΦ就是用来衡量这一部分不作功的电流的。当电感电流为零时，功率因数等于1；当电感电流所占比例逐渐增大时，功率因数逐渐下降。显然，功率因数越低，电路额外负担越大，电动机、电力变压器及配电装置的额外负担也较大。这除了降低电路及电力设备的利用率外，还会增加电路上的功率损耗、增大电压损失、降低供电质量。因此，应当采取措施提髙功率因数。提高功率因数最方便的方法是在感性负载的两端并联适当容量的电容器，产生电容电流抵消电感电流，将不作功的所谓无功电流减小到一定的范围以内。

补偿用电力电容器可以安装在高压边，或者安装在低压边；可以集中安装，也可以分散安装。

3.补偿容量计算

(1)利用公式进行计算。对于一个感性负载系统，若已知其负载的有功功率P(kW)，以及感性负载两端并联电容前后的功率因数COSΦ1，和cosΦ2，则可按下式直接求得补偿容量Q(kvar)，即

(2)利用査表求补偿容量。可根据表4-8可査出每lKW有功功率所需补偿容量(kvar/kW)。

二、电力电容器的安装与接线

1.电容器安装

电容器所在环境温度不应超过40℃，周围空气相对湿度不应大于80%，海拔高度不应超过1000m；周围不应有腐蚀性气体或蒸汽，不应有大量灰尘或纤维；所安装环境应无易燃、易爆、危险品或强烈震动。

电容器室应有良好的通风。

总油量300kg以上的髙压电容器应安装在单独的防爆室内；总油量300kg以下的高压电容器和低压电容器应安装在有防爆墙的隔间内或有隔板的隔间内。

电容器应避免阳光直射。

电容器分层安装时层与层之间不得有隔板，以免阻碍通风；电容器之间的距离不得小于50mm；下层之间的净距不应小于20cm；下层电容器底面对地高度不宜小于30cm。电容器铭牌应面向通道。

电容器外壳和钢架必须采取接地的措施。

电容器应有合格的放电装置。

总容量60kvar及以上的低压电容器组应装电压表。

2.电容器的接线

三相电容器内部一般为三角形接线；单相电容器应根据其额定电压和电路的额定电压确

定接线方式；电容器额定电压与电路线电压相符时，应采用三角形接线；电容器额定电压与电路相电压相符时，应采用星形接线。

为了使补偿效果最佳，应将电容器分成若干组分别接向电容器母线。每组电容器应能分别控制、保护和放电。电容器的几种基本接线方式如图4-27所示。

应该指出，电容器采用三角形连接时，任一电容器击穿短路时，将造成三相电路的两相短路，很大的短路电流有可能引起电容器爆炸，这对高压电容器是非常危险的。因此，GB50053-94《10kV及以下变电所设计规范》规定：高压电容器组宜接成中性点不接地星形，容量较小时（45kvar及以下）宜接成三角形，即低压电容器组应接成三角形。

三、电容器安全运行

电力电容器是充油设备，安装、运行或操作不当都可能着火，也可能发生爆炸，电容器的残留电荷还可能对人身安全构成直接威胁。因此，电容器的安全运行有很重要的意义。

1.电容器运行参数

电容器运行中电流不应长时间超过电容器额定电流的1.3倍，电压不应长时间超过电容器额定电压的1.1倍。电容器使用环境温度不得超出规定的数值（一般为-40℃+40℃）。

电容器各接点应保持良好，不得有松动或过热迹象；套管应清洁，不得有放电痕迹；外壳不应有明显变形，不应有漏油痕迹。

2.电容器投入或退出

正常情况下，应根据电路上功率因数的高低和电压的高低投入或退出并联电容器。当功率因数低于0.9，且电压偏低时，应投入电容器组；当功率因数趋近于1，且有超前趋势电压偏高时，应退出电容器组。

当运行参数异常.，超出电容器的工作条件时，应退出电容器组。如果电容器三相电流明显不平衡，也应退出运行，进行检査。

当发生连接点严重过热甚至溶化，瓷套管严重闪络放电，电容器外壳严重膨胀变形，电容器或其放电装置发出严重异常声响，电容器爆破，电容器起火、冒烟时，电容器组应紧急退出运行。

3.电容器操作

进行电容器操作应注意以下几点：

(1)正常情况下全站停电操作时，应先拉开电容器的开关，后拉开各路出线的开关；正常情况下全站恢复送电时，应先合上各路出线的开关，后合上电容器的开关。

(2)全站事故停电后，应拉开电容器的开关。

(3)电容器断路器跳闸后不得强行送电；熔丝熔断后，在査明原因之前不得更换熔丝送电。

(4)不论是高压电容器还是低压电容器，都不允许在其带有残留电荷的情况下合闸，否则，可能产生很大的电流冲击。电容器重新合闸前，至少应放电3min。

(5)为了修理检査的需要，电容器断开电源后、工作人员接近之前，必须用可携带的专门放电负载进行人工放电。

4.电容器保护

低压电容器组总容量不超过lOOkvar时，可用交流接触器、刀开关、熔断器或刀熔开关保护和控制；总容量在lOOkvar以上时，应采用低压断路器保护和控制。

低压电容器用熔断器保护时，单台电容器可按电容器额定电流的1.5倍~2.5倍选用熔体的额定电流；多台电容器可按电容器额定电流之和的1.3倍~1.8倍选用熔体的额定电流。

5.电容器故障判断及处理

(1)渗漏油。渗漏油主要由于产品质量不高或运行维护不当造成。外壳轻度渗油时，应将渗油处除诱、补焊、涂漆、予以修复；严重渗漏油时应予更换。

(2)外壳膨胀。主要由电容器内部分解出气体或内部部分元件击穿造成。外壳明显膨胀应更换电容器。

(3)温度过髙。主要由过电流(电压过高或电源有谐波)或散热条件差造成，也可能由介质损耗增大造成。应严密监视，査明原因，进行有针对性的处理。如不能有效地控制过高的温度，则应退出运行；如是电容器本身的问题，应予更换。

(4)套管闪络放电。主要由套管脏污或套管缺陷造成。如套管无损坏，放电仅由脏污造成，应停电清扫，擦净套管；如套管有损坏，应更换电容器。处理工作应在停电时进行。

(5)异常声响。异常声响由内部故障造成。异常声响严重时，应立即退出运行，并停电更换电容器。

(6)电容器爆破。由内部严重故障造成。应立即切断电源，处完现场后更换电容器。

(7)熔丝溶断。如电容器溶丝熔断，不论是高压电容器还是低压电容器，均应查明原因，并进行适当处理后再投人运行。否则，可能产生很大的冲击电流。