電力電容器是無源電子元件，用于電力系統(tǒng)和電工設(shè)備的電容器。它們由被稱為電介質(zhì)的絕緣材料隔開的兩個導(dǎo)電板組成。多層電介質(zhì)提供出色的溫度穩(wěn)定性和頻率特性。也可以使用單層電介質(zhì)。電容是一種能量存儲能力的量度，通常表示為C = KA/D，單位為乏或千乏;其中A是電極的面積，D是它們的間距，而K是電極之間電介質(zhì)的函數(shù)。本文將介紹其的作用、結(jié)構(gòu)、分類。
電力電容器
1.電力電容器作用
1.1串聯(lián)電容器作用
(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(dāng)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(diào)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(yīng)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(luò)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(dāng)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。
1.2并聯(lián)電容器作用
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(dāng)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。
2.電力電容器的結(jié)構(gòu)
電力電容器的基本結(jié)構(gòu)包括：電容元件、浸漬劑、緊固件、引線、外殼和套管。結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
圖1 電力電容器結(jié)構(gòu)圖
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(fù)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(zhì)。
2.1電容元件
用一定厚度和層數(shù)的固體介質(zhì)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(dāng)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。電容元件的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 電容元件結(jié)構(gòu)
2.2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。浸漬劑應(yīng)具有高介電強度、高介電常數(shù)、良好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性以及足夠的粘度以有效傳導(dǎo)熱量。傳統(tǒng)上使用具有高芳烴含量的礦物油。然而，由于它們具有高氣體吸收能力、高介電強度和介電常數(shù)，它們已被各種合成油如二異丙基萘(DIPN)、單異丙基聯(lián)苯(MIPP)和苯基二甲苯(PXE)所取代。浸漬劑一般有礦物油、氯化聯(lián)苯、SF6氣體等。
2.3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(cè)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(cè)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。
3.電力電容器的規(guī)格型號
通常電力電容器型號是由“字母部分”和“數(shù)字部分”組成。型號含義如圖3所示。
圖3 規(guī)格型號圖
3.1字母部分的含義
(1)使用產(chǎn)品屬性表示
系列代號：A代表濾波型電力電容器，B代表并聯(lián)電力電容器。
填充介質(zhì)：Z代表油式、植物油，S代表半干式、微晶石蠟，K代表干式、硅油。
極間介質(zhì)：MJ代表金屬化膜
(2)使用公司代號表示
這類電容器的字母部分無特殊含義，只為了區(qū)分電容器廠家。如施耐德為BLRCS，ABB為CLMD和Qcap，庫克庫伯CKKB，諾企DL2D和SL2D等等。
3.2數(shù)字部分的含義
電力電容器型號的數(shù)字部分依次為額定電壓、額定容量、相數(shù)。如480-30-3是額定電壓為480V、額定容量為30Kvar的三相電容器。部分電力電容器型號后面會有其他代號，具體以廠家為準。
4.電力電容器的分類
電力電容器按用途可分為8種：
①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。
②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。
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電熱電容器。用于頻率為40～24000赫的電熱設(shè)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。
⑤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。
⑥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(zhì)量，降低線路損耗。
⑦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(zhì)量，加長送電距離和增大輸送能力。
⑧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。
斷路器電容器
5.電力電容器的安裝要求
5.1安裝環(huán)境要求
(1)電力電容器應(yīng)安裝在無腐蝕性氣體、無蒸汽，沒有劇烈震動、沖擊、爆炸、易燃等危險的場所。電容器的防火等級不低于二級。
(2)裝于戶外的電容器應(yīng)防止日光直接照射。
(3)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℃。
(4)電容器室裝設(shè)通風(fēng)機時，出風(fēng)口應(yīng)安裝在電容器組的上端。進、排風(fēng)機宜在對角線位置安裝。
(5)電容器室可采用天然采光，也可用人工照明，不需要裝設(shè)采暖裝置。
(6)高壓電容器室的門應(yīng)向外開。
5.2安裝技術(shù)要求
(1)為了節(jié)省安裝面積，電力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，名牌向外。
(2)安裝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，走道寬度應(yīng)不小于1.5m.
(3)電力電容器組的鐵架必須設(shè)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(yīng)小于10cm;低壓電容器外殼之間的距離應(yīng)不小于50mm。
(5)在電容器室內(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。
(6)每臺電容器與母線相連的接線應(yīng)采用單獨的軟線，不要采用硬母線連接的方式，以免安裝或運行過程中對瓷套管產(chǎn)生應(yīng)力造成漏油或損壞。
(7)安裝時，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強度增高和發(fā)熱損壞。
(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，其各臺的外殼對地之間，應(yīng)通過加裝相當(dāng)于運行電壓等級的絕緣子等措施，使之可靠絕緣。
(9)電容器經(jīng)星形連接后，用于高一級額定電壓，且系中性點不接地時，電容器的外殼應(yīng)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，偏差不超過總?cè)萘康?%。當(dāng)裝有繼電保護裝置時還應(yīng)滿足運行時平衡電流誤差不超過繼電保護動作電流的要求。
(11)對個別補償電容器的接線應(yīng)做到：對直接啟動或經(jīng)變阻器啟動的感應(yīng)電動機，其提高功率因數(shù)的電容可以直接與電動機的出線端子相連接，兩者之間不要裝設(shè)開關(guān)設(shè)備或熔斷器;對采用星—三角啟動器啟動的感應(yīng)式電動機，最好采用三臺單相電容器，每臺電容器直接并聯(lián)在每相繞組的兩個端子上，使電容器的接線總是和繞組的接法相一致。
(12)對分組補償?shù)蛪弘娙萜鳎瑧?yīng)該連接在低壓分組母線電源開關(guān)的外側(cè)，以防止分組母線開關(guān)斷開時產(chǎn)生的自激磁現(xiàn)象。
(13)集中補償?shù)牡蛪弘娙萜鹘M，應(yīng)專設(shè)開關(guān)并裝在線路總開關(guān)的外側(cè)，而不要裝在低壓母線上。
電力電容器安裝
6.電力電容器的相關(guān)問題
6.1電容器是做什么用的?
電容器，用于儲存電能的裝置，由兩個靠近且彼此絕緣的導(dǎo)體組成。這種存儲設(shè)備的一個簡單例子是平行板電容器。
6.2電力電容器能用多久?
電解電容器制造商指定了最高額定環(huán)境溫度下的設(shè)計壽命，通常為105°C。這種設(shè)計壽命可以從1,000小時到10,000小時或更長不等。
6.3哪些設(shè)備使用電容器?
電容器是各種電子系統(tǒng)中必不可少的組件，包括智能手機、家用電器、電動汽車和醫(yī)療設(shè)備等。
6.4購買電容器時應(yīng)注意什么?
購買電容器應(yīng)該考慮的重要事項有：一個主要關(guān)鍵是檢查電介質(zhì)類型;二是確保電容器有足夠的工作電壓，正常電壓不超過工作電壓的60%。
6.5高頻用什么電容?
云母電容器。云母電容器具有與之相關(guān)的低電阻和電感元件。因此，它們具有高Q因子，并且由于高Q因子，它們的特性大多與頻率無關(guān)，這使得該電容器可以在高頻下工作。
總結(jié)
以上就是電力電容器的作用與規(guī)格型號，還有結(jié)構(gòu)、分類等的介紹了。目前電力電容器主要應(yīng)用領(lǐng)域有：工廠配電系統(tǒng)、居民小區(qū)配電系統(tǒng)、市政商業(yè)建筑、交通隧道配電系統(tǒng)、箱變、成套柜、戶外配電箱。
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