一、高压电容器的用途和型号

(一)无动功率和提高功率因数的意义

   大部分电力线路为感性电路，这种电路也称为滞后电路，即线路中的总电流滞后于总电压一个角度为功率因数角，它的余弦( eos p)就是功率因数，它在数值上等于有功功辜和视在功率的比值。

   由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，当用电企业cos p越小，则所需要的无功功率越大，其视在功率也越大。为满足用电的需要，供电线路和变压器的容量也越大。

   全国供用电规则规定了在电网高峰负荷时，用户的功率因数应达到的标准是：高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数应为0.90 以上；其他100 kVA(kW)及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数为0.85以上；农业用电，功率因数为0.80以上。

   凡功率因数不能达到上述规定的新用户，供电部门可拒绝供电。

(二）无功功率补偿的基本原理

   把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路中，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时，容性负荷吸收能量，能量在两种负荷之间互相交换。这样，感性负荷所吸收的无功功率可在容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是无功功率补偿的基本原理。

   如图5-27所示为电容补偿电压电流相位关系图，纯电阻电路电流IR与电压U同相位；纯电容电路电流Ic超前电压U90° ；纯电感电路电流IL滞后电压U90°。

(三）高压电容器的用途

   电力电容器作为补偿装置有两种方法：串联补偿和并联补偿。串联补偿是把电容器直接串联到高压输电线路上，以改善输电线路参数，降低电压损失，提高其输送能力，降低线路损耗。这种补偿方法的电容器称作串联电容器，应用于高压远距离输电线路上，用电单位很少采用。并联补偿是把电容器直接与被补偿设备并联到同一电路上，以提高功率因数。这种补偿方法所用的电容器称作并联电容器，用电企业都采用这种补偿方法。

   采用并联补偿电容器进行无功补偿主要作用有：

   (1) 补偿无功功率，提高功率因数。

   (2) 提高设备出力。

   (3) 降低功率损耗和电能损失。

   (4) 改善电压质量。

   并联电容器的补偿形式应以无功功率就地平衡为原则。安装电容器进行无功功率补偿时，可采取集中、分散或个别补偿3种形式。

   (1) 集中补偿: 是把电容器组集中安装在变配电所的一次或二次侧的母线上。

   (2) 分散补偿: 是将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路的出线上，它可与工厂部分负荷的变动同时投入或切除。

   (3) 个别补偿: 是对单台用电设备所需无功就近补偿的办法，把电容器直接接到单台用电设备的同一个电气回路，用同一台开关控制，同时投入运行或断开。

(四）高压电容器的型号

   高压电容器的铭牌包含型号、电容值、额定频率及内部接线等。

   高压电容器的型号由文字和数字部分组成，一般按如下方式排列：

   文字—数1—数2—数3—文1—文2

   第一位文字说明电容器的特征，如: Y—移相，B—并联，C—串联。第二位文字说明液体介质材料种类，如: Y—矿物油，W—十二烷基苯，F—二芳基乙烷，C—苯基硅油；或者固体介质材料种类，如: F—纸、薄膜复合介质，M—全聚丙烯薄膜，无标记——全电容器纸。文字后面的数1，表示额定电压， kV；数2表示单台容量， kvar；数3表示相别，“3”表示三相，“1"表示单相。数字后面文1如有文字W表示户外型，如无标记表示户内；文2有文字R表示内有熔丝，TH表示湿热型。

二、高压电容器结构

   如图5-29所示为并联电容器的结构图。油浸纸绝缘介质电容器的钢质外壳内装有电容元件，这些电容元件是由薄铝箱作为两极，中间隔以极薄的固体介质卷绕成单元的电容元件。高压电容器芯子的电容元件接成串联，其内部可根据需要接成单相或三相。

1—出线套管；2—出线连接管；3—连接片；4—元件；5—出线连接片固定板；6—组间绝缘；7—夹板；8—紧箍；9—外壳；10—封口盖

三、高压电容器安全运行

(一)  电容器组的运行标准

   (1)允许过电压。在运行中，由于倒闸操作、电压调整、负荷变化等原因可能引起电力系统过电压。电容器组允许在其1.1倍额定电压下长期运行。

   (2)允许过电流。电容器组允许在其1.3倍额定电流下长期运行。

   (3)允许温升。电容器组允许温升一般按厂家的规定确定，若厂家无规定时，一般为-40~+40 ℃(金属化膜电容器为-40~+50 ℃)。

(二）电容器组的操作

   (1)正常情况下的操作。电容器组在正常情况下的投入或退出运行，应根据系统无功负荷电流和负荷功率因数以及电压情况来决定。电容器组的投入应在所有负荷都投入之后进行，停电操作时应先退出电容器组，再退出有关各馈出负荷。

   (2)异常情况下的操作。发生下列情况之一时,电容器组应立即退出运行:

   ①电容器组母线电压超过电容器组额定电压1.1倍以及通过电容器组的电流超过电容器组额定电流的1.3倍。

   ② 电容器油箱外壳最热点及电容器周围环境温度超过规定的允许值。

   ③电容器连接线接点严重过热或熔化。

   ④电容器内部或放电装置有严重异常响声。

   ⑤电容器外壳有较明显异形膨胀。

   ⑥套管发生严重放电闪络。

   ⑦喷油起火或油箱爆炸。

   (3)禁止带电荷合闸操作。电容器组每次拉闸之后，必须通过放电装置随即进行放电，待电荷消失后再合闸。运行中的电容器组退出运行后需再次投入运行时，必须在断开3 min后进行。

(三）电容器组的保护

   为保证电容器组能够安全可靠工作，根据现场实际需要，可设置以下保护装置。

    (1)电容器单台熔丝保护。在每台电容器上都装有单独的熔断器，可避免电容器内部故障击穿短路时油箱爆炸，并使邻近电容器不受波及和影响。

    熔断器选择原则有以下三点:

    ①电容器在最大长期允许电流下运行不熔断。

    ②当电容器内部元件击穿1/2~2/3时能够熔断，而全部击穿短路时则应迅速熔断。

    ③在合闸涌流下不应熔断。

   对单台电容器的熔丝保护: IFu=(1.5~2.5)ICN

   电容器组的熔丝保护: IFu=(1.3~1.8)ICN

   式中，IFu为熔丝或熔管的额定电流；ICN为电容器的额定电流。

   (2)过电流保护。过电流保护主要是防止短路故障扩大和防止过负荷的保护装置，当电容器组发生母线短路故障和讨角荷超过规定的分许值时，动作于开关跳闸。

   (3)过电压保护。过电压保护是防止运行系统过电压危害电容器组安全的保护装置，其整定值一般为1.2倍的额定电压，动作于开关跳闸，这种保护动作一般带有一定的延迟时间。

   (4)低电压保护。低电压保护主要是防止空载变压器与电容器组同时合闸时，产生的工频过电压和振荡过电压对电容器的危害。当运行母线电压降低到额定值的60%左右时，低电压保护动作于开关跳闸(称为无压释放)，可避免变配电所事故停电后再恢复送电的同时合闸造成过电压。

   (5)不平衡电压保护。电容器发生故障以后，熔断器熔断,将故障电容器切除，引起三相电容值不平衡而产生电压不平衡来启动继电器，动作于开关跳闸。

   (6)不平衡电流保护。这种保护方式是利用故障相电容器容抗减小后电流增加，用增加的电流值与正常相电流值之间的差电流来启动过电流继电器，动作于跳闸。

   (7)差动电流保护。无论电容器组采用星形或三角形结线，将每相分成两个支路，每条支路接一台电流互感器，其二次线圈按差动方式连接，当有一台电容器击穿短路，差电流即可使电流继电器启动。

(四）电容器组运行中的异常判断及处理

   1. 高压电容器组运行中的异常现象

   (1)渗漏油。造成高压电容器渗漏油的主要原因有：产品本身质量不良，运行维护不当，外皮生锈腐蚀等。

   (2)电容器外壳膨胀。出现这种故障征兆，应及时处理，避免故障蔓延扩大。

   (3)电容器温升过高。电容器长时间过电流或过电压运行，介质老化，通风条件差，都可能导致电容器温升过高。

   (4)电容器瓷瓶表面闪络放电。其主要原因是瓷绝缘有缺陷，表面脏污或潮湿。

   (5)声响异常。正常情况下电容器无任何运行声响，如发现有放电声或其他不正常声音，说明电容器内部有故障，应立即停止运行。

   (6)电容器爆破。在电容器内部元件发生极间或对外壳绝缘击穿故障时，与之并联的其他电容器对故障电容器释放很大的能量而使电容器爆炸甚至引起火灾。

2. 电容器组运行中的故障处理

   电容器应定期进行清洁、检查,测量电容值，及时处理不严重的闪络和渗漏油现象。遇有下列情况之一者，电容器应立即退出运行并进行检查或更换：电容器喷油或起火，外壳膨胀，瓷套管发生严重放电，闪络，有严重异常声响，连接部位严重过热或熔化。