(一)电容器的类型和用途

并联电容器主要用于补偿感性无功功率以改善功率因数。

按其结构和使用材料分,并联电容器有浸渍剂型、金属化膜型、密集型、并联补偿成套装置、高压并联电容器柜、低压并联电容器柜等。

1.浸渍剂型并联电容器

浸渍剂型并联电容器主要由箱壳和芯子组成。箱壳用薄钢板密封焊接制成。芯子由元件、绝缘件和紧箍件组成整体,并根据不同的电压等级,可将元件进行适当的串联与并联。适用于频率为50Hz的交流电力系统,作为提高系统的功率因数用。

2.金属化膜式电容器

金属化膜式电容器由芯子、过压力保护装置、箱壳三部分组成。芯子中的三相电容器单元可根据不同的规格要求分别连接成全并形、三角形和星形,每相电容器单元两端均并接放电电阻。过电压保护装置串联在芯子和线路端子之间,并固定在箱壳内壁上。线路端子设在箱壳顶部,安装脚和接地端子设在箱壳底部。

图4-40　跌落式熔断器的时间-电流特性

(a)T形熔丝;(b)K形熔丝

金属化膜式电容器采用金属化聚丙烯薄膜作为电极和介质,具有自愈性,并同时具有质量轻、体积小、损耗低等优点、电容器内部装有过压力保护装置和放电电阻,能提高其安全性和可靠性。它适用于工频额定电压为690V及以上的交流电力系统中与负载并联,以提高系统的功率因数。

3.密集形并联电容器

密集形并联电容器有单相和三相两种结构型式。主要由内部单元电容器、框架、箱体和出线套管组成。

密集形电容器将多个单元电容器组合在一个箱体内。与普通构架式电容器相比,它具有占地面积小、安装方便、运行维护工作量小等优点。

(二)电容器容量选择

并联电容器的无功补偿原理如图4-41所示。

图4-41　并联电容器的无功补偿作用

(a)电路图;(b)相量图

以图4-41(a)所示电路为例。原有RL电路对应功率因数cosφ1,现并联电容C后,电路的功率因数改为cosφ,计算C值。

从图4-41(b)相量图中可以看出

因为　IC=U/XC=ωCU

则

功率因数从cosφ1提高到cosφ时并联电容的容量

变电所里的电容器安装容量,应根据本地区电网无功规划以及国家现行标准《电力系统电压和无功电力技术导则》(SD325—89)和《供电营业规则》的规定计算后确定。当不具备设计计算条件时,电容器安装容量可按变压器的10%～30%确定。

(三)电容器接线方式及其保护(www.daowen.com)

1.并联电容器组的基本接线

并联电容器组的基本接线分为星形(Y)、三角形(Δ)两种。经常采用的还有星形(Y)派生出的双星形接线。并联电容器量组的接线类型如图4-42所示。

2.并联电容器组每相内部接线方式

当单台并联电容器的额定电压不能满足电网正常工作电压要求时,需由两台或多台并联电容器串联后达到电网正常工作电压的要求;为达到要求的补偿容量,又需要用若干台电容并联才能组成并联电容器组。并联电容器组每相内部的接线方式如图4-43所示。

图4-42　并联电容器组接线类型

(a)星形(Y);(b)三角形(Δ);(c)双星形(双Y);(d)双三角形(双Δ)

图4-43　并联电容器组每相接线方式

(a)先并后串(有均压线)接线方式;(b)先串后并(无均压线)接线方式FU—单台保护熔断器;C—单台电容器;M—电容器组中电容器并联台数;N—电容器组中电容器串联段数

3.并联电容器组保护

(1)保护的设置。根据一次接线方式的不同,电容器通常采用内部熔丝或外部熔断器来保护。低压电容器芯子内部元件具有熔丝保护,运行安全,故障少。高压电容器则采用外部快速熔断器来保护。另外,对高压电容器组,还可采用电压纵差、开口三角零序电压,或中性点不平衡电流等方法来保护。

(2)保护熔丝的选择。熔断器的额定电压不应低于被保护电容器的电压,断流量不低于电容器的短路故障电流。熔断器的额定电流一般为电容器额定电流的1.5～2.5倍。

(四)电容器的运行

1.电容器的接通和断开

(1)电容器组在接通前应用绝缘电阻表检查放电网络。

(2)接通和断开电容器组时,必须考虑以下几点。

1)当汇流排(母线)上的电压超过1.1倍电压最大允许值时,禁止将电容器组接入电网。

2)在电容器组自电网断开后1min内不得重新接入,但自动重复接入情况除外。

3)在接通和断开电容器组时,要选用不能产生危险过电压的断路器,并且断路器的额定电流不应低于1.3倍电容器组的额定电流。

2.电力电容器的放电

(1)电容器每次从电网中断开后,应该自动进行放电。其端电压迅速降低,不论电容器额定电压是多少,在电容器从电网上断开30s后,其端电压应不超过65V。

(2)为了保护电容器组,自动放电装置应装在电容器断路器的负荷侧,并经常与电容器直接并联(中间不准装设断路器、隔离开关和熔断器等)。具有非专用放电装置的电容器组,例如:对于高压电容器用的电压互感器,对于低压电容器用的白炽灯泡,以及与电动机直接连接的电容器组,可以不另装放电装置。使用灯泡时,为了延长灯泡的使用寿命,应适当地增加灯泡的串联数。

(3)在接触自电网断开的电容器的导电部分前,即使电容器已经自动放电,还必须用绝缘的接地金属杆短接电容器的出线端,进行单独放电。

3.电力电容器组倒闸操作注意事项

(1)在正常情况下,全站停电操作时,应先断开电容器组断路器后,再拉开各路出线断路器。恢复送电时应与此顺序相反。

(2)事故情况下,全站无电后,必须将电容器组的断路器断开。

(3)电容器组断路器跳闸后不准强送电。保护熔丝熔断后,未经查明原因之前,不准更换熔丝送电。

(4)电容器组禁止带电荷合闸。电容器组再次合闸时,必须在断路器断开3min之后才可进行。