电力电容器试验.

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1、电力电容器试验 Power Capacitors 电力电容器的分类和用途 电力电容器可分为电力电容器和电力电容器装置两大类， 电力电容器包括： 并联电容器：用于电力系统中无功补偿，补偿负荷的感性电 流，减小线路损耗， 调节无功平衡 交流滤波电容器：与滤波电抗器组成滤波回路，滤除系统系 统谐波。 串联电容器：串联于电力系统中，补偿线路电感，稳定系统 电压,提高输送容量。 耦合电容器：用于电力载波的高频通路。 直流滤波电容器：消除直流输电系统中，整流设备产生的纹 波或谐波。 断路器电容器：并于断路器断口上，均匀断口之间的电压。 电容器基础知识 防护电容器：用于35kV以下系统中，削弱系统的过电压。

2、 其他电容器（脉冲电容器；标准电容器；电热电容器；交流 电动机电容器；微波炉电容器；电力电子电容器；电容分 压器；） 电力电容器的分类和用途 电力电容器装置包括： 并联电容器装置：配置开关柜、控制器、串联电抗器、放 电线圈、避雷器等设备。 滤波电容器装置：配置开关柜、控制器、滤波电抗器、放 电线圈、避雷器等设备。可分为多个滤波支路。 串联电容器装置：可分为固定式补偿和可控补偿两种，用 于补偿线路的电感，缩短线路的距离，提高电压稳定性。 电容式电压互感器：用于电力系统电压的测量及保护。 其他成套装置：冲击电压发生器，冲击电流发生器，变压 器试验用电容塔，各种振荡回路等。 电容器基础知识 各种电容

3、器外形 基本结构及工艺 并联电容器及并补装置 目前电力系统应用最多的是由并联电容器组成的并联补偿 装置。是电力系统中重要的无功补偿设备，用以补偿系统 的容性无功，提高功率因数，降低系统损耗，支撑系统电 压。 并补装置应用于输电系统和配电系统。在输电系统中，无 功补偿装置的配置容量按变压器容量的1530%配置，主 要安装于变压器的第三绕组，有35和66kV等级。现在也 有在110和220kV直接补偿的。配电系统直接装在用户侧 ，按功率因数要求配置。 对于滤波电容器，主要用于滤除谐波，同时具有无功补偿 的作用。电容器单元和并联电容器相同。 讲座以并联电容器合并补装置为主。并联电容器又可分为 低压电

4、容器和高压电容器；按介质结构可分为油式和干式 。我们以油浸高压电容器为主。 并联电容器的基本结构及工艺 电容器的种类很多，图 示为应用最广泛的并联 电容器的结构示意图（ 以下主要以并联电容器 为例介绍）: 并联电容器主要由电容 元件、液体介质、箱壳 、内部熔丝、放电电阻 、引线套管 等组成。 基本结构及工艺 并联电容器基本结构 电容器介质的进步 膜纸复合发展到全膜（1986-1999年） 烷基苯（硅油） PXE（IPB） M/DBT （1984年开始） （1994年开始） 1984年代表产品BWF11 / 3-100-1W 2004年代表产品BAM11 / 3-334-1W 年份 单台容量 (

5、kvar) 介损 (tan) 场强 (MV/m) 比特性 (kg/kvar) 1984100810-4320.5 2004334（500）210-455(60)0.21(0.15) 基本结构及工艺 固体介质材料 电力电容器中常用的固体介质材料主要是塑料薄膜和电容 器纸，它们都具有优良的电气性能，易于加工或均匀薄层，便 于绕卷，有一定的抗张强度，每液体介质的相容性优良。尤其 是双轴定向聚丙烯薄膜（PP膜）具有良好的耐电强度和很低的 介质损耗角正切是目前电力电容器中最主要的固体介质。 电力电容器常用的塑料薄膜有聚丙烯薄膜和聚酯薄膜。聚 丙烯薄膜的耐电强度高，介质损耗角正切低，常用于交流电容 器；聚

6、酯薄膜的电容率大，体积电阻率高，常用于直流电容器 和高压脉冲电容器。 电力电容器用的电容器纸在电容器纸的国家标准GB12913- 91中属于B类纸。与塑料薄膜相比，电容器纸的电容率较高， 浸渍性能和耐电弧度能力较优，但其耐电强度较低，介质损耗 角正切值大。由于电容器纸具有正的电容率温度系数，而聚丙 烯薄膜的电容率温度系数是负的，两者适当配合可构成复合电 容率的温度系数接近零的复合介质结构，用于要求有特别低的 电容温度系数的电容器中。 基本结构及工艺 电工薄膜的性能 性 能聚丙烯烯薄膜聚酯酯薄膜 密度（g/cm3）0.911.39 工作温度（）-50105-60130 电电容率(50Hz)2.2

7、3.2 介质损质损 耗角正切(50Hz)0.00020.003 体积电积电 阻率(.cm)1015101710161017 耐电电强度(MV.m)D.C200600160 热导热导 率（W/cm.k）2.210-31510-3 抗张张强度（MPa） 纵纵向118147206 横向137147196 基本结构及工艺 液体介质材料 液体介质在电力电容器中用于浸渍固体介质和填充电容器 内部的空隙，大幅度地提高电容器极板间及极对箱壳间的 电气强度及散热能力。 目前在我国电力电容器中常用液体介质有：苄基甲苯（ M/DBT）、二芳基乙烷（PXE）、烷基苯（DDB或AB）等。 其中苄基甲苯、二芳基乙烷绝缘油

8、均具有优良的电气物理 性能，与聚丙烯薄膜、聚酯薄膜等电容器中的材料具有良 好的相容性、低毒，适于在全膜电容器中作浸渍剂，尤其 苄基甲苯绝缘油除了具有优良的电气性能之外，还具有良 好的低温性能和吸气性，适于用来浸渍场强较高，在寒冷 地区运行的电力电容器。 硅油具有优良的耐燃性、闪点高、基本无毒，但其击穿电 压较低，粘度较高不易在全膜电容器中应用，目前仅用于 浸渍有特殊耐燃要求的电容器。 基本结构及工艺 蓖麻油是从蓖麻籽中提炼出来的植物油，耐电弧能力强， 击穿时不会产生碳粒，在高温高场强下会在极板表面生成 一层聚合物保膜，使电容器具有较长寿命。但蓖麻油 tan值高、粘度大、浸渍性能差，较适于用来浸

9、渍纸介 质或膜纸复合介质直流电容器和高比能脉冲电容器，在某 些自自愈式低压并联电容器中也有应用。 电容器的内部熔丝 内部熔丝是电容器元件保护器件，应用非常广泛。其 作用是运行过程中若元件击穿则迅速熔断，将故障元件切 除，仅损失小部分电容，不影响整台电容器运行。但是由 于电容器本身的发展（如电场强度的提高，元件容量增大 ），对于小容量的电容器无法设置内部熔丝。 现在国产大容量电容器已经大部分采用国外的新型内 熔丝技术即“分离式”结构，其特点是熔丝两端连接部分（ 即外露部分）为多股并绕，中间熔体为单股熔丝； 熔丝放置在叠放元件之间，将各个熔丝完全分离，有 效防止熔丝动作时可能造成对相邻完好元件熔丝

10、的损伤， 即防止了熔丝群爆现象的发生，同时也防止了熔丝动作造 成对绝缘油的污染。 放电电阻 电容器放电电阻是考虑到 电容器突然断电后，电容器上 可能存储了大量的电荷，这时 可通过放电电阻将其上存在的 电荷放掉，防止重合闸时在其 上产生过电压，同时保护操作 人员的人身安全。对于含有内 熔丝的电容器，每个串段上应 并联一个电容器放电电阻，防 止内熔丝熔断时，在电容器内 部产生一个很难消除的过电压 ，破坏对壳绝缘。 基本结构及工艺 电容器放电电阻一般为高压玻璃釉电阻，并联在每个串联 段上或电容器两极之间。 停电后10min内将剩余电压降低到75伏以下，保护操作人 员的人身安全，并防止重合闸时产生过电

11、压。 电容器外壳和引线套管 壳式高压并联电容器的箱壳一般为直角平行六面体，为了 适应标准化批量生产和安装方便的需要，箱壳的长度在许 多国家都是统一的，例如在俄罗斯箱壳长度均统一为 380mm，在美国和欧洲箱壳长度均统一为343mm（13.5英寸 ）。箱壳通常用12mm的薄钢板或不锈钢板制成，其主要 作用是保护电容器内部的另部件及介质不受外界大气的污 染，保持整台电容器的密封性。电容器在运行中产生的热 量也要靠箱壳表面散发到周围大气中去。为了降低电容器 在实际运行时的温升，单位千乏电容器箱壳的散热面积应 尽可能大。电容器在实际运行中内部介质的体积还会随着 温度的变化而变化，所以电容器的箱壳还应随

12、着电容器内 部介质体积的变化发生一定的弹性变形。如图X419所 示在电容器箱壳的顶部装有供出线用的套管，套管应根据 电容器的电压等级、输出容量、电容器安装地点的海拔高 度、空气湿度、污秽等级等因素来选择。双套管电容器 基本结构及工艺 的两个出线是通过安装在电容器箱壳顶部的两个对壳绝缘 的套管引出的，而单套管电容器的两个出线只有其中的一 个是通过对壳绝缘的套管引出的，而另一个出线则通过接 壳的方式从箱壳的接线端引出。 电容器的早期损坏 电容器的技术性能取决于两个方面：其一是电容 器的绝缘介质，介质的优劣。由于电容器的极间 介质的场强直接决定着电容器的容量的大小，所 以，在所有的电器设备中，电容器

13、的场强是最高 的，所以电容器对制造工艺要求也是最高的。 这里要说明的一点是，由于电容器的场强较高， 极间介质较薄，电容器早期少量的损坏应是一种 正常现象。 由于国内电容器行业制造设备和工艺的进步，有 力地保证了产品质量的稳定提高。 电容器的额定值 电容器的额定电压： 目前，高压并联电容器所使用的电压等级为：6.6，10 ，35，66kV，110500kV。但是，单台电容器的电压为5.5 ，6，6.3，6.9，10，11，12，19，20， 21，22kV。通过 串联得到更高的装置电压。 电容器的额定容量：单台容量最大做到1000kvar 电容器的额定频率 电容器的额定电流：由于并联电容器要承受

14、过电压及 谐波电流，因此实际流过电容器的电流可达额定电流的 1.5倍。 电容器损耗 电容器的额定电压与其他设备不同，其额定电压不等于系 统额定电压，主要原因是电容器的额定电压与容量和成本 直接有关，额定电压的确定决定于系统的最高运行电压、 串联电抗器的电抗率、系统的谐波水平等。 电容器损耗： 电容器内消耗的有功功率，对于单元电容器，由电介 质、内部熔丝、内部放电器件、连接件等产生的损耗。对 于电容器组，由单元、外部熔断器、母线、放电电阻和阻 尼电抗器等产生的损耗。 电容器的损耗角正切值 在规定的正弦交流电压和频率下，电容器的等效串联 电阻与容抗之比，这里为电容器的内部介质损耗。 并联电容器装置

15、 并联电容器装置目前主要有两种形式：集合式和组架式。 集合式并联电容器是将单台并联电容器通过串并联连接装 配在组架上，再将其密封于一个大的铁壳内。壳内可以充 油或充气，其主要作用是散热和绝缘。目前电压到66kV （直接落地），容量到10000kvar。 组架式电容器装置主要由并联电容器，串联电抗器，放电 线圈，避雷器，熔断器，接地开关，投切断路器等组成。 集合式的优点是结构紧凑，防污秽能力强，外壳接地，运 行安全。缺点是现场不易维修，内部故障需返厂，周期长 。适合于环境不好的污秽地区。 组架式电容器装置的优点是维修方便，而且随着单台电容 器容量的增大，其占地面积足可和集合式媲美。缺点是高 压套

16、管外露，灰尘不易清理。 并联电容器装置 并联电容器支路内串接串联电抗器的原因： 变电所中只装一组电容器时，一般合闸涌流不大，当母线 短路容量不大于80倍电容器组容量时，涌流将不会超过10 倍电容器组额定电流。可以不装限制涌流的串联电抗器。 由于现在系统中母线的短路容量普遍较大，且变电所内同 时装设两组以上的并联电容器组的情况较多，并联电容器 组投入运行时，所受到的合闸涌流值较大，因而，并联电 容器组需串接串联电抗器。 串联电抗器的另一个主要作用是当系统中含有高次谐波时 ，装设并联电容器装置后，电容器回路的容性阻抗会将原 有高次谐波含量放大，使其超过允许值，这时应在电容器 回路中串接串联电抗器，以改变电容器