电容器的结构原理

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1、并联电容器补偿的原理与结构检修岗位1. 懂工作原理1.1无功补偿的原理电网输出的功率包括两部分：一是有功功率，二是无功功率。直接消耗电能,，把电 能转变为机械能、热能、化学能或声能，利用这些能作功,这部分功率称为有功功率；不消 耗电能，只是把电能转换为另一种形式的能，这种能作为电气设备能够作功的必备条件，并 且这种能是在电网中与电能进行周期性转换，这部分功率称为无功功率。如电磁元件建立磁 场占用的电能，电容器建立电场所占的电能，电流在电感元件中作功时，电流超前于电压 90C，而电流在电容元件中作功时，电流滞后电压90C。在同一电路中，电感电流与电容 电流方向相反，互差180C。如果在电磁元件电

2、路中有比例地安装电容元件，使两者的电 流相互抵消，使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小，从而提高电能作功的能力，这就是 无功补偿的道理.1.2无功补偿的意义(1) 补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数(2) 减少发，供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cos =0.8增加到cos4=0.95 时,装lKvar电容器可节省设备容量0.52KW;反之，增加0.52KW.对原有设备而言，相当于增大 了发,供电设备容量因此，对新建，改建工程应充分考虑无功补偿,便可以减少设计容量，从 而减少投资.(3) 降低线损，由公式 P%=(1-cos /cos )X100%得出其中cos为补偿后

3、的功率因 数,cos为补偿前的功率因数则cos cos ,所以提高功率因数后，线损率也下降了.减少设计容量，减少投资，增加电网中 有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益所以,功率因 数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行.1.3低压电柜电容一般有以下几个作用：作为无源元件之一的电容，其作用不外乎以下几种： 应用于电源电路，实现旁路、去藕、滤波和储能的作用，下面分类详述之：1) 旁路旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。 就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。为尽量减少阻抗， 旁路电容

4、要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好地防止输入值过大而导 致的地电位抬高和噪声。地弹是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。2) 去藕去藕，又称解藕。从电路来说，总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比 较大，驱动电路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候， 电流比较大，这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻(特别是 芯片管脚上的电感，会产生反弹)，这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声， 会影响前级的正常工作。这就是耦合。去藕电容就是起到一个电池的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。 将旁路电容和去

5、藕电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去藕合的，只是旁路电容 一般是指高频旁路，也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一 般比较小，根据谐振频率一般是O.lu, O.Olu等，而去耦合电容一般比较大，是10uF或者 更大，依据电路中分布参数，以及驱动电流的变化大小来确定。旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止 干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。3）滤波从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也越高。但实际上 超过1uF的电容大多为电解电容，有很大的电感成份，所以频率高后反而阻抗会增大。有 时会看

6、到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容，这时大电容通低频，小电容通高频。 电容的作用就是通高阻低，通高频阻低频。电容越大低频越容易通过，电容越大高频越容 易通过。具体用在滤波中,大电容（lOOOuF）滤低频，小电容（20pF）滤高频。曾有网友将滤波电容比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变，由此可知，信号频率 越高则衰减越大，可很形象的说电容像个水塘，不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变 化。它把电压的变动转化为电流的变化，频率越高，峰值电流就越大，从而缓冲了电压。 滤波就是充电，放电的过程。4）储能储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。 电压

7、额定值为40450VDC、电容值在220150 OOOuF之间的铝电解电容器（如EPCOS 公司的B43504或B43505）是较为常用的。根据不同的电源要求，器件有时会采用串联、并 联或其组合的形式，对于功率级超过10KW的电源，通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容 器。1.4以WDB-K型低压无功动态补偿装置为例对补偿装置的原理和结构进行阐述。装置工作时由控制器实时监测系统电压及无功功率的变化。 当系统电压低于供电 标准或无功功率达到所设定电容器组投切门限时，控制器给出投切指令。由过零电路 迅速检测晶闸管两端电压（即电容器和系统之间的电压差），当两端电压为零时触发 晶闸管，电容器组实现无涌流

8、投入或无涌流切除。1.4.1主要技术参数1、额定电压 AC220V/380V10% 50Hz2、接线方式 三相四线3、投切依据 系统电压及无功功率4、响应时间 W20ms5、投切延时0.130s （连续可调）6、投切精度 平均W+2%7、补偿容量 60kvar1080kvar8、投切级数 118级1.4.2使用环境条件1、工作环境温度 -25 C+45 C2、空气相对湿度 85%3、海拔高度 W2000m( 2000m以上采用高原型)4、安装环境 无易燃、易爆、化学腐蚀、水淹及剧烈振动场所5、安装方式 户内屏式，户外箱式6、安装条件电网中谐波含量符合GB/T14549中0.38kV条款的规定1

9、.4.3保护功能具有过流、过压、欠压、温度超限多种保护。装置能在外部故障和停电时自动退出运行，送电后自动恢复。2. 懂设备结构下面以 WDB-K 型低压无功动态补偿装置为例对补偿装置的原理和结构进行阐述。WDB-K 型低压无功动态补偿装置采用大功率晶闸管投切开关，控制器可根据系统电压，无 功功率、两相准则控制晶闸管开关对多级电容器组进行快速投切。晶闸管开关采用过零触发 方式，可实现电容器无涌流无冲击投入，达到稳定系统电压、补偿电网无功、改善功率因数、 提高变压器承载能力的目的。可广泛应用于电力、冶金、石油、港口、化工、建材等工矿企 业及小区配电系统。2.1 装置结构WDB-K 型低压无功动态补

10、偿装置由控制器、无触点开关组、并联电容器组、电抗器、放 电装置及保护回路组成，整机设计为机电一体化。2.2 主要元件技术性能2.2.1 控制器WDB-K 型低压无功动态补偿装置控制器为全新数字化设计、软硬件模块化、集成度高、 电磁兼容、抗干扰能力强，有 12 个输出端子，可实现分相、平衡、分相加平衡三种方 式补偿。适用范围广，可满足不同性质负荷的补偿需要。可根据系统电压、无功功率 控制无触点开关组投切，有手动和自动两种操作模式，并具有过压切除、过压闭锁、 欠压切除、超温告警等保护功能。2.2.2 无触点开关组无触点开关组是装置的主要执行元件， 由晶闸管开关、 散热器、 风扇、温控开关、 过零触

11、发模块及阻容吸收回路构成， 一体化设计单组可控最大容量为 90kvar ，晶闸管 开关为进口元件，大功率、安全系数高。2.2.3 并联电容器组选用优质自愈式并联电容器，可按不同容量灵活编码组合，投切级数多，大容量 补偿可一次到位。3. 会异常分析3.1 电容器运行中的维护根据电容器环温度的变化,运行中随时通风.电容器自身的热损耗较一般开关设备大 得多,容易使户内环境温度升高,运行时,应随时通风散热.清扫和更换损坏设备 电容器运行时,应对电容器定期清扫,清除电容器表面灰尘和 污渍,以保证绝缘水平.更换有缺陷的电容器及消除其它缺陷,以保证电容器的正常运行.运行中的巡视检查 运行中的电容器应巡视检查

12、下列项目:(1) 检查电容器应在额定电压和额定电流下运行,三相电流应平衡.(2) 检查电容器无渗漏油现象.(3) 检查电容器外壳应无变形及膨胀现象.(4) 各线头应无松动,接头及母线无过热变色现象.(5) 检查室内环境温度不超过四十度,且通风良好.(6) 检查电容器的外壳接地应完好.(7) 检查电容器的互感器和电抗器应无异常.3.2 电容器装置的检查(1) 外观完好无损,试验合格.(2) 检修后的电容器,其一次接线应正确,接线牢固.(3) 检查三相电容之间的差值不超过一相总容量的5%.(4) 电容器的外壳接地良好.(5) 检查电容器的断路器,放电装置,熔断器应完好无损.(6) 检查电容器绝缘电

13、阻(两极对外壳)应合格.3.3 投入的操作(1) 电容器的保护投入.(2) 装上电容器的保护熔断器.(3) 合上断路器.(4) 检查电容器三相电流应平衡.3.4 停用的检修操作(1) 停电(2) 放电将电容器的电极及外壳对地放电,以放静电.(3) 验电,可对电容器进线两侧各相分别验电.(4) 取下电容器的熔断器.3.5 操作注意事项电容器的断路器断开后,若再次合闸,其间隙时间不少于5 分钟以上,防止合闸过电压.规 程规定:手动切投的电容器放电装置,应能使电容器组上的剩余电压应在5 分钟内自额定电压 下降至50伏以下.自动投切的电容器组上的剩余电压,在 5分钟内至额定电压下降到到0.1倍 额定电

14、压之下.3.6 电容器装置的异常运行及故障处理(1) 电容器渗漏油 其原因主要是由于外壳密封不严,电容器过负荷环境温度高等原 因造成.(2) 电容器运行电压过高,当电容 器的运行电压超过1.1 倍额定电压时,电容器应退 出运行.(3) 电容器过流 由于运行电压升高,或电源电压畸变,会引起电容器电流过大,当电 流超过额定电流的 1.3 倍时,应将电容器退出运行.因过大的电流会形成热击穿 ,烧坏电容 器.3.7 电容器装置的事故处理(1) 电容断路器跳闸 其原因为过流,过压,失压或压差保护动作所致,此时,先检查一 次回路,如检查电容器有无爆炸或二鼓肚现象 ;检查断路器放电装置 ,电缆有无故 障,经

15、上述检查无故障,则为外部故障造成母线电压波动而跳闸,经 5 分钟后可合 闸.(2) 电容器外壳鼓肚 是由于电容器运行电压过高,长期过电流运行及电容器质量低 引起,另外,环境温度高导致电容器介质热击穿也会引起外壳鼓肚.4.能遵守工艺纪律序号必须不准1维修或处理电容器故障时，应断开电容器的断 路器，拉开断路器两侧的隔离开关，并对并联 电容器组完全放电且接地后，才允许进行工作。不准带电检修和未放电检修2检修人员戴绝缘手套，用短接线对电容器两极 进行短路后，才可接触设备。不准为短接工作3对于额定电压低于电网电压、装在对地绝缘构 架上的电容器组停用维修时，其绝缘构架也应 接地。未接地工作4安装的电容器必须牢固不松动不准松动