电工技术之电容器和室内外线路

电容器和室内外线路一、 电容器电力系统的负荷，如感应电动机、电焊机、感应电炉等，除了消耗有功电力之外，还要 “吸收”无功电力。也就是说，这些电气设备中除有有功电流外，还有无功电流（即电感电 流） 。如果把电容器并接在负荷（如电动机）或供电设备（如变压器）上运行，则负荷或供电 设备所需的无功电力，正好可由电容器供给。这就是并联补偿。这样，线路就不输送或少输 送无功电力，从而可以取得以下效益：（1） 减少线路能量损耗。（2） 减少线路电压降，改善电压质量。（3） 提高系统供电能力。使用电容器进行无功补偿，投资少，损耗低，便于分散安装，因此这种补偿方式应用较 广。二、 电容器并联补偿有几种接线方式电容器并联补偿有星形和三角形两种接线方式。如果电容器的额定电压与电网电压相同，应采用三角形（）接线法。因为三角形接线 时，即使电容器有一相熔断器或发生单相接地短路，其他两相电容器所承受的电压不变，仍 可正常工作。因此，在高压侧集中补偿时，多采用三角形接线法。如果采用星形（Y）接线 法，情况就不相同。例如在三相三线制系统中，当其中一相熔断器熔断时，其他两相的电压 下降，电容器不能正常工作；当发生单相接地短路时，其他两相担忧压将升高到线电压，容 易造成电容器击穿。无论采用哪种接线方式，都应使电容器承受的电压与本身的额定电压相符。电容器长时 间过电压运行是不允许的，而且其运行电压也不能过多地低于额定电压，否则将使无功出力 下降，电容器得不到充分作用。三、 电容器安装的要求对电容器的安装有以下要求：（1） 1000 伏以上高压电容器应装在单独的电容器室内，不得与变压器、配电装置等 共用一室。（2） 电容器分层安装时，一般不应超过三层，层间不应加设隔离板，上、中、下三层 位置应一致。电容器母线与上层构架的垂直距离不应小于 0.2 米；下层电容器底部距地面不应低于 0.3 米；上层电容器底部距地面不应高于 2.5 米，带电部分距地面不应低于 3 米，否 则，应加设网状遮栏。（3） 水平布置时一般成行布置，排与排之间应留有宽度不小于 1.5 米的过道，以便带 电测试和检查；同一行电容器之间的距离不应小于 0.1 米，单台电容器容量在 50 千乏以上 者不应小于 0.15 米。（4） 要求接地的电容器，应将其外壳与金属构架共同接地。（5） 在电容器的适当部位应设置温度计或粘贴示温蜡片，以便监视运行温度。（6） 应装设合格的放电设备。（7） 电容器组应装设相间和内部元件故障保护装置或熔断器。四、 新装或新换的电容器投入运行前应检查项目新装或新换的电容器投入运行前，应对其进行以下检查：（1） 确认经过电气试验，试验符合标准，电气试验报告合格。（2） 布置合理，各部位的连接牢靠，接线正确，接地符合要求。（3） 放电回路完整，放电装置（或电阻）符合设计或计算要求，并试验合格；放电电 阻的阻值和容量均符合要求。（4） 电容器组的保护和监视回路均完善；温度计齐全，并校验合格，定值正确。（5） 三相电容器之间保持平衡，误差值不超过一相总容量的 5%。（6） 开关设备符合要求，投入前处于断开位置。（7） 进出口布置正确，围栏或围网完整齐全。（8） 外观检查合格，外壳油漆完整，外壳无凸出或渗、漏油现象，套管无裂纹。（9） 电容器室的建筑结构和通风措施均符合规程要求。五、 对室外电容器组的要求在运行条件较好的北方地区，常将室外电容器装在露天变、配电所内或散装于室外配电 线路上。为确保安全运行，室外电容器组应满足以下要求：（1） 为了便于放电操作，电容器组应尽量装在配电变压器附近。（2） 电容器组的台架与地面距离不应小于 2.5 米。（3） 电容器带电部分距地面高度，对 500 伏以上的电容器不应小于 3.5 米，500 伏以 下的不应小于 3 米。（4） 当电容器电压与电网电压等级相同时，其外壳和支架应接地，当电容器的电压等 级低于电网电压时，电容器一般采用星形接线或串联使用，此时电容器外壳应对地绝缘，且 绝缘水平应就能承受电网额定电压。（5） 当必须落地安装时，地面应铺混凝土，电容器底部至地面应不低于 0.4 米，在电 容器周围应设防护遮栏。六、 对电容器室的室温和电容器的外壳温度的要求和规定温度是影响电容器正常运行的一个重要因素。电容器的温度过高，不但使用寿命降低， 严重时还会因介质击穿而立即损坏。电容器的温度一般取决于电容器室的室温和电容器本身的发热程度。通常，要求将电容 器室的温度控制在-40+40之间，而用氯化联苯浸渍的电容器，室温应在-25+40以 内。当室温超出上述值时，应将电容器的开关断开，使其退出运行，待室温恢复到规定值后， 再重新投入运行。电容器的外壳温度，通常不允许超过 55。而对外壳上最热点的温度则有以下规定： YY 型电容器为 60，YL 型电容器为 80。为了监视电容器的外壳温度，可在电容器的最热 点（常在铭牌附近）粘贴示温蜡片来测试。测量电容器的室温时，一般应将温度计挂在室内散热条件最差的地点，这样才能较正确 地指示对电容器有影响的实际环境温度。 七、 对电容器室的要求为了保证电容器安全正常运行，电容器室应符合以下要求：（1） 通风良好，无腐蚀性气体，无剧烈震动、冲击、无爆炸和火灾危险。（2） 应为耐火建筑，门向外开，并配有消防设施。（3） 不应设普通窗户，设百叶窗时应加装铁丝网。（4） 为了满足电容器对环境温度的要求，每 100 千乏电容器容量应投 0.1 米 sup2/sup以上的进风口，0.2 米sup2/sup以上的出风口；当自然通风不能 满足将室温控制在 40以下的要求时，应加设通风装置。（5） 应有防止小动物进入的可靠装置。八、 对电容器的保护方式及要求通常，对电容器设以下保护：（1） 熔断器保护。每台电容器都设单独的熔断器保护，当某一台电容器发生故障时， 其熔断器的熔体便熔断，从而可以保证其他电容器继续运行。熔体可按 1.52.5 倍额定电流 选择，并应有足够的断流容量。（2） 对于 400 千乏以下的电容器组，可设相间短路速断保护。这种保护装置通常由一 个或两个装在油断路器操作机构内的直接动作式瞬动过电流脱扣线圈组成。（3） 对于馈电电压为 10 千伏、容量在 600 千乏以上的电容器组，可设无时限或短时 限的相间短路保护。这种保护装置由过电流继电器和执行机构组成。当一台电容器发生短路 或相间接地故障时，短路电流使过电流继电器吸合并接通执行机构，于是跳闸线圈动作，从 而切断电容器组的电源。采用这种保护装置，应注意使跳闸动作避免投入电容器时的冲击电 流。（4） 电容器安装地点的电压有可能经常超过 110%额定电压时，宜装设过电压保护， 作用于信号或有 35 分钟延时动作于跳闸。（5） 如果单相接地电流大于 20 安，应装设单相接地保护，动作于跳闸。对电容器保护装置的要求是：（1） 应有足够的灵敏度。当电容器发生故障或元件损坏时，应可靠动作。（2） 往电容器送电时，保护装置不得有误动作。（3） 电容器组的保护装置应能够有选择性地切除故障电容器。如果切除电容器组的电 源，应便于查出已损坏的电容器。（4） 应便于安装、调试和维修。（5） 电力损耗应尽可能低。九、 电容器组的零序电流平衡保护及要求所谓电容器组的零序电流平衡保护，就是在星形接线的三组电容器的中性点连线上安装 零序电流互感器和零序电流继电器。这样，当某一相的电容器在运行中出现故障时，由于中 性线上产生零序电流，零序电流互感器就会起动零序电流继电器，使开关跳闸，从而可以断 开电容器组，防止故障继续扩大。对零序保护有以下要求：（1） 零序保护的启动电流应按电容器组正常运行的平衡电流整定。若启动电流太大， 将起不了保护作用：若启动电流太小，又容易发生误动作。（2） 电容器组的各相电容量应相同。否则，正常运行时中性线上就有很大的不平衡电 流，这给启动电流的整定将带来很大困难，甚至使保护装置达不到足够的灵敏度，从而失去 正确的保护作用。十、 采用熔断器保护电容器的要求采用熔断器保护电容器时，熔断器的熔断特性不仅要满足安装地点短路容量的要求，而 且还要满足电容器内部保护的要求。熔体额定电流的选择必须与所保护的电容器相配合，即 能够保证熔断器在电容器爆破之前就熔断。归纳起来一般有以下要求：（1） 在所选熔断器的配合下，当发生击穿故障时，故障电流以及与故障元件并联的元 件或电容器的放电能量，应足以使熔断器熔断而不致引起外壳爆破。（2） 熔断器动作后，电容器组的保护装置应能承受电容器的全电压、不平衡电压和正 常时可能遇到的过渡过电压。（3） 熔断器应能承受以下各种电流：所保护电容器的 1.43 倍额定电流；合闸时不超 过 100 倍额定电流（有效值）的最大涌流；在电压的最低瞬时值和最高瞬时值范围内对故障 击穿电容器的放电电流。（4） 能在故障瞬间在电容器端头可能出现的最低瞬时电压和最高瞬时电压之间可靠工 作。十一、 高压电容器并联补偿时每一个电容器都要安装熔断器通常，电容器在运行中要承受系统电压，如果个别电容器的制造质量不佳，就会被击 穿。此时该电容器若不立即从运行系统中退出，则其他电容器将通过此损坏的电容器大量放 电，从而可能引起爆炸或着火。因此，电容器组中的每一个电容器都要单独安装一个熔断器 来加以保护。十二、 电容器必须安装放电装置当电容器自系统中切除后，其内部仍储存着大量电荷。通常，电容器容量越大，所储 存的电荷越多。因此，电容器两端呈现很高的端电压（其值与电源电压相等） 。如果没有放 电设备，这些电荷将通过电容器的绝缘和空气而缓慢放电。尤其当绝缘电阻很大时，这种 “自然”放电过程将持续很长时间。所以，为了保证在电容器退出运行后，检修人员能尽快 进行工作，以及为了保证电容器本身的安全，电容器必须安装安全可靠的高效放电装置，以 迅速排散残存电荷。十三、 要在并联补偿电容器回路中串入一个小值电抗在工业企业的 35 千伏及以下配电网络中，由于整流型负载显著增加，局部网络的电流 中往往有高次谐波存在，从而使受电端母线电压发生畸变。母线电压的畸变，对供电网络、 用户以及某些电气设备都产生有害影响。尤其是对并联补偿用的移相电容器，危害更大。因 为移相电容器对高次谐波的阻抗小，常因电压畸变而产生严重过电流，甚至烧坏电容器。另 一方面，接在母线上的并联电容器组，对高次谐波有放大作用，因而使母线电压畸变更加严 重，形成恶性循环。 在电容器回路中串入小值电抗器后，补偿支路的谐波电抗也呈感性。它与系统中其他感性 电抗并联，使系统的谐波等值阻抗减小，从而减小了母线的谐波电压，抑制了母线电压的畸 变。此外，它还能够有效的减小电容器支路中由于高次谐波所引起的稳态谐波过电流，限制 电容器组的合闸电流冲击，减小电容器支路切断时所产生的过电压。因此，在电容器回路中 串入小值电抗，无论对改善网络的供电质量还是保证电容器的安全运行，都是非常必要的。十四、 耦合电容器上要安装接地刀闸耦合电容器的主要用途是：使强电和弱电两个系统通过电容耦合，利用高压输电线路作 为载波通道，构成高频讯号的通路，利用高压工频电流进入弱电系统，使两种不同的系统隔 离，以保证人身安全。在供载波通讯用的耦合电容器回路上，其耦合电容器的低压出口装有一组接地刀闸，当 合上此刀闸时，高频载波讯号即被大地短接，通讯中断，并起保安接地作用。如果耦合电容器还带有电能抽取装置，则在抽取装置前面也要接一组接地刀闸，作为抽 取装置二次回路的保安接地。但当抽取装置停用以后，如果合上该接地刀闸，应注意此时高 频通讯信号也被短接，所以事先应与有关部门联系。而当合上载波通讯回路前的接地刀闸时， 则不会影响抽取装置的工作。两个接地刀闸均应在耦合电容器无故障的情况下进行操作。十五、 耦合电容器上要装放电灯泡或阀式放电器载波机和电能抽取装置回路，主要是通过耦合电容器与高压输电线路直接耦合的。如 果耦合电容器的内部元件被击穿或串联元件中任一元件开路，都将产生危险的高电压。为了 防止高压窜入二次回路，在抽取装置和载波通讯装置前都应