電力電容器的作用
作者：本站 發(fā)布時(shí)間：2015-06-26 15:20:52 瀏覽：5364
一、高壓電容柜中避雷器的作用
（1）電源供給負(fù)載的電流中含有：
①有功電流。
②無功電流(分感性無功和容性無功)
（2）都要流過二者之間的導(dǎo)線，并有一點(diǎn)損耗(被導(dǎo)線損耗掉的)有功電流，不斷的被負(fù)載消耗掉，用于做功，比如機(jī)械裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)等其他能量形式。無功電流，不斷的與電源交換能量，用于為有功的能量轉(zhuǎn)換建立必要的磁場(chǎng)，但是建立的磁場(chǎng)所需只是和電源交換，理論上并沒有消耗。現(xiàn)在通過電容器補(bǔ)償，感性負(fù)載就可以和電容器相互交換這個(gè)能量了。就不用再向電源額外的索取了。這樣導(dǎo)線上的電流就減少了，損耗減少了，導(dǎo)線所占的壓降也減小了，電網(wǎng)末端的電壓升高了，電源的負(fù)擔(dān)也就減少了，有能力做其他需要做的事情了，相當(dāng)于電源出力增加了，整體上看電容器和感性負(fù)載，等效為一個(gè)功率因數(shù)很高的負(fù)載。
二、電力電容器的作用及允許運(yùn)行方式
電力電容器分為串聯(lián)電容器和并聯(lián)電容器，它們都改善電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量和提高輸電線路的輸電能力，是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備。
（1）串聯(lián)電容器的作用：
①串聯(lián)電容器串接在線路中，其作用如下：
提高線路末端電壓。串接在線路中的電容器，利用其容抗xc補(bǔ)償線路的感抗xl，使線路的電壓降落減少，從而提高線路末端（受電端）的電壓，一般可將線路末端電壓最大可提高10%～20%。
②降低受電端電壓波動(dòng)。當(dāng)線路受電端接有變化很大的沖擊負(fù)荷（如電弧爐、電焊機(jī)、電氣軌道等）時(shí)，串聯(lián)電容器能消除電壓的劇烈波動(dòng)。這是因?yàn)榇?lián)電容器在線路中對(duì)電壓降落的補(bǔ)償作用是隨通過電容器的負(fù)荷而變化的，具有隨負(fù)荷的變化而瞬時(shí)調(diào)節(jié)的性能，能自動(dòng)維持負(fù)荷端（受電端）的電壓值。
③提高線路輸電能力。由于線路串入了電容器的補(bǔ)償電抗xc，線路的電壓降落和功率損耗減少，相應(yīng)地提高了線路的輸送容量。
④改善了系統(tǒng)潮流分布。在閉合網(wǎng)絡(luò)中的某些線路上串接一些電容器，部分地改變了線路電抗，使電流按指定的線路流動(dòng)，以達(dá)到功率經(jīng)濟(jì)分布的目的。
⑤提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。線路串入電容器后，提高了線路的輸電能力，這本身就提高了系統(tǒng)的靜穩(wěn)定。當(dāng)線路故障被部分切除時(shí)（如雙回路被切除一回、但回路單相接地切除一相），系統(tǒng)等效電抗急劇增加，此時(shí)，將串聯(lián)電容器進(jìn)行強(qiáng)行補(bǔ)償，即短時(shí)強(qiáng)行改變電容器串、并聯(lián)數(shù)量，臨時(shí)增加容抗xc，使系統(tǒng)總的等效電抗減少，提高了輸送的極限功率（Pmax＝U1U2/xl－xc），從而提高系統(tǒng)的動(dòng)穩(wěn)定。
（2）并聯(lián)電容器的作用：
①并聯(lián)電容器并聯(lián)在系統(tǒng)的母線上，類似于系統(tǒng)母線上的一個(gè)容性負(fù)荷，它吸收系統(tǒng)的容性無功功率，這就相當(dāng)于并聯(lián)電容器向系統(tǒng)發(fā)出感性無功。因此，并聯(lián)電容器能向系統(tǒng)提供感性無功功率，系統(tǒng)運(yùn)行的功率因數(shù)，提高受電端母線的電壓水平，同時(shí)，它減少了線路上感性無功的輸送，減少了電壓和功率損耗，因而提高了線路的輸電能力。
（3）電容器補(bǔ)償裝置的允許運(yùn)行方式：
電容器的正常運(yùn)行狀態(tài)是指在額定條件下，在額定參數(shù)允許的范圍內(nèi)，電容器能連續(xù)運(yùn)行，且無任何異常現(xiàn)象。
①電容器補(bǔ)償裝置運(yùn)行的基本要求
a、三相電容器各相的容量應(yīng)相等；
b、電容器應(yīng)在額定電壓和額定電流下運(yùn)行，其變化應(yīng)在允許范圍內(nèi)；
c、電容器室內(nèi)應(yīng)保持通風(fēng)良好，運(yùn)行溫度不超過允許值；
d、電容器不可帶殘留電荷合閘，如在運(yùn)行中發(fā)生掉閘，拉閘或合閘一次未成，必須經(jīng)過充分放電后，方可合閘；對(duì)有放電電壓互感器的電容器，可在斷開5min后進(jìn)行合閘。運(yùn)行中投切電容器組的間隔時(shí)間為15min。
（3）允許運(yùn)行方式
①允許運(yùn)行電壓
并聯(lián)電容器裝置應(yīng)在額定電壓下運(yùn)行，一般不宜超過額定電壓的1.05倍，最高運(yùn)行電壓不用超過額定電壓的1.1倍。母線超過1.1倍額定電壓時(shí)，電容器應(yīng)停用。
②允許運(yùn)行電流
正常運(yùn)行時(shí)，電容器應(yīng)在額定電流下運(yùn)行，最大運(yùn)行電流不得超過額定電流的1.3倍，三相電流差不超過5%。
③允許運(yùn)行溫度
正常運(yùn)行時(shí)，其周圍額定環(huán)境溫度為＋40℃～－25℃，電容器的外殼溫度應(yīng)不超過55℃。
三、功率因數(shù)
電力系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)及其它帶有線圈（繞組）的設(shè)備很多。這類設(shè)備除了從電源取得一部分電功率作有功用外，還將耗用一部分電功率用來建立線圈磁場(chǎng)。這就額外地加在了電源的負(fù)坦，功率因數(shù)cosΦ(也稱力率）就是反映總電功率中有功功率所占的比例大小。
功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個(gè)系數(shù)，它是交流電路中有功功率和視在功率的比值：
功率因數(shù)＝有功功率／視在功率
功率因數(shù)低，說明電路中用于交變磁場(chǎng)吞吐轉(zhuǎn)換的無功功率大，從而降低了設(shè)備的利用率，增加線路供電損失。因此，供電部門對(duì)用戶的功率因數(shù)有著一定的標(biāo)準(zhǔn)要求。提高功率因時(shí)常用的方法就是在電感性電器兩端并聯(lián)靜電電容器，這樣將電感性電器所需的無功功率，大部分轉(zhuǎn)交由電容器共給，把交變磁場(chǎng)與電源的吞吐轉(zhuǎn)為磁場(chǎng)與電容電場(chǎng)之間的吞吐，從而使發(fā)電機(jī)電源能量得到充分利用，所以說提高功率因數(shù)具有很大經(jīng)濟(jì)意義。
四、高壓電容器的主要作用
1、在輸電線路中，利用高壓電容器可以組成串補(bǔ)站，提高輸電線路的輸送能力；
2、在大型變電站中，利用高壓電容器可以組成SVC，提高電能質(zhì)量；
3、在配電線路末端，利用高壓電容器可以提高線路末端的功率因數(shù)，保障線路末端的電壓質(zhì)量；
4、在變電站的中、低壓各段母線，均會(huì)裝有高壓電容器，以補(bǔ)償負(fù)荷消耗的無功，提高母線側(cè)的功率因數(shù)；
5、在有非線性負(fù)荷的負(fù)荷終端站，也會(huì)裝設(shè)高壓電容器，作為濾波之用。
五、如何提高功率因數(shù)
由于線路上用電設(shè)備大都為感性負(fù)載，例如電動(dòng)機(jī)\電焊機(jī)\電磁抱閘線圈，日光燈鎮(zhèn)流器等等，這些感性負(fù)載都從電網(wǎng)吸取感性電流，致使總電流I比電壓滯后的角度很大，無功功率很高所以功率因數(shù)cos很低，有功功率與電網(wǎng)視在功率的比值稱為電網(wǎng)的功率因數(shù)。
功率因數(shù)低會(huì)造成很多不良的后果，1.降低電源的利用率.2.造成較大的線路壓降和功率損耗。
提高功率因數(shù)的方法一般有：①改進(jìn)用電設(shè)備自身的功率因數(shù)，避免空載或輕載下設(shè)備運(yùn)行。②并聯(lián)電容器，提高功率因數(shù)。
六、電壓互感器接線中性點(diǎn)加裝消諧器問題探討
在討論電壓互感器一次繞組中性點(diǎn)加裝消諧器的問題之前，我們不妨先探討一下電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式。在三相交流電力系統(tǒng)中，作為供電電源的發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)，有三種運(yùn)行方式：一種是電源中性點(diǎn)不接地；一種是電源中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地；一種是電源中性點(diǎn)直接接地。前兩種合稱為中性點(diǎn)非有效接地，或小電流接地系統(tǒng)，后一種中性點(diǎn)直接接地稱為中性點(diǎn)有效接地，或大電流接地。
（1）電源中性點(diǎn)不接地電力系統(tǒng)（3-63kV系統(tǒng)大多數(shù)采用電源中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式）。電源中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，如C相單相接地，那么完好的A、B兩相對(duì)地電壓都由原來的相電壓升高到線電壓，即升高為原對(duì)地電壓的倍，C相接地的電容電流為正常運(yùn)行時(shí)每相對(duì)地電容電流的3倍。當(dāng)發(fā)生一相接地時(shí)，三相用電設(shè)備的正常工作未受到影響，因?yàn)榫€路的線電壓無論相位和量值均未發(fā)生變化，因此三相用電設(shè)備仍然照常運(yùn)行。但電力部門只允許運(yùn)行2小時(shí)，因?yàn)橐坏┝硪幌嘤职l(fā)生接地故障時(shí)，就形成兩相接地短路，產(chǎn)生很大的短路電流，可能損壞線路設(shè)備。
（2）電源中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)。在中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)中，有一種情況比較危險(xiǎn)，即在一相接地時(shí)，如果接地電流較大，將出現(xiàn)斷續(xù)電弧，這可使線路發(fā)生電壓諧振現(xiàn)象，在線路上形成一個(gè)R-L-C的串聯(lián)諧振電路，從而使線路上出現(xiàn)危險(xiǎn)的過電壓（可達(dá)相電壓的2.5-3倍），導(dǎo)致線路上絕緣薄弱地點(diǎn)的絕緣擊穿。為防止一相接地時(shí)接地點(diǎn)出現(xiàn)斷續(xù)電弧，引起過電壓，規(guī)程規(guī)定，在單相接地電容電流大于一定值的電力系統(tǒng)中（3-10kV電網(wǎng)中接地電容電流大于30A），電源中性點(diǎn)必須采用經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，發(fā)生一相接地故障時(shí)暫時(shí)允許運(yùn)行2小時(shí)，在一相接地時(shí)，其它兩相對(duì)地電壓要升高到線電壓，即升高為原對(duì)地電壓的倍。
（3）電源中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)，此系統(tǒng)一般適用于110kV及以上高壓系統(tǒng)，在此暫不討論。
轉(zhuǎn)載：互聯(lián)網(wǎng)
