电力电容器和电抗器xin.ppt

电力电容器,BCMJ-1.14-3-3自愈式低压并联电容器（三相）外观图,BFM系列高压电力电容器外观图,1定义任意两块金属导体，中间用绝缘介质隔开，就可以构成一个电容器。电力电容器主要用于电力系统和电工设备。2作用,并联电容器是一种无功补偿设备。并联在线路上，其主要作用是补偿系统的无功功率，提高功率因数，从而降低电能损耗、提高电压质量和设备利用率。串联电容器主要用于补偿电力系统的电抗,3.7电力电容器,电力电容器分类,电力电容器种类很多，按其安装方式可分为户内和户外式两种；按其运行的额定电压可分为低压和高压两类；按其相数可分为单相和三相两种，除低压并联电容器外,其余均为单相;按其外壳材料可分为金属外壳、瓷绝缘外壳、胶木筒外壳等；按其用途又可分为以下8种。,①并联电容器原称移相电容器。主要用来补偿电力系统感性负荷的无功功率，以提高功率因数，改善电压质量,降低线路损耗。单相并联电容器的结构见图1，主要由心子、外壳和出线结构等几部分组成。用金属箔（作为极板）与绝缘纸或塑料薄膜叠起来一起卷绕，由若干元件、绝缘件和紧固件经过压装而构成电容心子，并浸渍绝缘油。电容极板的引线经串、并联后引至出线瓷套管下端的出线连接片。电容器的金属外壳内充以绝缘介质油。,②串联电容器串联于工频高压输、配电线路中,用以补偿线路的分布感抗,提高系统的静、动态稳定性,改善线路的电压质量，加长送电距离和增大输送能力。其基本结构与并联电容器相似。,③耦合电容器主要用于高压电力线路的高频通信，测量、控制、保护以及在抽取电能的装置中作部件用。,④断路器电容器原称均压电容器。主要用于并联在超高压断路器的断口上起均压作用，使各断口间的电压在分断过程中和断开时均匀、并可改善断路器的灭弧特性，提高分断能力。,⑤电热电容器用于频率为40～24000赫兹的电热设备系统中,以提高功率因数,改善回路的电压或频率等特性。,⑥脉冲电容器主要起贮能作用,在较长的时间内由功率不大的电源充电，然后在很短的时间内进行振荡或不振荡地放电，可得到很大的冲击功率。,⑦直流和滤波电容器用于高压直流装置和高压整流滤波装置中。交流滤波电容器可用以滤去工频电流中的高次谐波分量。,⑧标准电容器用于工频高压测量介质损耗回路中，作为标准电容或用作测量高电压的电容分压装置。,二、电力电容器的基本结构,基本结构电容元件、浸渍剂、紧固件、引线、外壳和套管。,高压并联电容器外观图,（1）电容元件,用一定厚度和层数的固体介质与铝箔电极卷制而成。若干个电容元件并联和串联起来，组成电容器芯子。电容元件用铝箔作电极，用复合绝缘薄膜绝缘。电容器内部绝缘油作浸渍介质。在电压为10kV及以下的高压电容器内，每个电容元件上都串有一熔丝，作为电容器的内部短路保护。当某个元件击穿时，其他完好元件即对其放电，使熔丝在毫秒级的时间内迅速熔断，切除故障元件，从而使电容器能继续正常工作。,高压并联电容器内部电气连接示意图R－放电电阻；F－熔丝；C－元件电容,（2）浸渍剂,电容器芯子一般放于浸渍剂中，以提高电容元件的介质耐压强度，改善局部放电特性和散热条件。浸渍剂一般有矿物油、氯化联苯、SF6气体等。,（3）外壳、套管,外壳一般采用薄钢板焊接而成，表面涂阻燃漆，壳盖上焊有出线套管，箱壁侧面焊有吊攀、接地螺栓等。大容量集合式电容器的箱盖上还装有油枕或金属膨胀器及压力释放阀，箱壁侧面装有片状散热器、压力式温控装置等。接线端子从出线瓷套管中引出。,,目前在我国低压系统中采用自愈式电容器。特点具有优良的自愈性能、介质损耗小、温升低、寿命长、体积小、重量轻。结构采用聚丙烯薄膜作为固体介质，表面蒸镀了一层很薄的金属作为导电电极。当作为介质的聚丙烯薄膜被击穿时，击穿电流将穿过击穿点。,低压自愈式电容器结构1－心轴；2－喷合金层；3－金属化层；4－薄膜,三电容器的接线方式,接线方式分为三角形接线和星形接线三角形接线当电容器额定电压按电网的线电压选择时，应采用三角形接线。星形接线当电容器额定电压低于电网的线电压时，应采用星形接线。,四、电力电容器的无功补偿,1．补偿方式（1）集中补偿把电容器组集中安装在变电所的一次或二次侧母线上，并装设自动控制设备，使之能随负荷的变化而自动投切。,电容器集中补偿接线图,电容器接在变压器一次侧时，可使线路损耗降低，一次母线电压升高，但对变压器及其二次侧没有补偿作用，而且安装费用高；电容器安装在变压器二次侧时，能使变压器增加出力，并使二次侧电压升高，补偿范围扩大，安装、运行、维护费用低。优点电容器的利用率较高，管理方便，能够减少电源线路和变电所主变压器的无功负荷。缺点不能减少低压网络和高压配出线的无功负荷，需另外建设专门房间。适用范围工矿企业目前多采用集中补偿方式。,四、电力电容器的无功补偿,（2）分组补偿将全部电容器分别安装于功率因数较低的各配电用户的高压侧母线上，可与部分负荷的变动同时投入或切除。采用分组补偿时，补偿的无功不再通过主干线以上线路输送，从而降低配电变压器和主干线路上的无功损耗，因此分组补偿比集中补偿降损节电效益显著。优点电容器的利用率比单独就地补偿方式高，能减少高压电源线路和变压器中的无功负荷。缺点不能减少干线和分支线的无功负荷，操作不够方便，初期投资较大。适用范围这种补偿方式补偿范围更大，效果比较好，但设备投资较大，利用率不高，一般适用补偿容量小、用电设备多而分散和部分补偿容量相当大的场所。,四、电力电容器的无功补偿,四、电力电容器的无功补偿,（3）个别补偿即对个别功率因数特别不好的大容量电气设备及所需无功补偿容量较大的负荷，或由较长线路供电的电气设备进行单独补偿。把电容器直接装设在用电设备的同一电气回路中，与用电设备同时投切。图中的电动机同时又是电容器的放电装置。用电设备消耗的无功能就地补偿，能就地平衡无功电流，但电容器利用率低。适用范围一般适用于容量较大的高、低压电动机等用电设备的补偿优点补偿效果最好。缺点电容器将随着用电设备一同工作和停止，所以利用率较低、投资大、管理不方便。,电容器个别补偿接线图,3.8电抗器,定义最通俗的讲，能在电路中起到阻抗的作用的东西，我们叫它电抗器。作用电抗器是依靠线圈的感抗作用来限制短路电流的数值的。,1、电抗器的分类和作用,按相数分单相和三相电抗器按冷却装置种类分干式和油浸电抗器按结构特征分空心式电抗器、铁心式电抗器按安装地点分户内型和户外型电抗器按用途分1并联电抗器一般接在超高压输电线的末端和地之间，起无功补偿作用。2）限流电抗器串联于电力电路中，以限制短路电流的数值,,电抗器常用的符号,LKGK（L）系列干式空心滤波电抗器,3）滤波电抗器在滤波器中与电容器串联或并联用来限制电网中的高次谐波。,4）消弧电抗器又称消弧线圈，接在三相变压器的中性点和地之间，用以在三相电网的一相接地时供给电感性电流，补偿流过中性点的电容性电流，使电弧不易持续起燃，从而消除由于电弧多次重燃引起的过电压。,消弧线圈,阻波器,5）通信电抗器又称阻波器，串联在兼作通信线路用的输电线路中，用来阻挡载波信号，使之进入接收设备，以完成通信的作用,6）电炉电抗器和电炉变压器串联，用来限制变压器的短路电流,中频电炉用电抗器,7）起动电抗器和电动机串联，用来限制电动机的起动电流。交流电动机在额定电压下起动时，初始起动电流将是很大的，往往超过额定电流的许多倍，为了降低起动电流，通常采用降低电压的方法来起动交流电动机，常用的降压方法是采用电抗器或自耦变压器。交流电动机的起动过程很短，起动后就将降压起动用的电抗器或自耦变压器切除。起动电抗器的工作制度属于短时工作制，负载时间通常为2min.,QKSG起动电抗器,2.并联电抗器的作用,1）中压并联电抗器一般并联接于大型发电厂或110～500kV变电站的6～63kV母线上，用来吸收电缆线路的充电容性无功。通过调整并联电抗器的数量，向电网提供可阶梯调节的感性无功，补偿电网剩余的容性无功，调整运行电压，保证电压稳定在允许范围内。（2）超高压并联电抗器一般并联接于330kV及以上的超高压线路上，主要作用1）降低工频过电压。装设并联电抗器吸收线路的充电功率，防止超高压线路空载或轻负荷运行时，线路的充电功率造成线路末端电压升高。2）降低操作过电压。装设并联电抗器可限制由于突然甩负荷或接地故障引起的过电压，避免危及系统的绝缘。3）避免发电机带长线出现的自励磁谐振现象。4）有利于单相自动重合闸。并联电抗器与中性点小电抗配合，有利于超高压长距离输电线路单相重合闸过程中故障相的消弧，从而提高单相重合闸的成功率。,并联电抗器的应用（a）6～63kV中压并联电抗器的接线；（b）超高压并联电抗器的接线,并联电抗器的作用,1削弱线路的电容效应，降低工频暂态过电压，并进而限制操作过电压的幅值。2改善沿线电压分布，提高负载线路中的母线电压，增加了系统的稳定性及输电能力。3改善轻负载线路中的无功分布，降低有功损耗。,3.并联电抗器的结构,（1）空心式电抗器空心式电抗器没有铁芯，只有线圈，磁路为非导磁体，因而磁阻很大，电感值很小，且为常数。空心电抗器的结构形式多种多样，用混凝土将绕好的电抗线圈浇装成一个牢固的整体的被称为水泥电抗器，用绝缘压板和螺杆将绕好的线圈拉紧的被称为夹持式空心电抗器，将线圈用玻璃丝包绕成牢固整体的被称为绕包式空心电抗器空心电抗器通常是干式的，也有油浸式结构的。,干式空心电抗器,（2）芯式电抗器,铁心电抗器的结构主要是由铁心和铁圈组成的。由于铁磁介质的导磁率极高，而且它的磁化曲线是非线性的，所以用在铁心电抗器中的铁心必须带有气隙。带气隙的铁心，其磁阻主要取决于气隙的尺寸。由于气隙的磁化特性基本上是线性的，所以铁心电抗器的电感值将不取决于外在电压或电流，而仅取决于自身线圈匝数以及线圈和铁心气隙的尺寸。对于相同的线圈，铁心式电抗器的电抗值比空心式的大。当磁密较高时，铁心会饱和，而导致铁心电抗器的电抗值变小。,干式铁芯并联电抗器,心柱由铁芯饼和气隙垫块组成。铁芯饼为辐射形叠片结构，铁芯饼与铁轭由压紧装置通过非磁性材料制成的螺杆拉紧，形成一个整体。铁芯采用了强有力的压紧和减震措施，整体性能好，震动及噪音小，损耗低，无局部过热。油箱为钟罩式结构，便于用户维护和检修。,3.并联电抗器的结构,（3）干式半芯电抗器绕组选用小截面圆导线多股平行绕制，涡流损耗和漏磁损耗明显减小，绝缘强度高，散热性好，机械强度高，耐受短时电流的冲击能力强，能满足动、热稳定的要求。线圈中放入了由高导磁材料做成的芯柱，磁路中磁导率大大增加，与空芯电抗器相比较，在同等容量下，线圈直径、导线用量大大减少，损耗大幅度降低。铁芯结构为多层绕组并联的筒形结构，铁芯柱经整体真空环氧浇注成型后密实而整体性很好，运行时振动极小，噪音很低。,干式半芯电抗器,采用机械强度高的铝质的星形接线架，涡流损耗小，可以满足对线圈分数匝的要求。所有的导线引出线全部焊接在星形接线臂上，不用螺钉连接，提高了运行的可靠性。干式半芯电抗器在超高压远距离输电系统中，连接于变压器的三次线圈上。用于补偿线路的电容性充电电流，限制系统电压升高和操作过电压，保证线路可靠运行。,分裂电抗器在结构上和普通的电抗器没有大的区别。只是在电抗线圈的中间有一个抽头，用来连接电源，两端头接负荷侧或厂用母线，其额定电流相等。正常运行时，由于两分支里电流方向相反，使两分支的电抗减小，因而电压损失减小。当一分支出线发生短路时，该分支流过短路电流，另一分支的负荷电流相对于短路电流来说很小，可以忽略其作用，则流过短路电流的分支电抗增大，压降增大，使母线的残余电压较高。,优点1正常运行时，分裂电抗器每个分段的电抗相当于普通电抗器的四分之一，使负荷电流造成的电压损失较普通电抗器小。2当分裂电抗器的分支端短路时，分裂电抗器每个分段电抗较正常运行值增大四倍，故限制短路的作用比正常运行值大，有限制短路电流的作用。缺点当两个分支负荷不相等或者负荷变化过大时，将引起两分段电压偏差增大，使分段电压波动较大，造成用户电动机工作不稳定，甚至分段出现过电压。,4分裂电抗器的结构,