电力电容器的运行维护

Ⅰ电力电容器的运行维护（一）电力电容器的投入和切除电力电容器在供电系统正常运行时是否投入，主要看供电系统的功率因数或电压是否附和要求而定。

如果功率因数过低，或者电压过低时，则应投入电电容器，或增加电容器的投入量。

电力电容器是否切除或部分切除，也主要看系统的功率因数或电压情况而定。

如变配电所母线电压偏高（如超过电容器额定电压的1.1倍）时，则应将电容器切除。

当发生下列任一情况时，应立即切除电容器：1、电容器爆炸。

2、接头严重过热。

3、套管闪络放电。

4、电容器喷油或燃烧。

5、环境温度超过40℃。

如果变配电所停电时，电容器也应切除，以免突然来电时，母线电压过高，超过了电容器长期运行的电压值。

在切除电容器前，须从外观（如仪表指示灯）检查放电回路是否完好。

电容器从电网切除后，应立即通过放电回路放电。

高压电容器放电时应在5min以上，低压电容器放电时间应在1min以上。

为确保人身安全，人体接触电容器之前，应该用短接导线将所有电容器两端直接短接放电。

（二）电力电容器的维护电力电容器在运行中，值班员应定期检视电压、电流和室温等，并检查其外部，看看有无漏油、喷油、外壳膨胀等现象，有无放电声响或放电痕迹，接头有无发热现象，放电回路是否完好，指示灯是否正常等。

多装有通风装置的电容器室，还应检查通风装置各部分是否完好。

Ⅱ电力电容器的保护（一）电力电容器保护的一般要求并联补偿的电力电容器主要的故障形式，是短路故障，它可造成电网相间短路。

对于低压电容器和容量不超过400kvar的高压电容器，可装设熔断器来作电容器的相间短路保护；对于容量较大的高压电容器，则需要采用高压断路器控制，装设瞬时或短延时的过电流继电保护来作相间短路保护。

如前1—3讲述高次谐波的影响时所说，含有高次谐波的电压加在电容器两端时，可使电容器发生过负荷现象。

因此凡安装在大型整流电弧炉等附近的电容器组，如果没有限制高次谐波的措施而可能导致电容器过负荷时，宜装设过负荷保护，发出过负荷信号警报。

电容器对加在它两端的电压是相当敏感的，一般规定电网电压不得超过其额定电压10％。

因此凡电容器装设处的电压可能超过其额定电压10％时，宜装设过电压保护，以免长期过电压运行引起其使用寿命缩短或介质击穿而损坏。

过电压保护装置可发出报警信号，或带3～5min延时跳闸。

（二）电力电容器短路保护的整定在整定电容器的过电流保护装置时，必须注意，保护装置一定要躲过电容器的合闸涌流。

采用熔断器保护电力电容器时，其熔体额定电流应按下式计算：I NFE＝K·I N·C——电容器的额定电流；式中I N·CK——系数，对于高压跌开式熔断器，取1.2～1.3；对于限流式熔断器，当为一台电容器式，取1.5～2.0，当为一组电容器时，取1.3～1.8。

采用电流继电器作相间短路保护时（接线图6—25所示），其动作电流应按下式计算：I OP＝【K rel·K w/K i】·I N·C式中K rel——保护装置的可靠系数，取2～2.5；K w——保护装置的接线系数；K i——电流互感器的变流比，考虑道电容器的合闸涌流，互感器一次电流宜选为电容器的额定电流的2倍左右。

电容器过电流保护的灵敏度，应按电容器端子上发生两相短路的条件来检验，即：S P＝【K w·I（2）K·min/ K i·I OP】≥2式中I（2）K——系统最小运行方式下电容器的两端短路电流，·minI（2）K·min＝0.866I（3）K·min。

Ⅲ电力电容器的接线并联补偿的电力电容器，大多采用△形接线。

而低压并联电容器，多数是三相的。

内部已接成△形。

相同电容器C的三个单相电容器，采用△形成接线的容量Q C为采用Y形接线的容量的3倍。

这是由于Q C=ωCU2，即Q C∝U2，而△接法时加在C上的电压U△为Y接法时加在C上的电压U Y的√3倍，因此Q C（△）＝3Q C（Y）。

同时，电容器采用△接法时，任一电容器断线，三相线路仍得到无功补偿；而采用Y接法时，一相电容器断线，将使该相失去补偿，造成三相负荷不平衡。

此外，电容器采用△形接线时，电容器的额定电压与电网额定电压相同，这时电容器接线简单，电容器外壳和支架均可接地，安全性也得到提高。

由此可见，当电容器的额定电压与电网额定电压相等时，电容器宜于采用△形接线。

但是也必须指出，电容器采用△形接线，在一相电容器发生短路故障时，就形成两相直接短路，短路电流非常大，有可能引起电容器爆炸，使事故扩大。

如果电容器采用Y形接线，情况就完全不同了。

图10—3为电容器Y接线时正常工作的电流分布，图10—3为电容器Y接线而A相电容器击穿短路时的电流分布。

电容器正常工作时I A=I B=I C=Uφ/X C,式中，X C＝1/ωC，Uφ为相电压。

当A相电容器击穿短路时（图10—3b）；I′A＝√3I B＝U AB/X C＝√3Uφ/X C=3I A,由此可见，电容器采用Y形接线，在一相电容器发生击穿短路时，其短路电流仅为正常工作电流的3倍，因此运行就安全多了。

所以新订国标GBJ53修订本规定：在高压电容器组的容量较大（超过400KV AR）时，宜采用Y形接线（中性点不接地）。

这时电容器的额定电压应用额定电压为11/√3KV的电容器；而电容器△接时选用额定电压为11KV的，通常电容器额定电压比电网电压高10％，以便电网电压正偏10％时电容器也不致被击穿。

Ⅳ电力电容器的装设位置并联补偿的电力电容器在工厂供电系统中的装设位置，有高压集中补偿、低压集中补偿和单独就地补偿等三种方式，如图10—4所示。

（一）高压集中补偿高压集中补偿是将高压电容器组集中装设在工厂变配电所的6～10KV母线上。

这种补偿方式只能补偿6～10KV母线前所有线路的无功功率，而此母线后的厂没有得到无功补偿，所以装置补偿方式的经济效果较后两种补偿方式差。

但这种补偿方式的初投资较少，便于集中运行维护，而且能对工厂高压侧的无功功率进行有效的无功补偿以满足工厂功率因数的要求，所以这种补偿方式在一些大中型工厂中应用比较普遍。

变配电所6～10kv母线上的集中补偿的电容器组电路图。

这里的电容器组采用△形接线，装在高压电容器柜内。

为防止电容器击穿时引起相间短路，所以△形的各边，均接有高压熔断器FU作短路保护。

由于电容器合闸时绘出现很大的冲击涌流（可达电容器额定电流的几倍至几十倍），而且电容器电路实际上与线路的电阻、电感构成一个R—L—C串联电路，对某些谐波电流容易发生谐振，造成谐波放大。

因此为降低合闸涌流和避免谐波放大，新订国标GBJ52修订本规定：高压电容器组宜串联适当的电抗器，通常采用6％电抗的空芯电抗器，接在电容器组与母线之间。

（低压电容器可采用加大分组容量来降低合闸涌流，不必加装电抗器）。

由于电容器从电网上切除有残余电压，残余电压最高可达电网电压的峰值，这对人身是很危险的，所以GBJ53修订本规定：电容器组应装设放电设备，使电容器组两端的电压从峰值（√2U N）降至50V所需时间，对高压电容器最长为5min，对低压电容器最长为1min。

对高压电容器通常利用电压互感器（如图10—5的TV）的一次绕组来放电。

互感器与电容柜装在同型的高压柜内。

为了确保可靠放电，电容器组的放电回路中不得装设熔断器或开关，危及人身安全。

按GBJ53修订本规定：高压电容器组一般装设在单独的高压电容器室内；但数量较少时，可装设在高压配电室。

（二）低压集中补偿低压集中补偿是将低压Array电容器集中装设在车间变电所的低压母线上。

这种补偿方式能补偿车间变电所低压母线前车间变电所主变压器和前面高压配电线路及电力系统的无功功率。

由于这种补偿能使车间主变压器的视在功率减小从而使主变压器容量选得较小，因而比较经济，而且这种补偿的低压电容器柜就安装在变电所低压配电室内，运行维护方便，因此这种补偿方式在工厂中应用相当普遍。

图10—6是低压集中补偿的电容器组电路图。

这种电容器组，一般利用220V、15～25W的白帜灯的灯丝电阻来放电（也有用专门的放电电阻的），这些放电白帜灯同时也作为电容器组运行的指示灯。

（三）单独就地补偿单独就地补偿，有称个别补偿，是将并联补偿电容器组装设在需进行无功补偿的各个设备附近。

这种补偿发生能够补偿安装部位前面所以高低压线路和电力变压器的无功功率，因此其补偿范围较大，补偿效果也最好，应予优先采用。

但这种补偿方式总的投资较大，且电容器组在用电设备停止工作时，它也一并被切除，因此其利用率降低。

这种单独就地补偿特别适于负荷平稳、经常运转而容量又大的的设备如大型感应电动机、高频电炉等采用，也适于容量虽小但数量多且长期稳定运行的设备如荧光灯等采用。

图10—7是直接接在电动机旁的单独就地补偿的低压电容器组电路图。

这种电容器组通常就利用用电设备的绕组电阻来放电。

在工厂供电设计中，实际上多是综合采用上述各种补偿方式,以求经济合理地达到总的补偿要求,使工厂电源进线处在最大负荷时功率因数不低于规定值(高压进线为0.9),电业部门收取电费,则一般是按月平均功率因数来调整的，如工厂的月平均功率因数低于0.85,则要适当加收电费；如高于0.85,则适当减收电费。

Ⅵ电力电容器的控制并联补偿的电力电容器有手动投切和自动控制两种控制方式。

（一）手动投切的并联补偿电容器并联电容器采用手动投切的控制方式，具有简单、经济、便于维护的优点，因而应用十分普遍。

下列情况一般适于采用手动投切的并联电容器：（1）补偿低压基本无功功率（即设备正常运行时所需的最小无功功率）的电容器组；（2）补偿常年稳定的无功功率的电容器组；（3）补偿长期投入运行的变压器及变配电所内投切次数较少的高压电动机的电容器。

并联电容器手动投切的方式是：压电容器组，如图10—5所示，利用高压断路器进行手动投切。

对集中补偿的低压电容器组，可按补偿容量分组投切图10—8a是利用接触器进行分组投切的电容器组，图10—8b是利用低压断路器进行分组投切的电容器组。

对单独就地补偿的电容器组，如前面图10—7所示，利用控制用电设备的断路器或接触器进行手动投切。

（二）自动控制的并联补偿电容器采用自动控制的并联补偿电容器（简称自动无功补偿装置）可以达到较理想的无功补偿要求，但投资较大，且维修比较麻烦，因此凡可不用自动补偿或采用自动补偿效果不大的地方，均不宜装设自动无功补偿装置。

适于采用自动无功补偿装置的情况有以下几种：（1）为了避免过补偿（即补偿后平均功率因数角超前，这种情况规定要罚款），考虑装设自动无功补偿装置在经济上合理时；（2）为了避免在轻负荷时低压过高，造成某些用电设备损坏，而考虑装设自动外部补偿装置在经济上合理时；（3）为了满足在所有负荷情况下都能改善电压偏移，考虑只有装设自动无功补偿装置才能达到要求时。