第九章__电力电容器和电抗器

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第九章电力电容器和电抗器

第一节电力电容器

一、电力电容器的种类和作用

电力电容器按所起作用的不同分为并联（移相）电容器、串联电容器、耦合电容器、电热电容器、脉冲电容器等。

（1）并联电容器。并联电容器并联在电网上用来补偿电力系统感性负载的无功功率，以提高系统的功率因数，改善电能质量，降低线路损耗；还可以直接与异步电机的定子统组并联，构成自激运行的异步发电装置。

（2）串联电容器。

（3）耦合电容器。

（4）均压电容器。

（5）脉冲电容器。

本节主要介绍用于电网无功补偿的并联电容

器。

二、电力电容器的基本结构

并联电容器主要由电容元件、浸渍剂、紧固件、

引线、外壳和套管组成，其结构如图9－1所示。

（1）电容元件。电容元件是用一定厚度和层数的固体介质与铝箔电极卷制而成，如图9－2所示。

图9－1 并联电容器结构

1－出线瓷套管；2－出线连接片；3－连接片；

4－电容元件；5－出线连接片固定板；

为适应各种电压等级电容器耐压的要求，可由若干个电容元件并联和串联起来，组成电容器芯子。固体介质可采用电容器纸、膜纸复合或纯薄膜作为介质。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，如图9－3所示。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。

单元电容器安装在框架上，根据不同的电压和容量作适当的电气连接，单台三相电容器的芯子一般接成三角形接线。出线端子通过导线与箱盖上的套管相连，供进出线及放电线圈使用。

（2）浸渍剂。为了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，电容器芯子一般放于浸渍剂中，浸渍剂一般有矿物油、氯化联笨、SF6气体等。

（3）外壳、套管。电容器的外壳一般采用薄钢板焊接而成，有利于散热，但绝缘性能较差，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。

自愈式电容器结构如图9－4所示，采用聚丙

烯薄膜作为固体介质，表面蒸镀了一层很薄的金

图9-4 低压自愈式电容器结构

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。由于导电的金属

化镀层电流密度急剧增大，并使金属镀层产生高热，使击穿点周围的金属导体迅速蒸发逸散，形成金属镀层空白区，击穿点自动恢复绝缘。

四、电力电容器的无功补偿

1.补偿方式

补偿方式按安装地点不同可分为集中补偿和分散补偿（包括分组补偿和个别补偿）；按投切方式不同分为固定补偿和自动补偿。

（1）集中补偿

集中补偿是把电容器组

集中安装在变电所的一次或

二次侧母线上，如图9－5

所示。

（2）分组补偿

图9－5 电容器集中补偿接线图9-6 电容器个别补偿接线分组补偿是将电容器

组分组安装在各分配电室或各分路出线上，它可与部分负荷的变动同时投人或切除。

（3）个别补偿

个别补偿是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，如图9－6所示。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。

五、电力电容器的使用知识

1.检查和维护

2.电容器组的投入和退出

第二节电抗器

一、电抗器的分类和作用

（1）按相数分，可分为单相和三相电抗器。

（2）按冷却装置种类分，可分为干式和油浸电抗器。

（3）按结构特征分，可分为空心式电抗器、铁心式电抗器。

（4）按安装地点分，可分为户内型和户外型电抗器。

（5）按用途分，可分为：

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。

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。

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。

7）起动电抗器，和电动机串联，用来限制电动机的起动电流。

二、并联电抗器

2.并联电抗器的作用

并联电抗器在电力系统中的应用如图9－7所

示。

（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。

并联电抗器经断路器、隔离开关接入线路，

如图9－7（a）所示，其投资大，但运行方式灵活。

（2）超高压并联电抗器一般并联接于330kV

图9－7 并联电抗器的应用（a）6～63kV中压并联电抗器的接线；

及以上的超高压线路上.

超高压并联电抗器可用只经隔离开关接入线路，其投资较小，但电抗器故障时会使线路停电，电抗器需退出时需将线路短时停电。更好的方式是将电抗器经一组火花间隙接人，如图9－7（b）所示。

3.并联电抗器的结构

（1）空心式电抗器。

空心式电抗器只有绕组，没有铁芯。空心式电抗器多数是干式，当电抗较大时，需要制成油浸式。干式空心式电抗器的绕组可采用包封式，也可用电缆绕制后用水泥浇注的水泥电抗器，如图9－8所示。

（2）芯式电抗器。

铁芯式并联电抗器的铁芯，电抗器芯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，见图9－9所示。

（3）干式半芯电抗器。

干式半芯并联电抗是干式空芯并联电抗器的替代品。

图9－9 铁芯式电抗器的铁芯图9－8 空心水泥电抗器