电力电容器:用于电力系统和电工设备的电容器-中文百科频道

定义

用于电力系统和电工设备的电容器。任何两块金属导体，中间用绝缘介质隔开，即形成一个电容器。电容器电容的大小，由电容器本身几何尺寸的大小和两个极板间的绝缘介质的特性来决定。当电容器在交流电压下使用时，通常以其无功功率来表示电容器的容量，单位为乏或千乏。

1926年电力电容器开始工厂化生产，并正式在电力系统中应用。随着大电厂和远距离输电系统的建立、新兴科学技术领域的发展，电力电容器的品种和容量得到了迅速的发展。50年代初,并联电容器的最大单台容量为25～50千乏，到1978年生产出的最大单台容量已达6667千乏，80年代已达到单台容量1万千乏。

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；

分类

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。耦合电容器的高压端接于输电线上，低压端经过耦合线圈接地，使高频载波装置在低电压下与高压线路耦合。耦合电容器的结构见图2,其外壳由瓷套和钢板制成的底和盖构成。外壳内装有薄钢板制成的扩张器，以补偿浸渍剂体积随温度的变化。

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。常用的断路器电容器的结构与耦合电容器相似。随着高压陶瓷电容器的发展，已有采用陶瓷电容器作为电容元件，再装入瓷套和钢板制成的外壳中制成的断路器电容器。

⑤电热电容器:用于频率为40～24000赫的电热设备系统中,以提高功率因数,改善回路的电压或频率等特性。电热电容器因发热量较大,必须保证其散热良好,通常极板采用水冷却。适用于4000赫以上的电热电容器，其外壳用黄铜板焊接而成。

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。脉冲电容器用途很广，如作为冲击电压发生器、冲击电流发生器、断路器试验用振荡回路等基本（贮能）元件。

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。标准电容器要求电容值准确而稳定，因此常采用气体介质及双屏蔽同轴圆筒形和同心球形极板系统。

应用领域

智能电力无功补偿电容器为改善供电功率因数、提高电网效率提供解决方案。

主要应用领域有：

工厂配电系统

居民小区配电系统

市政商业建筑

交通隧道配电系统

箱变、成套柜、户外配电箱

性能特点

模块化结构

智能电力电容器为模块化结构，体积小、现场接线简单、维护方便。只需要增加模块数量即可实现无功补偿系统的扩容。

高品质电容器

采用自愈式低压补偿电容器，电容器内置温度传感器，反映电容器内部发热程度，实现过温保护。

嵌入投切开关模块

智能电力电容器内置投切开关模块。投切开关模块由晶闸管、磁保持继电器、过零触发导通电路和晶闸管保护电路构成，实现电容器“零投切”，保障投切过程无涌流冲击，无操作过电压。开关模块动作响应速度快，可频繁操作。

完善的保护设计

智能电力电容器具有停电保护、短路保护、电压缺相保护、电容器过温保护等功能，有效保障电容器安全，延长设备寿命。

控制技术先进

控制物理量为无功功率，采用无功潮流预测和延时多点采样技术，确保投切无振荡。重载时，无功得到充分补偿。

防投切振荡技术

采用独特的设计原理，防止控制器死机而产生的不补偿或过补偿现场，防止电容器投切振荡。

自动补偿无功功率

智能电力电容器根据负荷无功功率的大小自动投切，动态补偿无功功率，改善电能质量。智能电容器可单台使用、也可多台联机使用。

人机界面友好

显示电流、电压、无功功率等设备运行参数。

显示投切状态、复合开关模块故障状态、通讯状态。

并可方便实现调试/工作状态切换、手动/自动操作功能。

构成

智能电力电容器为模块化设计，组成模块有：

高品质电容器

智能测控模块

投切开关模块

线路保护模块

人机界面模块

智能电力电容器可单台使用，也可多台联机使用。替代由智能控制器、熔丝、复合开关或机械式接触器、热继电器、低压电力电容器、指示灯等由导线连接而组成的常规自动无功补偿装置。

智能电力电容器集成智能控制模块、快速投切开关和电容器保护，设计结构精巧，可以灵活配置以满足用户对无功补偿的需求。

注意事项

1　安装电容器时，每台电容器的接线最好采用单独的软线与母线相连，不要采用硬母线连接，以防止装配应力造成电容器套管损坏，破坏密封而引起的漏油。

2　电容器回路中的任何不良接触，均可能引起高频振荡电弧，使电容器的工作电场强度增大和发热而早期损坏。因此，安装时必须保持电气回路和接地部分的接触良好。

3　较低电压等级的电容器经串联后运行于较高电压等级网络中时，其各台的外壳对地之间，应通过加装相当于运行电压等级的绝缘子等措施，使之可靠绝缘。

4　电容器经星形连接后，用于高一级额定电压，且系中性点不接地时，电容器的外壳应对地绝缘。

5　电容器安装之前，要分配一次电容量，使其相间平衡，偏差不超过总容量的5%。当装有继电保护装置时还应满足运行时平衡电流误差不超过继电保护动作电流的要求。

6　对个别补偿电容器的接线应做到：对直接启动或经变阻器启动的感应电动机，其提高功率因数的电容可以直接与电动机的出线端子相连接，两者之间不要装设开关设备或熔断器；对采用星—三角启动器启动的感应式电动机，最好采用三台单相电容器，每台电容器直接并联在每相绕组的两个端子上，使电容器的接线总是和绕组的接法相一致。

7　对分组补偿低压电容器，应该连接在低压分组母线电源开关的外侧，以防止分组母线开关断开时产生的自激磁现象。

8　集中补偿的低压电容器组，应专设开关并装在线路总开关的外侧，而不要装在低压母线上。

损坏原因

近年来由于电力电容器投运越来越多，但由于管理不善及其他技术原因，常导致电力电容器损坏以致发生爆炸，原因有以下几种：

电容器内部元件击穿：主要是由于制造工艺不良引起的。

电容器对外壳绝缘损坏：电容器高压侧引出线由薄铜片制成，如果制造工艺不良，边缘不平有毛刺或严重弯折，其尖端容易产生电晕，电晕会使油分解、箱壳膨胀、油面下降而造成击穿。另外，在封盖时，转角处如果烧焊时间过长，将内部绝缘烧伤并产生油污和气体，使电压大大下降而造成电容器损坏。

密封不良和漏油：由于装配套管密封不良，潮气进入内部，使绝缘电阻降低；或因漏油使油面下降，导致极对壳放电或元件击穿。

鼓肚和内部游离：由于内部产生电晕、击穿放电和内部游离，电容器在过电压的作用下，使元件起始游离电压降低到工作电场强度以下，由此引起物理、化学、电气效应，使绝缘加速老化、分解，产生气体，形成恶性循环，使箱壳压力增大，造成箱壁外鼓以致爆炸。

带电荷合闸引起电容器爆炸：任何额定电压的电容器组均禁止带电荷合闸。电容器组每次重新合闸，必须在开关断开的情况下将电容器放电3 min后才能进行，否则合闸瞬间因电容器上残留电荷而引起爆炸。为此一般规定容量在160 kvar以上的电容器组，应装设无压时自动放电装置，并规定电容器组的开关不允许装设自动合闸。

此外，还可能由于温度过高、通风不良、运行电压过高、谐波分量过大或操作过电压等原因引起电容器损坏爆炸。