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浅谈电容器无功功率补偿

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/1/21 18:29:41   

浅谈电容器无功功率补偿

随着电力负荷的增加,必然要求电网系统利用率的提高。因为无功电流占用部分有效电力传输容量,增加电力传输的损耗,所以尽可能地缩短无功的产生和无功用户之间的距离就十分重要,这样可以增加输送有功电力的能力,减少能量损耗,提高输送电力的质量。
连接到电网中的大多数电器不仅需要有功功率,还需要一定的无功功率,电机和变压器中的磁场靠无功电流维持,输电线中的电感也消耗无功,电抗器、荧光灯等所有感性电路全部需要一定的无功功率。

为减少电力输送中的损耗,提高电力输送的容量和质量,必须进行无功功率的补偿。
一、电力电容器的补偿功能
电容器在原理上相当于产生容性无功电流的发电机。将它连接到需要无功的补偿装置或设备上,变压器和输出线的负荷降低,从而输出有功能力增加。

在输出一定有功功率的情况下,供电系统的损耗降低。比较起来电容器是减轻变压器、供电系统和工业配电负荷的最简便、最经济的方法。因此,电容器作为电力系统的无功补偿势在必行。

二、自愈式低压并联电力电容器的结构特点
多年来,低压侧的无功补偿,大量采用油浸纸介电容器。这种电容器体积大、损耗高、成本高,而且爆炸、鼓肚、漏油现象严重,已远远不能适应电网发展的要求。

近年来发展起来的自愈式低压并联电力电容器,是以电工级的聚丙烯膜为介质,单面蒸镀一层金属膜为极板,采用无感卷绕法形成元件,在其两端面喷涂金属,将极板引出作为电极。

元件是电容器的主体,也是电容器的关键。根据容量的要求,将一定数量的元件用导线组合起来,经过绝缘处理,加装防爆装置后,置于一个壳体中,再经过一定的工艺加工就成为单台的电容器。

电容器应当有放电器件,当电容器从电源脱开后,它能在规定的时间内把电容器上剩余电压降低到零,以保证维护人员的人身安全和防止重复投切时电压叠加造成电容器过电压。

自愈式低压并联电力电容器尽管有自愈功能,比较安全可靠,但仍存在自愈失败的情况,造成元件绝缘水平降低,甚至短接,产生鼓肚、爆裂等个别情况。为解决这一现象,不同厂家采用了不同的防爆措施。

1.压差防爆装置
当电容器的某一元件绝缘程度下降时,必然产生超常热量,内压增大,使电容器外壳变形,膨胀,机械位移把防爆片(线)拉断。由于电源通过防爆片与电容器元件相接,防爆片断开等于电源脱开,防爆效果决定于防爆片的设计、安装位置和电容器的密封性等。

2.安全膜
把金属化薄膜蒸镀成网状结构,即把电容器元件的容量划分成相当数量的小电容的并联。每个小电容蒸镀成具有电流保险的结构,在电容器元件的某一个小电容电弱处自愈失败时,该小电容电流保险熔断,推出运行,而整个元件容量下降甚微。


3.温度电流型保险
电容器由多个电容器元件组合而成,如果每个元件设置温度电流保险器件,当某一个元件由于自愈失败时绝缘下降,甚至短接时,会产生过热电流,促成温度电流保险动作,该元件即刻退出运行,而整台电容器仍可继续正常运行,只是电容量有少量下降而已。


防爆预防措施是必要的,最重要的是提高电容器元件的可靠性。一般厂家都非常重视材料的选择和工艺条件的控制。缺乏优良的原材料和严格的工艺控制,是生产不出优良的成品电容器的。


金属化膜是电容器生产的关键原材料。目前一般生产自愈式低压并联电力电容器使用Al金属化聚丙烯膜、Zn-Al(或Ag-Zn)聚丙烯金属化膜。

三、铝金属化膜和锌铝金属化膜的区别
在镀膜技术中,因铝膜生产成本低,对环境的适应性强,常温常湿自然条件下,可以存放较长时间而保持导电性不变,自愈性能较好,便于保管和操作,因而得到广泛应用。

金属化电容器最突出的一个特点是具有良好的自愈性,就是说当其介质的电弱处被击穿后,由于短路产生的高能量使击穿附近的金属镀层迅速逸散形成空白区,重新恢复绝缘。这一特性要求金属化膜具有较薄的镀层。但在金属化的电容器中,金属镀层是作为极板使用的,从金属导电原理出发,又要求金属镀层越厚越好,这样电容器才能承受大电流的冲击。其喷金材料只能是Al、Zn或其合金,不同种类的金属在电场的作用下,接触面的电化学腐蚀是存在的,加上镀层,喷金面接触不良,造成耐电流冲击能力差。同时铝膜电容器在运行中由于热电效应,镀层极易腐蚀脱落,导致容量下降,损耗增大、发热等。


蒸镀采用边缘加厚技术,极板部分方阻比较大,喷金接触部分方阻小,这就解决了自愈性和抗大电流冲击的矛盾。而喷金材料采用和极板相同的Zn,不存在电化学腐蚀现象。真空镀膜的损伤程度也小。


因而Zn—Al金属化膜电容器的性能稳定,具有容量下降率小,耐冲击能力强,使用寿命长等特性。
但是Zn—Al膜允许在空气中暴露的时间短,镀层容易氧化,工艺要求比较严格,处理不当,会在电热的作用下,损耗增大,影响其使用寿命。


四、电容器的质量
合格的自愈式低压并联电力电容器应当符合GB12747—91标准,出厂前对电容器元件都经过检验、筛选,合格的元件才允许组装电容器。整台电容器的容量、损耗、耐压和绝缘等主要指标都经过测试,外观经过检查合格后才允许出厂。


出厂的电容器应当达到随带的电容器使用说明书技术指标的要求。


电容器在保用期内如发生击穿、过热、明显鼓肚、失效等,生产厂家应予以调换。


五、使用注意事项
值得一提的是,一般用户往往忽视使用说明书,使用注意事项安装时要仔细领会、照办。大家知道,电容器的阻抗是和频率成反比。随着频率的增高,损耗也增大。对于电路中的谐波和涌流要采取措施加以限制。电容器总是要产生热量的,要特别注意通风冷却。


无功补偿装置安装后,试运行过程中,要对系统进行检测,发现过电压、过电流、振荡、谐波等要及时采取措施,这对于电容器的正常运行是非常必要的。

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