3.6 电力电容器

电力电容器的基本性能是储存电荷，电容器正负两块极板所带电荷是相等的，且电荷量的大小与加在电容器两端电压的大小成正比。

3.6.1 电力电容器的类型

电力电容器类型较多，根据分类的方式不同主要分为以下各类。

（1）根据安装地点分类。可分为户内式和户外式。

（2）按相数分类。可分为单相式和三相式两种，除并联电容器以外，都是单相式。

（3）按额定电压分类。可分为高压式（耐压在1.05 kV及以上）和低压式（耐压在0.525 kV及其以下）两种。

（4）按外壳材料分类。可分为金属外壳、瓷外壳和胶木外壳三种。

（5）其他分类。也可按产品系列和采用的不同介质来进行分类。电力电容器的主要类别额定电压和主要用途见表3-18所列。

3.6.2 电力电容器安装容量的选择

当电感性负载功率为 P，补偿前的功率因数为 cos φ1，接入并联电容器后，若将功率因数提高为cosφ2时，则所需的并联电容器的容量Q为：

Q=kP

式中，k为补偿系数，即为cosφ1提高到cos φ2，每kW所需补偿电容的数，该值可查表3-19所列k值；P为电感性负载功率（kW）。

例如：已知P=50 kW，cos φ1=0.6，cosφ2=0.8，求所需并联电容器安装容量应为多少千瓦？

解：由已知cosφ1=0.6，cos φ2=0.8，查表3-19得到补偿系数k=0.58，即可得到：

Q=kP=0.58 ×50=29（kW）

常用并联电容器又称为移相电容器，主要用于50Hz电力网络中提高功率因数，表3-20列出了这类电容器的技术数据，供选用时参考。

3.6.3 电容器组接线方式的选择

电力电容器组接线方式，应根据电容器的电压、保护方式以及容量等来进行选择。常见有三角形连接与星形连接两种方式。当电容器的额定电压与网络额定电压一致时，可采用三角形连接方式；当电容器的额定电压低于网络额定电压时，可采用星形连接方式，或者经串、并联组合后，再按星形连接方式。

通常，在10 kV电网中，额定电压为10.5 kV和11 kV的电容器，可采用三角形连接方式；额定电压为6.3 kV 和11/ 3 kV的电容器可采用星形连接方式；额定电压为3.15 kV和11/2 3 kV的电容器应两只串联后再按星形连接方式。

3.6.4 电容器投切方式的选择

电容器投切方式可根据以下情况进行选择：

（1）一般用户以降损节能，减少电费支出为目的，可实行功率因数控制，但必须安装过电压保护装置。

（2）实行一班制和两班制生产的用户，通常可按时间控制投切。在非生产时间，可以将电容器全部（或大部分）切除。

3.6.5 电力电容器组开关电器的选择

对电力电容器组开关电器的选择，可参考以下原则进行。

（1）应选用切断电容电流不重燃的断路器。

（2）断路器的额定电流，至少应为电容器组额定电流的1.43倍。

（3）断路器的额定开断电流，应大于断路器实际开断时间（继电保护动作时间与断路器固有分闸时间之和）内三相短路电流周期分量的有效值。

（4）断路器额定切合电流峰值，不应小于短路电流最大值，并且不小于电容器组投入时充电电涌流的峰值。

（5）50 kvar（千乏）以下的室内低压电容器组，可选用铁壳开关来控制；50 kvar以上的低压电容器组，可根据具体情况，采用自动空气开关或交流接触器来进行操作。

3.6.6 保护电容器用熔断器的选择

采用熔断器来作为电容器的保护元件时，由于熔断器一般只能用来切断电容器内部的短路电流，不能检测电容器内部的早期故障，故须和继电保护配合，才能获得最佳防护效果。选择熔断器时，通常应注意以下问题。

1. 额定电压与切断电流

（1）熔断器的额定电压应符合电容器的最高工作电压。

（2）熔断器的切断电流应大于电容器极间短路的故障电流。

2. 熔体的额定电流

熔断器熔体的额定电流应能够避开电容器的合闸浪涌电流和最大负荷电流（1.43倍额定电流），即应满足以下要求。

（1）单台电容器的熔断保护：

IRn=（1.5～2.5）·In

（2）多台（2～5台）电容器公用熔断器保护：

IRn=（1.3～1.8）·In·n

式中

IRn——单台熔断器的额定电流，单位A。

In——单台电容器的额定电流，单位A。

n——公用一个熔断器的电容器的数量。

3.6.7 电容器安装场所的选择

对电容器安装场所的选择，通常应考虑以下几个方面的问题。

1. 通风良好

电容器室应有良好的通风措施（例如可安装百叶窗），室内温度要满足生产厂家规定的要求，一般不低于-35℃，不高于+40℃。通常，每安装100千乏电容器，应有0.1 m2以上的进风口（下孔）和0.2 m2以上的出风口（上孔）。如果自然通风无法满足要求，则应采用强制通风措施，如设置排风扇等。

2. 干燥无腐蚀

电容器安装场所应干燥、无爆炸和火灾危险、无剧烈震动、无腐蚀气体和粉尘污染，相对湿度不高于80%；电容器室不应受到油、水、雨、雪等的侵袭，不受日光直射。

3. 安装位置

1 000V以上高压电容器应装在单独的电容器室内，不得与变压器、配电装置公用一室；1 000V以下的电容器，可装在符合环境要求的厂房内或低压配电室内。

3.6.8 电容器的正确安装方法

电容器的安装有室内安装与室外安装两种方式，采用各种安装方式时应符合以下要求。

1. 室外安装要求

（1）安装位置

小型电容器组可直接装在台架上；中型电容器组可装在棚架上；大型电容器组可直接装在水泥地面上，但电容器的底部与地面的距离应大于0.4m，并应采取防止小动物侵袭的措施。

（2）台架安装要求

安装在台架上的电容器，其底部支架与地面的垂直距离应大于2.5m。带电导体与地面的垂直距离应为：

① 500V以上的电容器：距离应大于3.5 m。

② 500V以下的电容器：距离应大于3 m。

（3）电容器小面朝向

电容器的小面应朝向太阳经常照射的方向，以减小阳光照射的阴影。

（4）巡视通道

室外安装的电容器，若有巡视通道，应装设1.7m高的网状遮栏。

2. 室内安装要求

（1）分层安装

电容器分层安装时，一般不应超过三层，层间不应加设隔板，上、中、下三层的位置应一致。电容器母线与上层构架的垂直距离应大于0.2m；下层电容器的底部距地面应大于0.3m；上层电容器底部距地面应小于2.5m；带电部分距地面应大于3m，否则应加设网状遮栏。

（2）水平布置

电容器水平布置时一般为一行，以便于散热；排与排之间要留有宽度大于1.5m的走廊，以便于带电检测与检查；同一行电容器之间的距离应大于0.1 m，单只电容器容量在50千乏以上者应大于0.15 m。

（3）铭牌朝向

电容器铭牌应朝向巡视走廊，并应逐只编号，以利巡视；为保证安全，电容器与走廊之间应装设网状遮栏。

（4）进线选择

电容器组的进线可采用电缆或硬母线；相母线采用铝排；单只电容器与母线应采用软线进行连接，不可使用硬母线连接，以防装配应力或电动力损坏瓷套管或引线杆，从而使密封被破坏。

（5）对地绝缘

电容器的额定电压与电网电压相同时，应把电容器外壳与支架接地；电容器电压低于电网电压、且采用星形连接或串连使用时，应把电容器外壳用绝缘子支承对地绝缘，其绝缘水平应高于电网的额定电压。

（6）故障保护

电容器组应装设相间和内部元件故障保护装置或熔断器；在电容器的适当部位应设置温度计或粘示温蜡片，以供监视运行温度。

（7）连接要良好

电容器回路中任何接触不良，均会导致放电。故电气回路中各部分的连接均应良好、牢固接触。

3.6.9 电容器运行中的检查方法

电容器在运行中，应随时监测其运行电压、电流和周围环境温度，实际检测的结果均不得超过生产厂家规定的范围。

1. 移相电容器的检查

（1）电容器装在室内时，应检查室温，冬季不能低于-25℃，夏季不能超过 40℃。否则应采取相应的措施，保证电容器的外壳温度不超过规定值。

（2）运行电压不得超过电容器额定电压的10%，三相电流不平衡值不要超过电容器额定电流的5%，电容器电流不得超过额定电流的1.3倍。如发现异常，应即时停止运行。

（3）一旦保护装置自动跳闸后，不得强行送电，应查明原因处理故障后，才可将电容器重新投入运行。但在投入运行前，必须将电容器充分放电，严禁电容器带电合闸。

（4）当发现电容器外壳膨胀、漏电或出现火花等异常时，应将该电容立即退出运行，并对其进行检查。

2. 移相电容器组的检查

对运行中的移相电容器组的巡视检查内容，通常包括以下几个方面。

（1）日常巡视检查

日常巡视检查，每天不得少于一次。夏季在室温最高时进行，其他季节可在系统电压最高时检查。巡视时主要是检查套管的瓷质部分有无闪络痕迹；电容器外壳是否膨胀；有无喷、漏油现象；有无异常声响和火花；熔体是否正常；示温蜡片是否熔化；各接点部分是否发热；放电指示灯是否熄灭；记录有关电压表、电流表、温度计的读数。为便于检查，必要时可短暂停电。

（2）定期停电检查

定期停电检查，每月应进行一次，除检查日常巡视检查的那些项目外，还应对以下各项进行检查。

① 各螺栓接点的松紧和接触情况；风道有无积尘，并清扫电容器外壳、绝缘子和支架等处的灰尘。

② 电容器外壳的保护接地线是否完好；继电保护、熔断器等保护装置是否完整可靠；电容器组的断路器、馈电线等是否良好。

3.6.10 并联电容器故障检修方法

并联电容器常见故障原因及排除方法见表3-21所列，供参考。