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電力電容器的作用

  一、高壓電容柜中避雷器的作用
 ?。?)電源供給負載的電流中含有:
 ?、儆泄﹄娏?。
 ?、跓o功電流(分感性無功和容性無功)
 ?。?)都要流過二者之間的導線,并有一點損耗(被導線損耗掉的)有功電流,不斷的被負載消耗掉,用于做功,比如機械裝置的轉動等其他能量形式。無功電流,不斷的與電源交換能量,用于為有功的能量轉換建立必要的磁場,但是建立的磁場所需只是和電源交換,理論上并沒有消耗?,F在通過電容器補償,感性負載就可以和電容器相互交換這個能量了。就不用再向電源額外的索取了。這樣導線上的電流就減少了,損耗減少了,導線所占的壓降也減小了,電網末端的電壓升高了,電源的負擔也就減少了,有能力做其他需要做的事情了,相當于電源出力增加了,整體上看電容器和感性負載,等效為一個功率因數很高的負載。
  二、電力電容器的作用及允許運行方式
  電力電容器分為串聯電容器和并聯電容器,它們都改善電力系統的電壓質量和提高輸電線路的輸電能力,是電力系統的重要設備。
 ?。?)串聯電容器的作用:
 ?、俅撾娙萜鞔釉诰€路中,其作用如下:
  提高線路末端電壓。串接在線路中的電容器,利用其容抗xc補償線路的感抗xl,使線路的電壓降落減少,從而提高線路末端(受電端)的電壓,一般可將線路末端電壓最大可提高10%~20%。
 ?、诮档褪茈姸穗妷翰▌?。當線路受電端接有變化很大的沖擊負荷(如電弧爐、電焊機、電氣軌道等)時,串聯電容器能消除電壓的劇烈波動。這是因為串聯電容器在線路中對電壓降落的補償作用是隨通過電容器的負荷而變化的,具有隨負荷的變化而瞬時調節的性能,能自動維持負荷端(受電端)的電壓值。
 ?、厶岣呔€路輸電能力。由于線路串入了電容器的補償電抗xc,線路的電壓降落和功率損耗減少,相應地提高了線路的輸送容量。
 ?、芨纳屏讼到y潮流分布。在閉合網絡中的某些線路上串接一些電容器,部分地改變了線路電抗,使電流按指定的線路流動,以達到功率經濟分布的目的。
 ?、萏岣呦到y的穩定性。線路串入電容器后,提高了線路的輸電能力,這本身就提高了系統的靜穩定。當線路故障被部分切除時(如雙回路被切除一回、但回路單相接地切除一相),系統等效電抗急劇增加,此時,將串聯電容器進行強行補償,即短時強行改變電容器串、并聯數量,臨時增加容抗xc,使系統總的等效電抗減少,提高了輸送的極限功率(Pmax=U1U2/xl-xc),從而提高系統的動穩定。
 ?。?)并聯電容器的作用:
 ?、俨⒙撾娙萜鞑⒙撛谙到y的母線上,類似于系統母線上的一個容性負荷,它吸收系統的容性無功功率,這就相當于并聯電容器向系統發出感性無功。因此,并聯電容器能向系統提供感性無功功率,系統運行的功率因數,提高受電端母線的電壓水平,同時,它減少了線路上感性無功的輸送,減少了電壓和功率損耗,因而提高了線路的輸電能力。
 ?。?)電容器補償裝置的允許運行方式:
  電容器的正常運行狀態是指在額定條件下,在額定參數允許的范圍內,電容器能連續運行,且無任何異?,F象。
 ?、匐娙萜餮a償裝置運行的基本要求
  a、三相電容器各相的容量應相等;
  b、電容器應在額定電壓和額定電流下運行,其變化應在允許范圍內;
  c、電容器室內應保持通風良好,運行溫度不超過允許值;
  d、電容器不可帶殘留電荷合閘,如在運行中發生掉閘,拉閘或合閘一次未成,必須經過充分放電后,方可合閘;對有放電電壓互感器的電容器,可在斷開5min后進行合閘。運行中投切電容器組的間隔時間為15min。
 ?。?)允許運行方式
 ?、僭试S運行電壓
  并聯電容器裝置應在額定電壓下運行,一般不宜超過額定電壓的1.05倍,最高運行電壓不用超過額定電壓的1.1倍。母線超過1.1倍額定電壓時,電容器應停用。
 ?、谠试S運行電流
  正常運行時,電容器應在額定電流下運行,最大運行電流不得超過額定電流的1.3倍,三相電流差不超過5%。
 ?、墼试S運行溫度
  正常運行時,其周圍額定環境溫度為+40℃~-25℃,電容器的外殼溫度應不超過55℃。
  三、功率因數
  電力系統中,電動機及其它帶有線圈(繞組)的設備很多。這類設備除了從電源取得一部分電功率作有功用外,還將耗用一部分電功率用來建立線圈磁場。這就額外地加在了電源的負坦,功率因數cosΦ(也稱力率)就是反映總電功率中有功功率所占的比例大小。
  功率因數是衡量電氣設備效率高低的一個系數,它是交流電路中有功功率和視在功率的比值:
  功率因數=有功功率/視在功率
  功率因數低,說明電路中用于交變磁場吞吐轉換的無功功率大,從而降低了設備的利用率,增加線路供電損失。因此,供電部門對用戶的功率因數有著一定的標準要求。提高功率因時常用的方法就是在電感性電器兩端并聯靜電電容器,這樣將電感性電器所需的無功功率,大部分轉交由電容器共給,把交變磁場與電源的吞吐轉為磁場與電容電場之間的吞吐,從而使發電機電源能量得到充分利用,所以說提高功率因數具有很大經濟意義。
  四、高壓電容器的主要作用
  1、在輸電線路中,利用高壓電容器可以組成串補站,提高輸電線路的輸送能力;
  2、在大型變電站中,利用高壓電容器可以組成SVC,提高電能質量;
  3、在配電線路末端,利用高壓電容器可以提高線路末端的功率因數,保障線路末端的電壓質量;
  4、在變電站的中、低壓各段母線,均會裝有高壓電容器,以補償負荷消耗的無功,提高母線側的功率因數;
  5、在有非線性負荷的負荷終端站,也會裝設高壓電容器,作為濾波之用。
  五、如何提高功率因數
  由于線路上用電設備大都為感性負載,例如電動機\電焊機\電磁抱閘線圈,日光燈鎮流器等等,這些感性負載都從電網吸取感性電流,致使總電流I比電壓滯后的角度很大,無功功率很高所以功率因數cos很低,有功功率與電網視在功率的比值稱為電網的功率因數。
  功率因數低會造成很多不良的后果,1.降低電源的利用率.2.造成較大的線路壓降和功率損耗。
  提高功率因數的方法一般有:①改進用電設備自身的功率因數,避免空載或輕載下設備運行。②并聯電容器,提高功率因數。
  六、電壓互感器接線中性點加裝消諧器問題探討
  在討論電壓互感器一次繞組中性點加裝消諧器的問題之前,我們不妨先探討一下電力系統的中性點運行方式。在三相交流電力系統中,作為供電電源的發電機和變壓器的中性點,有三種運行方式:一種是電源中性點不接地;一種是電源中性點經消弧線圈接地;一種是電源中性點直接接地。前兩種合稱為中性點非有效接地,或小電流接地系統,后一種中性點直接接地稱為中性點有效接地,或大電流接地。
 ?。?)電源中性點不接地電力系統(3-63kV系統大多數采用電源中性點不接地運行方式)。電源中性點不接地系統發生單相接地時,如C相單相接地,那么完好的A、B兩相對地電壓都由原來的相電壓升高到線電壓,即升高為原對地電壓的倍,C相接地的電容電流為正常運行時每相對地電容電流的3倍。當發生一相接地時,三相用電設備的正常工作未受到影響,因為線路的線電壓無論相位和量值均未發生變化,因此三相用電設備仍然照常運行。但電力部門只允許運行2小時,因為一旦另一相又發生接地故障時,就形成兩相接地短路,產生很大的短路電流,可能損壞線路設備。
 ?。?)電源中性點經消弧線圈接地的電力系統。在中性點不接地的電力系統中,有一種情況比較危險,即在一相接地時,如果接地電流較大,將出現斷續電弧,這可使線路發生電壓諧振現象,在線路上形成一個R-L-C的串聯諧振電路,從而使線路上出現危險的過電壓(可達相電壓的2.5-3倍),導致線路上絕緣薄弱地點的絕緣擊穿。為防止一相接地時接地點出現斷續電弧,引起過電壓,規程規定,在單相接地電容電流大于一定值的電力系統中(3-10kV電網中接地電容電流大于30A),電源中性點必須采用經消弧線圈接地的運行方式。經消弧線圈接地系統,發生一相接地故障時暫時允許運行2小時,在一相接地時,其它兩相對地電壓要升高到線電壓,即升高為原對地電壓的倍。
 ?。?)電源中性點直接接地的電力系統,此系統一般適用于110kV及以上高壓系統,在此暫不討論。
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