《电气设备运行与维护》学习情景4-其它电气一次设备的运行与维讲解

学习情境4-项目1并联电容器广东水利电力职业技术学院2学习目标了解并联电容器的分类和基本结构了解各类并联电容器的性能及接线掌握并联电容器的补偿方式、补偿容量的计算以及提高功率因数的意义能说出并联电容器的控制、安装、运行与维护要求3目录并联电容器的基本结构1.1电容器安装、运行与维护1.3并联电容器无功补偿1.24目录普通型并联补偿电容器(1)10kV集合式并联电容器(2)并联电容器的接线(3)并联电容器的基本结构1.151.1.1普通型并联补偿电容器（一）油浸纸介质并联电容器构成：主要由芯子、外壳和出线三部分。工艺：铝箔电容器纸卷绕成圆柱状，再压成扁平；采用薄钢板制成的金属外壳。极间介质厚度：一般为30~80μm。浸渍介质：矿物油、烷基苯硅油或植物油等。61.1.1普通型并联补偿电容器l-出线套管2-出线连接3-连接片4-扁型元件5-固定板6-绝缘件7-包封件8-连接夹板9-紧箍10-外壳普通型并联补偿电容器结构示意图如下：71.1.1普通型并联补偿电容器（二）聚丙烯金属膜并联电容器(又称自愈式电容器)构成芯子外壳浸渍剂熔断器自放电装置端子安装架等自愈机理？81.1.1普通型并联补偿电容器（二）聚丙烯金属膜并联电容器(又称自愈式电容器)芯子：由聚丙烯金属化膜绕制而成。金属薄层在一定温度下易汽化，这种因击穿汽化的金属层介质迅速恢复绝缘性能，使电容器能继续安全运行，实现电容器自愈。保险装置：当自愈式电容器因自愈失效，保险装置能及时切断电源，而保护整个装置。浸渍剂：电容器内部填充物（油蜡）。作用为解决芯子外表面局部放电与提高电容器自愈性能，及改善散热条件。自愈机理91.1.1普通型并联补偿电容器自愈式并联低压电容器的外形及尺寸示意图如下：有何特点？101.1.1普通型并联补偿电容器特点具有自愈性能的介质和极板具有高工作场强、低介质损耗特点体积小、容量大内部接线形式单相全并接法三相△形接法三相星形接法自愈式并联低压电容器:111.1.1普通型并联补偿电容器单相全并接法、三相△形接法、三相星形接法如下图所示：1-线路端子；2-限涌流电抗器；3-压力开关保护；4-电容器单元；5-放电电阻；6-外壳；7-接地端子12目录普通型并联补偿电容器(1)10kV集合式并联电容器(2)并联电容器的接线(3)并联电容器的基本结构1.1131.1.210kV集合式并联电容器结构：有单相和三相两种，主要由内部单元电容器、框架、箱体和出线套管组成。内部示意图图为一相接线，一相分为两段141.1.210kV集合式并联电容器结构：有单相和三相两种，主要由内部单元电容器、框架、箱体和出线套管组成。内部示意图每段有两支路每支路的两部分151.1.210kV集合式并联电容器结构：有单相和三相两种，主要由内部单元电容器、框架、箱体和出线套管组成。内部示意图每支路的两部分各由60个元件并联每支路的两部分各由60个元件并联后，再串联161.1.210kV集合式并联电容器结构：有单相和三相两种，主要由内部单元电容器、框架、箱体和出线套管组成。内部示意图因此，一相电容器是由四个支路组成，2并2串。2并2串171.1.210kV集合式并联电容器特点损坏原因：小元件加内熔丝设计方案:延长检修周期，提高运行可靠性体积小：安装、运行、维护较简便电容元件故障较大的故障电流纸膜元件发热膨胀出现放电间隙间隙产生导电气体，实现击穿。如何改进？一相元件接线改为是8~10并4串18目录普通型并联补偿电容器(1)10kV集合式并联电容器(2)并联电容器的接线(3)并联电容器的基本结构1.1191.2.3并联电容器的接线接线形式：有Δ形接线和星形接线形式Δ形接线星形接线特点当任一电容器断线时，三相线路仍能得到无功补偿。发生击穿时，短路电流很大，可能引起电容器爆炸。当一相电容器断线时，断线相失去无功补偿能力，其他相仍可补偿，但造成三相负荷不平衡。发生击穿短路时，短路电流不大，运行较为安全。适用低压电容器组（≤1kV）或容量较小时(450kvar及以下)：宜接成三角形。高压电容器组（＞1kV）：宜接成中性点不接地星形。20目录并联电容器的基本结构1.1电容器安装、运行与维护1.3并联电容器无功补偿1.221目录提高功率因数意义及方法(1)并联电容器的补偿方式(2)并联电容器组的控制(3)并联电容器的无功补偿1.2221.2.1提高功率因素意义及方法功率因素概念提高功率因素方法无功补偿容量计算提高功率因素的意义功率因素标准231.2.1提高功率因素意义及方法功率因素概念提高功率因素方法无功补偿容量计算提高功率因素的意义功率因素标准241.功率因素概念什么是功率因素？即有功功率P与视在功率S之比，公式为cosPS功率因素与负荷的关系？功率因数是随负荷功率的变化而改变的在年最大负荷时的功率因数称为最大负荷时的功率因数某一时间段的平均功率因数称为加权平均功率因数251.2.1提高功率因素意义及方法功率因素概念提高功率因素方法无功补偿容量计算提高功率因素的意义功率因素标准262.提高功率因素的方法实现方式：提高自然功率因数和人工进行无功补偿272.提高功率因素的方法实现方式：提高自然功率因数和人工进行无功补偿提高异步电动机的检修质量根据国家绿色照明工程要求，采用新型节能型照明灯具采用同步电动机或者异步电动机同步化合理选择电动机型号、规格和容量，使其接近满载运行合理选择变压器容量，改善变压器运行方式，处于最经济运行状态282.提高功率因素的方法无功补偿方法电力电容补偿同步电动机补偿：用于大功率拖动装置同步调相机补偿：用于远距离输电受电端串联：远距离高压输电并联：用电单位基本原理：把具有容性无功功率负荷的装置并接在感性负荷的电路中，感性负荷所应吸收的无功功率从容性补偿设备输出的容性无功功率中获得。实现方式：提高自然功率因数和人工进行无功补偿291.2.1提高功率因素意义及方法功率因素概念提高功率因素方法无功补偿容量计算提高功率因素的意义功率因素标准303.无功容量计算在负荷需用的有功功率P30不变的条件下，并联容量为Qc的电力电容器进行无功补偿后，无功功率将由Q30减小到Q30'，视在功率将由S30减小到S30'，功率因数将由cosφ提高到cosφ’。下图表示了无功功率和视在功率变化与功率因数变化的关系。其中：''30303030tantanCcQQQPqP可根据所选并联电容器的单个容量确定电容个数。31无功补偿容量算例例4-l某厂拟建一座10kv的降压变电所，选择装设一台主变压器。己知变电所低压侧有功计算负荷为650kw，无功计算负荷为800kvar。当地供电企业规定用户在电网高峰负荷时的功率因数应达到0.9，因此设计方案确定在低压侧装设并联电容器进行无功功率集中补偿，则需装设多少补偿容量?所选主变压器的容量有多大?并与无补偿情况时比较。（课本例题4-1）321.2.1提高功率因素意义及方法功率因素概念提高功率因素方法无功补偿容量计算提高功率因素的意义功率因素标准334.提高功率因素的意义提高设备有功出力降低功率损耗和电能损失提高设备有功出力减少电压损耗以改善电压质量减少电力设备的投资和节约运行费用意义341.2.1提高功率因素意义及方法功率因素概念提高功率因素方法无功补偿容量计算提高功率因素的意义功率因素标准355.功率因素标准100kVA及以上高压供电用户：cosφ0.9大、中型电力用户：cosφ0.85农业用电：cosφ为0.80左右电网高峰负荷时用户要求为什么供电企业要规定用电企业在电网高峰负荷时的功率因数应达到功率因数标准值呢?思考36目录提高功率因数意义及方法(1)并联电容器的补偿方式(2)并联电容器组的控制(3)并联电容器的无功补偿1.2371.2.2并联电容的补偿方式补偿原则：就地平衡无功。补偿方式集中补偿高压集中补偿低压集中补偿分散补偿个别补偿381.2.2并联电容的补偿方式补偿方式集中补偿高压集中补偿低压集中补偿分散补偿个别补偿39集中补偿方式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。该方式安装简便，运行可靠，利用率高，因此应用比较普遍。方式高压集中补偿低压集中补偿定义将高压电容器组集中装设在工矿企业变配电所的6~l0kV母线上将低压电容器集中装设在变配电所或车间变电所的220／380V低压母线上特点初投资较少，便于集中运行维护补偿范围更大，更经济，且安装、运行、维护安全方便、费用较低应用在一些大中型企业中应用比较普遍在中小型企业中应用相当普遍40集中补偿电容器组的接线一般采用Δ形接线，如下图所示为接在变配电所6~10kV母线上的高压集中补偿的并联电容器组接线图。思考为什么采用Δ形接线？411.2.2并联电容的补偿方式补偿方式集中补偿高压集中补偿低压集中补偿分散补偿个别补偿42分散补偿方式分散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入或切除。特点：这种补偿方式补偿范围更大，效果比较好，但设备投资较大，利用率不高。适用场合：一般适合容量小数量多而分散、累计补偿容量相当大且是长期稳定运行的设备采用。431.2.2并联电容的补偿方式补偿方式集中补偿高压集中补偿低压集中补偿分散补偿个别补偿44个别补偿方式个别补偿是把电容器直接并接到单台用电设备的同一电气回路中，与设备同时投切。特点：能就地平衡无功电流，补偿范围最大，补偿效果最好，但总投资较大，电容器利用率较低。适用场合：这种单独就地补偿特别适用于负荷平稳、经常运转而容量又大的设备，如大型高、低压感应电动机、高频电炉等。45各补偿方式安装位置及效果如下图所示为并联电容器在企业供电系统中的装设位置和补偿效果示意。46目录提高功率因数意义及方法(1)并联电容器的补偿方式(2)并联电容器组的控制(3)并联电容器的无功补偿1.2471.2.3并联电容器组的控制控制方式手动投切自动调节特点简单、经济、便于维护，但调节功率因数不及时。实现较理想的功率因数要求，但投资较大且维修比较麻烦。适用(1)补偿低压基本无功功率的电容器组；(2)常年稳定的无功功率；(3)长期投入运行的变压器或变配电所内投切次数较少的高压电动机及高压电容器组。(1)为避免过补偿，而装设无功自动补偿装置在经济上合理时；(2)避免轻载时电压过高，造成某些用电设备损坏而装设无功自动补偿装置在经济上合理时；(3)只有装设无功自动补偿装置，才能满足在各种运行负荷的情况下的电压偏差允许值时。48目录并联电容器的基本结构1.1电容器安装、运行与维护1.3并联电容器无功补偿1.249目录并联电容器安装要求(1)电容器组运行标准(2)电容器组运行、维护(3)电容器的安装、运行与维护1.3501.3.1并联电容器安装要求对安装环境的要求对电容器室的要求对安装电容器的要求511.3.1并联电容器安装要求对安装环境的要求对电容器室的要求对安装电容器的要求521.安装环境应满足产品规定的技术要求(1)海拔要满足相应的国标要求。(2)周围不含对金属和绝缘有害的腐蚀性物及尘埃。(3)周围环境无易燃、易爆危险，无剧烈的冲击和震动。531.3.1并联电容器安装要求对安装环境的要求对电容器室的要求对安装电容器的要求542.对电容器室的要求(1)最好为单独建筑物，耐火等级≥二级，就近设置消防设施。(2)通风良好，使电容器因热损耗发热以对流和辐射方式散出。(3)屋顶应采取隔热措施，通风口应有防雨雪等物进入的措施。(4)不应有窗户，门宜设在北或东侧，能向左右外开90度以上。551.3.1并联电容器安装要求对安装环境的要求对电容器室的要求对安装电容器的要求563．对安装电容器的要求(1)其分层安装时，一般≤三层，层间不应加隔板。(2)其构架间水平距离≥0.5m，电容器间距离≥50mm。(3)其额定电压与低压电网额定电压相同时，外壳和支架接地。(4)在其适当位置设置温度计或贴示温蜡片，以监视运行温度。(5)应装设相间及其