我在电容电器厂上班，长期接触苄基甲笨，不知道苄基甲苯对人体的危害有多大

第一讲：基础知识

一、为什么要进行无功补偿？

交流电力系统需要电源供给两部分能量，一部分用于作功而被消耗掉，这部分能量将转换成机械能、光能、热能和化学能，我们称之为“有功功率”。另一部分能量是用来建立磁场，用于交换能量使用的，对于外部电路它并没有作功，有电能转换为磁能，再有磁能转换为电能，周而复始，并没有消耗，这部分能量我们称之为“无功功率”。无功是相对于有功而言的，不能说无功是无用之功，没有这部分功率，就不能建立感应磁场，电动机、变压器等设备就不能运转。在电力系统中，除了负荷无功功率外，变压器和线路上的电抗上也需要大量的无功功率。

在电网中安装并联电容器、同步调相机等容性设备以后，可以供给感性电抗消耗的部分无功功率小电网电源向感性负荷提供无功功率。也即减少无功功率在电网中的流动，因此可以降低输电线路因输送无功功率造成的电能损耗，改善电网的运行条件。这种做法称为“无功补偿”。

无功功率的定义

国际电工委员会给出的无功功率的定义为：电压与无功电流的成积。

QC=U×IC

其物理意义为：电路中电感元件与电容元件活动所需的功率交换称为无功功率。

（插入讲解电感元件及电容元件）

电磁（电感）元件建立磁场占用的电能,电容元件建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电压超前于电流90℃.而电流在电容元件中作功时,电流超前电压90℃.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180℃.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,从而提高电能作功的能力,这就是无功补偿的原理。

（电容元件、电感元件均为动态元件，电容元件的电流是电压与时间的导数关系，

，电感元件的电压是电流与时间的导数关系， ）

矢量图：

我们将每一瞬间电感上的电压与电感电流IL相乘得到电感的功率曲线PL(图a)，同样的，将电容上的电压与电容电流IC相乘得到电容的功率曲线PC(图b)。

如图(a)所示，功率在第二个和第四个1/4周期内电感在吸收功率，并把所吸收的能量转化为磁场能量；而在第一和第三个1/4周期内电感就放出功率，储存在磁场中的能量将全部放出。这时电感好象一个电源，把能量送回电网。磁场能量和外部能量的转化反复进行，电感的平均功率为零，所以电感是不消耗功率的。

如图(b)所示，在电容中，在第一个1/4周期内，电容在吸收功率进行充电，把能量储存在电场中。在第二个1/4周期内电容则放出功率，原来储存在电场中的能量将全部送回给外部电路。第三和第四个1/4周期内各重复一次。

电容的充电和放电过程，实际上就是外部电路的能量和电容的电场能量之间的交换过程。在一个周期内，其平均功率为零，所以电容也是不消耗功率的。

我们注意到：在第一个1/4周期中，当电压通过零点逐渐上升时，电容开始充电吸收功率，电感则将储存的能量放回电路。而当第二个1/4周期，电感吸收功率时，电容放出功率。第三和第四个1/4周期又重复这样的充放电循环过程。

因此，电容和电感并联接在同一电路时，当电感吸收能量时，正好电容释放能量；电感放出能量时，电容正好吸收能量。能量就在它们中间互相交换。即电感性负荷所需的无功功率，可以由电容器的无功输出得到补偿，因此我们把具有电容性的装置称为“无功补偿装置”。

二、功率因数

1、功率因数的定义：功率因数等于网络的电压比电流超前的相位差的余弦。

2、提高功率因数的意义：

（1）改善设备的利用率

因为功率因数还可以表示成如下形式：

COSφ= ＝

其中U―――线电压，kV

I―――线电流，A

可见，在一定的电压和电流下，提高COSφ，其输出的有功功率越大。发电机、变压器等电力设备在设计时均有一定的电压有效值U和电流有效值I，即设备需在一定的额定电压及额定电流下运行。根据P= UIcosφ，若功率因数较低，则发电机发出的有功功率或变压器通过的有功功率P较低，即设备容量得不到充分应用。

（2） 提高功率因数可以减少电压损失

电力网电压损失的公式可以求出：

△U＝△UR+j△UX

=

从以上公式可以看出，影响△U的因素有四个：线路的有功功率P、无功功率Q、电阻R和电抗X。如果采用容抗为XC的电容来补偿，则电压损失为：

△ U=

功率因数低，Q就大，△U就增大,受电端的电压就要降低。在电压低于允许值时，将严重影响电动机及其它用电设备的正常运行。特别是在用电高峰时，因为功率因数低，将出现大面积地区电压降低，严重影响工农业生产的正常进行。

故采用补偿电容提高功率因数后，电压损失△U减少，改善了电压质量。

（3） 提高功率因数可以减少线路损失

据有关资料，目前全国有近20GA的高耗能变压器在运行，一些城网高耗能配变变压器占配变变压器总数的50％。许多城网无功功率不足，调节手段落后，造成电压偏低，损耗增大。1995年全国线损率高达7.8％。通过多方面的努力，1997年全国线损率才达到8.2％。与一些发达国家相比，我国线损率约高出2～3个百分点。据统计，电力网中65％以上的电能损耗在10kV以下的配电网中损耗的，因此配电网中的减少线路损失非常重要。

当线路通过电流I时，其有功损耗为：

△P=3I2R×10－3（kW)

或 △P=3（ R×10－3=3 ( )×10－3（kW)

有以上公式可见，线路有功损失△P与cos2φ成反比，cosφ越高，△P越小。

（4） 提高电力网的传输能力

视在功率与有功功率成下述关系：

P=Scosφ

可见，在传送一定功率P的条件下，cosφ越高，所需视在功率越小。

综上所述，提高功率因数是必须的。但是功率因数的提高是整个网络的事，必须提高电网各个组成部分的功率因数，才能充分利用发电、变电设备的容量，减少网损，降低线路的电压损耗，以达到节约电能和提高功率因数的目的。

（插入讲解功率因数的目标及力率收费）

1、对功率因数的要求

除电网有特殊要求的用户外，用户在当地供电企业规定的电网高峰时负荷的功率因数应达到下列规定：

100KVA及以上高压供电用户的功率因数为0.9以上。

其它电力用户和大、中型电力排灌站、泵购转售电企业，功率因数为0.85以上。

农业用电，功率因数为0.80以上。

2、功率因数调整电费

我国执行得电价结构为两价结构，但实际上是包括基本电费、电量电费和按功率因数调整电费三部分。发、供电部门，除了供给用户得有功负荷之外，还要供给用户以无功负荷。鉴于电力生产得特点，用户功率因数得高低，对电力系统发、供、用电设备得充分利用，有着显者得影响。为了合理地使国家地能量资源，充分发挥发、供电设备地生产能力，我国专门制定了《力率调整电费办法》，按照功率因数调整电费。《力率调整电费办法》适用于实行两部电价制大工业用户地生产用电。按功率因数调整电费地收取办法是：

（1） 按照规定地电价计算出当月地基本电费和电量电费。

（2） 再按照功率因数调整电费表所订地百分数增减计算。如下表1和2所示。

（3） 计算用户功率因数采用加数平均值，即以用户在一个月内所消耗的有功电量W和无功电量Q进行计算，即：

cosφ＝

如果用户的平均功率因数在功率因数调整电费表所列数字之间，以四舍五入计算，如0.855为0.86，0.754为0.75。

表1减免功率因数电费表

月平均功率

因数 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1.00

全部电费地减少（ ％） 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.2 2.5 2.7 3.0

表2增收功率因数电费表

平均功率因数 0.84 0.83 0.82 0.81 0.80 0.79 0.78 0.77 0.76 0.75 0.74 0.73 0.72

增收（ ％） 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5

平均功率因数 0.71 0.70 0.69 0.68 0.67 0.66 0.65 0.64 0.63 0.62 0.61 0.60

增收（ ％） 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10 11 12 13 14 15

备注 自0.59以下，每降低0.01，增收全部电费地2％

3、举例说明改善cosφ能给用户带来经济效益。

【例1】 某10kV煤矿企业电力用户原来功率因数为cosφ1＝0.75，视在功率为3150kVA,年用电时间T＝3000h，收费按两部电价，试确定：

（1） 该用户得年支付电费。

（2） 欲使功率因数提高到0.95，需装设得补偿容量。

（3） 按许继目前的电容器补偿装置，分情况做出方案，并计算出投资费用（投资按每年10％回收）。求安装补偿装置后，企业所获得的年效益。

解：

(1) 补偿前用户年支付电费：

1） 基本电费。按最大负荷收取，每kVA负荷收取值为180元/年，故：

FJ1=180×3150=567000(元)

2） 电量电费。每kW.h为0.209元，故

FD1=0.209×2362.5×3000=1481287.5 (元)

3） 用户的总支付电费为：

FZ2=567000+1481287.5=2048287(元)

4)当功率因数为0.75时，增收功率因数电费为全部电费的5％，则增收的电费为：

FZZ=2048287×0.05=102414 (元)

5)用户实际缴纳电费为:

FZ1总= FZ2+FZZ=2150701(元)

(2) 补偿容量计算：

已知cosφ1＝0.75，cosφ2＝0.95,S=3150kVA,则

P1＝Scosφ1＝3150×0.75=2362.5（kW)

Q=P( - )

=2362.5( - )

=1307(kvar)

需补偿1307kvar，考虑各方面因素，总补偿容量按1500kvar考虑。

（3）按许继目前的产品做出配置方案并计算补偿后年支出费用：

方案：一次性投投切方案。此方案用于整体系统负荷变化不大的情况。

主要配置元件为：(此方案仅考虑系统存在5次7次谐波情况，用6％串联电抗器抑制系统谐波)

TBB10-1500kvar配置如下：

序号 名称 型号 数量 单位 备注

1 隔离接地开关 GN24-12D1/630 1 只

2 铁心串联电抗器 CKSC-90/10-6 1 台

3 高压并联电容器 BFM11/ -250-1W

6 台

4 熔断器 BRW-12/60P 6

5 氧化锌避雷器 HY5WR-17/45 3 只

6 放电线圈 FDGE8-11/ -1. 7-1W

3 只

7 带电显示器 DXN-12T 1 只

8 放电指示灯 AD11-22/21 3 只

9 电磁锁 DSN3 3 只

10 铝母线、绝缘子等附件 1 套

11 电容器柜体骨架 1 套

按此种方案预计投入资金约为：10万元。

1） 补偿后的视在功率和基本电费为：

SB = =2487(kVA)

FJ2=180×2487=447660 (元)

2) 电量电费。每kW.h为0.209元，故

FD2=0.209×2362.5×3000=1481287.5(元)

3）支付资产折旧费用：

Ff=100000×0.1=10000(元)

4） 用户的总支付电费为：

FZ2=447660+1481287.5＋10000=1938947(元)

5）当功率因数为0.95时，减免功率因数电费为全部电费的2.5％，则减免的电费为：

FZZ=1938947×0.025=48473 (元)

6)用户实际缴纳电费为:

FZ2总= FZ2－FZZ=1890474(元)

7）补偿后的经济效益分析：

△F＝FZ1总－FZ2总＝2150701－1890474＝260227（元）

结论：有以上分析得在装设无功补偿装置后，一年少交电费约为26万元，节省的费用完全可以上购买以上方案中的补偿设备，并且大有结余。

【例2】 配电网无功补偿算例。

（1） 无功补偿的原理。在电网中，线路或变压器的可变功率损耗为：

P=3I2R×10－3= R×10－3

当负荷功率因数由1降至cosφ时，有功损耗将增加的百分数为：

δP%＝( -1) ×100%

因此，提高负荷的功率因数与降低线损的关系为:

δP%＝（1－ ）×100%

下图表示一个主变容量为15000kVA的35kV变电所，单回路供电的电力网，单回35kV供电线路至35 kV变电所，期间T接一个电力排灌站，根据有关负荷数据如下：

Ⅰ段视在功率Sjf1=9.2MVA.

Ⅱ段视在功率Sjf2=11.7MVA.

在未装补偿前，该变电所主变功率因数为0.75，此种情况：

Ⅰ段线路的全年损失电量为：

△A1＝ ×R1×24×365=570×103（kW.h)

Ⅱ段线路的全年损失电量为：

△A1＝ ×R2×24×365=1440×103（kW.h)

整条线路的全年损失电量为：

△A＝△A1＋△A2＝570×103＋1440×103=2010×103（kW.h)

若在该变电所10kV侧加装3000kvar的补偿后电容器，主变的功率因数将由0.75提高0.91，可使线损降低值为：

δP%＝（1－ ）×100%＝（1－ ）×100%＝32％

即加装3000kvar的补偿后，可使线损下降32％，即减少损失电量为

△ A，＝δP%△A＝32％×2010×103＝64.32（万kW.h)

（2） 经济效益分析。从前面的计算中可知，每年可减少损失电量64.32万kW.h，其效益究竟有多大，可参考现行电价估算如下：

1） 全年直接减少损失，增加纯利润

M=64.32×0.50＝32.16（万元）

2） 力率调整由罚到奖,增加纯收入.补偿前该线路全年总电量

A1=1.17×106×8760×0.75×10-3＝7686.9（万kW.h)

由于功率因数为0.75,低于0.85,故应罚力率调整款

0.5%×8760×0.35=13.5(万元)

补偿后

A2=1.17×106×8760×0.91×10-3＝9326.7（万kW.h)

由于功率因数为0.91,大于规定的0.85,故奖励21.3万元.

实际增加纯收入A= A1＋A2=34.8(万元)

合计增收:M+A=66.96(万元)

综上所述:投资20多万元,一年就能获得66.96万元的收入.不仅4个月就能收回投资,而且取得长久的明显的经济效果.所以说,无功补偿,功在电网,利在自己.

三、无功补偿方式

无功补偿原则

全面规划、合理布局、

分级补偿、就地平衡

无功补偿方法

集中补偿与分散补偿相结合

高压补偿与低压补偿相结合

调压与降损相结合

配电网中常用的无功补偿方式为：

1、分组补偿

在系统的部分变、配电所中，在各个用户中安装无功补偿装置；

2、分散补偿

在高低压配电线路中分散安装并联电容机组；

3、就地补偿

在配电变压器低压侧和车间配电屏间安装并联电容器以及在单台电动机附近安装并联电容器，进行集中或分散的就地补偿。

四、补偿容量的选择

（1）按公司计算：Qc=P ）

其中：Qc－所需安装的并联电容器容量kvar；

P－最大负荷月的平均有功功率kW

cosψ1－补偿前功率因数；

cosψ2－补偿前功率因数；

（2）在不具备计算条件时，电容器的安装容量按变压器容量的10％～30％确定。

（3）单台感应电动机的就地补偿；

在进行无功补偿时，有时采取对单台感应电动机进行个别补偿，这时不能用上面介绍的方法选择电容器，也不能简单以负荷作为计算的依据，因为如果按照电动机在负荷情况下选择电容器，则在空载时就会出现过补偿，即功率因数超前，而且当电动机停机切断电源时，电容器就会对电动机放电，使仍在旋转着的电动机变为感应发电机，感应电势可能超出电动机额定电压的好多倍，对电动机和电容器的绝缘都不利。因此单台电机个别补偿时电容器的容量应按照不超过空载电流的0.9倍进行选择，即：

QC1≤0.9 UeI0

其中：Qc－所需安装的并联电容器容量kvar；

Ue－电动机额定电压kV

Io－电动机空载电流A

（4）安装容量与输出容量的关系

为保证补偿电容器安全、稳定、可靠运行，我们必须在补偿电容器前加串调谐电抗器，而补偿电容器在串接电抗器后，输出容量和安装容量的关系应依下式计算：

五、功率因数cosφ与效率η得区别：

电动机和变压器得效率η是指其输出有功功率与输入的有功功率的比值。用效率的概念来说明电动机或变压器的有功损耗。

功率因数cosφ是用来说明在电网和设备之间往复振荡的电场或磁场能量有多少，功率因数越高说明在电网和设备之间往复振荡的能量越少。

第二讲：设计基础

目录

第一节：元件的设计选型

第二节：电气接线

第三节：成套设备的保护

第四节：电容器组投切方式的选择

第一节：元件的设计选型

1 电容器

电容器做为无功补偿的重要元器件，应用于1kV以上的工频电力系统中，用来提高系统的功率因数，改善电压质量，降低线路损耗，充分发挥发电、供电设备的效率。产品以铝箔为极板，烷基苯浸膜纸（WF）、二芳基乙烷浸膜纸（FF）复合，二芳基乙烷浸全膜（FM）、苄基甲苯全膜为介质，采用卷绕式元件经串、并联后压制制成，电容器箱体内充满浸渍济。一般有单相、三相、集合式等多种分类。

单相电容器：

BAM11/ —200—1WR

内置放电电阻

户外

单相

额定容量

额定电压

苄基甲苯浸渍的聚丙烯薄膜全膜介质

并联

集合式电容器：

BAMH11/ —1200—1×3W

三相

集合式,采用内熔丝保护

（BFM表示二芳基乙烷浸渍的聚丙烯薄膜全膜介质）

了解集合式电容器及全膜电容器：

集合式电容器是将单台壳式电容器经串并联后装入大油箱内并充以绝缘油制成。1996年已占到高压并联电容器年产量的20%。其优点是结构紧凑占地面积小，接头少，安装和运行维护工作量很小。为克服容量不能调整的缺点，后来又开发了可调容量的集合式电容器，按照容量调整范围划分有50%/100%和33.3%/66.7%/100%两类产品。由于单元壳式电容器完全浸入绝缘油中，防止了单元壳式电容器的外绝缘发生故障。单元壳式电容器内部配有内熔丝，少量元件损坏后由熔丝切除，整台电容器仍可继续运行。缺点是含油量大，外壳大油箱易存在渗漏油，故障损坏后需返厂修理所用时间较长，单位容量造价较高。关于集合式电容器有两个问题需要注意：

(1)为避免大容量集合式电容器发生相间短路故障时造成严重后果，容量超过5000kvar的集合式电容器必须做成三相分体结构，即一相一台。

(2)集合式电容器的引出套管外绝缘爬电比距必须≥3.5cm/kV(相对于系统最高运行电压)，以保证其绝缘强度。

箱式电容器是在集合式电容器基础上发展起来的一种电容器，与集合式电容器的不同之处是内部单元电容器没有外壳，直接浸入绝缘油中，外壳大油箱采用波纹油箱或带金属膨胀器，与外部大气完全隔离。同集合式电容器相比，外壳体积和内部含油量进一步减少，以西安电力电容器厂3000kvar产品为例，箱式电容器比集合式电容器外壳体积减少59.1%，重量减少60.6%。由于材料用量减少，价格比集合式电容器要低。缺点是内部元件发生故障由内熔丝切除后，会对大油箱内的绝缘油造成污染。

全膜电容器具有损耗低、发热量小、温升低、体积小、重量轻的优点。国产全膜电容器自1986年开始生产以来，经过不断改进完善，质量已趋于稳定，在可靠性方面已经好于部分进口产品。自1995年以来产量逐年大幅度增长，已有多家产品通过了两部鉴定。同国外先进产品相比，差距主要表现在比特性上，材料消耗是国外先进产品的两倍。既便如此，同膜纸复合介质产品相比体积、重量均大幅度下降。以桂林电容器厂100kvar产品为例：全膜产品比膜纸复合介质产品体积下降31.2%，重量下降44.4%。集合式产品以锦州电容器厂3000kvar产品为例：全膜产品比膜纸复合介质产品体积下降55%，重量下降47.9%。箱式电容器采用全膜产品后可取消散热器。最近，电容器制造业制订了关于加速发展国产高压全膜电容器的若干措施，必将进一步提高国产高压全膜电容器的质量。因此，新增电容器应全部采用全膜产品，浸渍剂优先选用苄基甲苯(M/DBT)和SAS—40。

biàn。

〔苄基〕也叫苯甲基。含芳香环的有机基团，符号C6H5CH2—。它可和各种官能团相结合，如和羟基生成苄醇（C6H5CH2OH）等。

相关组词：

苄基、联苄。

苄基：

苄基是碳氢化合物的一种，有机化学上常把它当作一个化合单位看，所以叫做苄基。

苄基也称苯甲基。分子式是C6H5CH2，含有苄基的化合物苄乙腈、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵等。

苄基可以理解成甲苯分子中的甲基碳上去掉一个氢原子后剩下的一价基团；或者苯甲醇分子中去掉羟基。

含有苄基的化合物一般名为苄基XX或XX化苄，也有名为XX代甲苯或甲苯XX，还有一部分名为苯基XX。例如：苄基甲苯。苄基甲苯有良好的热稳定性、抗氧化性和低凝点等特性的高温合成导热油。广泛用于气相使用的各种类型的食品、喷涂及无纺布等烘烤设备，也可用于低温冷却。

—石蜡基碳氢化合物的混合物

—环烷基碳氢化合物的混合物

—芳香烃碳氢化合物的混合物

我国矿物油型导热油根据原料来源和生产工艺不同形成有SD、YD、JD等多种系列：

—SD系列以大庆原油馏分为原料加工调制成

—YD系列以柴油中提取芳烃加氢制成

—JD系列以长碳链饱和烃为主的精制白油做基础油调配成

目前也有不少导热油生产厂，没有固定的基础油来源，自行取个系列名称，其产品型号往往名不符实。

合成型导热油是以化学合成工艺生产的，具有一定化学结构和确定的化学名称的产品。根据最高允许使用温度，合成型导热油划分为普通合成型和具有特殊高热稳定性合成型。合成型导热油包括：

—烷基苯

—烷基联苯

—苄基和二苄基甲苯

—联苯和联苯醚共沸混合物

—三联苯和部分氢化三联苯

—烷基联苯醚

—脂肪烃，聚α烯烃

—硅油

—氟碳氢化合物

目前我国使用较多的合成型导热油有：联苯-联苯醚、氢化三联苯、二苄基甲苯、二甲苯基醚、烷基苯等。其中联苯-联苯醚为气/液两用导热油，使用温度范围12～400℃，氢化三联苯和二苄基甲苯属具有特殊高热稳定性和成型，氢化三联苯使用温度最高可达345℃

联苯-联苯醚、氢化三联苯导热油的代表是舒尔茨的S740、S750导热油

电容器做为无功补偿的重要元器件，应用于1kV以上的工频电力系统中，用来提高系统的功率因数，改善电压质量，降低线路损耗，充分发挥发电、供电设备的效率。产品以铝箔为极板，烷基苯浸膜纸（WF）、二芳基乙烷浸膜纸（FF）复合，二芳基乙烷浸全膜（FM）、苄基甲苯全膜为介质，采用卷绕式元件经串、并联后压制制成，电容器箱体内充满浸渍济。一般有单相、三相、集合式等多种分类。

单相电容器：

BAM11/ —200—1WR

内置放电电阻

户外

单相

额定容量

额定电压

苄基甲苯浸渍的聚丙烯薄膜全膜介质

并联

集合式电容器：

BAMH11/ —1200—1×3W

三相

集合式,采用内熔丝保护

（BFM表示二芳基乙烷浸渍的聚丙烯薄膜全膜介质）

了解集合式电容器及全膜电容器：

集合式电容器是将单台壳式电容器经串并联后装入大油箱内并充以绝缘油制成。1996年已占到高压并联电容器年产量的20%。其优点是结构紧凑占地面积小，接头少，安装和运行维护工作量很小。为克服容量不能调整的缺点，后来又开发了可调容量的集合式电容器，按照容量调整范围划分有50%/100%和33.3%/66.7%/100%两类产品。由于单元壳式电容器完全浸入绝缘油中，防止了单元壳式电容器的外绝缘发生故障。单元壳式电容器内部配有内熔丝，少量元件损坏后由熔丝切除，整台电容器仍可继续运行。缺点是含油量大，外壳大油箱易存在渗漏油，故障损坏后需返厂修理所用时间较长，单位容量造价较高。关于集合式电容器有两个问题需要注意：

(1)为避免大容量集合式电容器发生相间短路故障时造成严重后果，容量超过5000kvar的集合式电容器必须做成三相分体结构，即一相一台。

(2)集合式电容器的引出套管外绝缘爬电比距必须≥3.5cm/kV(相对于系统最高运行电压)，以保证其绝缘强度。

箱式电容器是在集合式电容器基础上发展起来的一种电容器，与集合式电容器的不同之处是内部单元电容器没有外壳，直接浸入绝缘油中，外壳大油箱采用波纹油箱或带金属膨胀器，与外部大气完全隔离。同集合式电容器相比，外壳体积和内部含油量进一步减少，以西安电力电容器厂3000kvar产品为例，箱式电容器比集合式电容器外壳体积减少59.1%，重量减少60.6%。由于材料用量减少，价格比集合式电容器要低。缺点是内部元件发生故障由内熔丝切除后，会对大油箱内的绝缘油造成污染。

全膜电容器具有损耗低、发热量小、温升低、体积小、重量轻的优点。国产全膜电容器自1986年开始生产以来，经过不断改进完善，质量已趋于稳定，在可靠性方面已经好于部分进口产品。自1995年以来产量逐年大幅度增长，已有多家产品通过了两部鉴定。同国外先进产品相比，差距主要表现在比特性上，材料消耗是国外先进产品的两倍。既便如此，同膜纸复合介质产品相比体积、重量均大幅度下降。以桂林电容器厂100kvar产品为例：全膜产品比膜纸复合介质产品体积下降31.2%，重量下降44.4%。集合式产品以锦州电容器厂3000kvar产品为例：全膜产品比膜纸复合介质产品体积下降55%，重量下降47.9%。箱式电容器采用全膜产品后可取消散热器。最近，电容器制造业制订了关于加速发展国产高压全膜电容器的若干措施，必将进一步提高国产高压全膜电容器的质量。因此，新增电容器应全部采用全膜产品，浸渍剂优先选用苄基甲苯(M/DBT)和SAS—40。

基础知识：一般来说，电容器的极板面积越大，其电容越大，电容器的极间距离越小，其电容越大，电容器的电容与极板间绝缘介质的介质常熟成正比。电容量与耐压是电容器的两个主要技术指标。电容器承受的电压过高，其绝缘介质将被击穿而导电，丧失电容器的作用）

问题：（什么时间选择集合式电容器和单只电容器？）

1．1电容器上额定电压的选择

电容器的额定电压是电力电容器设计制造时确定的正常运行电压。一般电气装置的额定电压是按照该装置拟接入的电力系统的额定电压考虑。在选择电容器的额定电压时，除考虑电网接入处的额定电压外，还应考虑以下因素：

（1） 装设串联电抗器引起电容器端电压的升高

在电力电容器的电气回路中，会串入电抗器，作用是限制合闸涌流或抑制谐波电流。（关于电抗器的选择见以下内容）

通过分析以上LC串联电路图得知，流过电感L和电容C 上的电流是相同的，它们所承受的电压高低本身的电抗值有关。在电容器的串联回路中，电抗器的感抗值XL与电容器容抗值XC的关系为：

XL=KXC

K=(0.5～13)％ K为电抗率，即为串联电抗器的感抗值与电容器的容抗值之比，以百分数表示。

即容抗值远大于感抗值。因此电容器上承受的电压肯定远大于电抗器上的电压，而且也远大于电源电压。因此，在并联电容器串入串联电抗器后，会引起电压升高，电容器组上承受的端电压XC要比母线电压US高。计算公式为：

根据以上公式，得出电容器的额定电压标准系列取值，见下表：

US

UC

K

6

10

35

63

≤1 6.3/

10.5/

21 38

4.5～6 6.6/

11/

22 40

12 6.9/

11.5/

23 42

12～13 7.2/

12/

24 44

注意问题：

1、 电容器运行中可能承受的长期工频过电压，应不大于电容器额定电压的1.1倍。如果超过1.1倍的额定电压，将造成严重过负荷，引起电容器过热，长期会引起绝缘破坏，引起事故。电容器的稳态过电压为：

装置的连续运行电压为1.05 UN，且能在下表规定的稳态过电压下运行相应的时间。

工频过电压 最大持续时间 说明

1.10Un 长期 指长期过电压的最高值应不越过1.10Un

1.15Un 每24h30min 系统电压调整与波动

1.20Un 5min 轻荷载时电压的升高

1.30Un 1min

2、 电容器的额定电压也不宜取过大的安全裕度，因为电容器的容量与运行电压的平方成正比：Q=ωCU2

Q—电容器的容量

C—电容的电容量

ω、U――分别为交流电的角频率和电容器的运行电压。

虽然电容器的长期工作电压不能过高，但是若运行电压低于额定电压，根据以上公式得知，则电容器的出力也将大大降低。

（2） 电容器的端电压要考虑谐波电流在电容器上产生的分压

以上的分析我们得知，在补偿电容器前串联电抗器后，因电抗器与电容器之间有相位相差180度，故电容器上的电压要考虑电抗器的分压，如果系统中无谐波源，则此时电容器组的耐压等级按下式考虑：

UC= US+ UL

其中US为系统电压，既是基波电压，UL为电抗器分电。

若系统中有谐波源存在，在电容器上的电压应考虑谐波电流在电容器上的分压，则此时电容器组的耐压等级按下式考虑：

UC= US+ UL＋UH

UH为谐波电流在电容器上的分压，根据IEEE519标准在高压系统中三、五、七次谐波分别应考虑基波的0.3％、3％、3％。

例如：补偿系统正常的运行电压为10kV,若系统存在7次谐波，串6％电抗器后，考虑电压波动为UH=5％US，电容器组的耐压等级计算为：

UC= US+ UL＋UH＝10/（1－6％）＋10（6％+0.3%）+10*5%

=11.8 kV

即：补偿电容器组的耐压考虑按12 kV。

插入文章：

(国标50227 5．2．2 本条明确了电容器额定电压选择的主要原则。额定电压是电容器的重要参数，在并联电容器装置设计中正确地选择电容器的额定电压十分重要。众所周知，电容器的输出容量与其运行电压的平方成正比(即Q=ωCU2)、电容器运行在额定电压下则输出额定容量，运行电压低于额定电压则达不到额定输出，因此，电容器的额定电压，取过大的安全裕度就会出现过大的容量亏损。运行电压高于额定电压，如超过1．1倍，将造成不允许的过负荷，而且电容器内部介质将产生局部放电，局部放电对绝缘介质的危害极大。由于电子和离子直接撞击介质，固体和液体介质就会分解产生臭氧和氮的氧化物等气体，使介质受到化学腐蚀，并使介质增大，局部过热，并可能发展成绝缘击穿。为了使电容器的额定电压选择合理，达到经济和安全运行的目的，在分析电容器端子上的预期电压时，下面几种情况应予以考虑：

(1)并联电容器装置接入电网后引起电网电压升高；

(2)谐波引起的电网电压升高；

(3)装设串联电抗器引起电容器端电压升高；

(4)相间和串联段间的容差，将形成电压分配不均，使部分电容器电压升高；

(5)轻负荷引起电网电压升高。

并联电容器装置接入电网后引起的母线电压升高值可按下式计算：

式中ΔUs—母线电压升高值(kV)；

USO—并联电容器装置投入前的母线电压(kV)；

Q—母线上所有运行的电容器容量(Mvar) ；

Sd—母线短路容量(MVA)。

电容器额定电压可先由公式求出计算值再从产品标准系列中选取，计算如下：

式中UCN—单台电容器额定电压(kV)；

USN—电容器接入点电网标称电压(kV)；

S—电容器组每相的串联段数；

K—电抗率

上述计算式中系数1.05的取值依据是电网最高运行电压一般不超过标称电压的1.07倍，最高为1．1倍，运行平均电压约为电网标称电压的1.05倍。将具体工程选取的电抗率K值和串联段数S值代入式(2)中，可先算出电容器额定电压的计算值，然后，从电容器额定电压的标准系列中即可选取靠近计算值的额定电压。)

1.2 损耗正切角

电容器有能量损耗，它的电流比电压超前的相位差不是900，而是比900略小一些，如图，所小的角度δ叫介质损耗角，介质损耗角的正切、即tgδ叫损耗因数。δ决定于绝缘介质的种类、电路的频率和电压。一般情况下δ很小，tgδ的范围是10－4～10－1。

1.3 电容承受的电流

1、 稳态过电流

DL/T604-1996中4.6.6规定成套装置应能在均方根值不超过1.1×1.30IN、电容值偏差(正偏差＋10％)及高次谐波综合作用的结果。国标GB50227-1995规定并联电容器装置的总回路和分组回路的电器和导体的稳态过电流，应为电容器组额定电流的1.35倍。

如并联电容器装置装设串联电抗器，正常工况回路工作电流将小于电容器组额定电流计算值，即使在谐波和过电压的共同作用下，回路电流一般不超过1.35倍电容器组额定电流，否则过负荷将动作跳闸。

2、 合闸涌流

并联电容器合闸投运时会产生很大的冲击电流，称为合闸涌流。

在电容器合闸之前，电容器上没有电压。在电容器合闸瞬间，流入电容器的电流只受到电容器回路中的阻抗限制，由于母线阻抗很小，与短路相似，这时系统中的电感与电容器的电容形成串联谐振回路，将产生很大的冲击合闸涌流。

单组电容器投入，合闸涌流通常不大，当电容器组接入处的母线短路容量不超过电容器组容量的80倍时，单组电容器的合闸涌流不超过10倍。电容器组追加投入时涌流倍数较大，组数多时最后一组的投入涌流最大。高频率高幅值涌流对开关触头和设备绝缘会造成损害。根据国内多年的运行经验，20倍涌流未见对回路设备造成损害。

目前的限制合闸涌流的措施是，在系统谐波含量较少时，串联电抗率为0.1％－1％的电抗器限制电容组追加投入时的涌流。

1.4 电容器的偏差

a．集合式电容器组允许的电容偏差不超过其额定值的0～+5%。

b．用于集合式电容器的电容器单元的电容偏差不超过其额定值的-5～+5%。

c．三相电容器组的任意两相实测电容值中最大值与最小值之比不超过1.02。

d．电容器的每相中任意两段实测电容值之比，与规定的电容值之比的允许偏差不大于0.5%。

e．单台电容器的电容偏差不超过额定电容的-5%或+10%。

2 电抗器

干式铁心串联电抗器 干式空心串联电抗器

电抗器作为一种电感元件在电力系统中广泛使用。串联电抗器与电容器组并联运行，主要作用为：

1、降低系统操作过电压

2、抑制电网高次谐波，提高供电质量

3、抑制电容器组投切过程中产生的合闸涌流，保护电容器组。

配置方式：

用于抑制5次及以上谐波时，电抗器可按K=XL/XC=4.5%∽6%配置。

用于抑制3次及以上谐波时，电抗器可按K=XL/XC=12%∽13%配置。

仅用于限制涌流时，电抗器可按K=XL/XC=0.5%∽1%配置。

谐波的存在形式：（仅只一般谐波的存在形式）

对于主要是向工业和商业负荷服务的供电系统（动力供电系统），主要的谐波分量是5次谐波；

对于大多数为单相负荷的住宅供电系统，主要的谐波分量是3次谐波。

用于串联电容器回路中的电抗器又可分为干式铁心电抗器和空心电抗器。铁心电抗器由于体积小，重量轻，易于安装，一般对于容量较小的电容器组推荐采用铁心电抗器。

问题：选择空心电抗器与铁心电抗器的依据是什么?

注意问题：

为了回避谐波的影响，必须采取消除谐波影响的措施，其中一条重要的措施就是在电容器回路中串联一定数值的电抗器，即造成一个对n次谐波的滤波回路。

在实际运行中，3次、5次、7次谐波分量往往偏高，是电容器滤波回路的主要目标。所谓3次、5次、7次……谐波，指的是谐波的频率相当于工频的3倍、5倍或7倍。当串联电抗器的n次谐波感抗与电容器的n次谐波容抗相等时，即nwL = 1/(nwC)时构成串联谐振条件，则母线的n次谐波电压将被抑制得干干净净。

对于3次谐波：3XL = （1/3） XC，则XL = （1/9） XC = 0.11XC；对于5次谐波：5XL = （1/5） XC，则XL = （1/25） XC = 0.04XC。

实际运行中，各变电站普遍采有在回路中串联12%电抗构成3次谐波滤波器，12%电抗率的含义是指串联电抗器的感抗值为该回路电容器容抗值的12%,而用串联6%电抗构成5次谐波滤波器。不正好采用11%和4%，而是稍大一点，目的是使电容器回路阻抗呈感性，避免完全谐振时电容器过电流。

当变电站母线上具有两组以上电容器组，且既有串联大电抗的电容器组又有串联小电抗的电容器组时，电容器组的投切顺序是一个应该考虑的问题。投切顺序不合理可能造成不良后果。由对谐波电流的分析可知：当电容器回路呈电感性时，电容器回路和系统阻抗并联分流，可使流入系统的谐波电流减小。

当电容器回路呈电容性时，由于电容器的“补偿”作用，电容器回路在谐波电压作用下，将产生的谐波电流流入系统，这时将使系统谐波电流扩大，并使母线电压波形发生畸变。

也就是说，仅当电容器回路对谐波呈电感性时，才不会发生对系统的谐波放大。

当变电站母线上既有串大电抗的电容器组又有串小电抗的电容器组时，电容器组回路各元件对谐波的阻抗如表1：

由表1可见，串12%电抗的电容器回路对3次和5次谐波均呈电感性。

而串6%电抗器的电容器回路对5次谐波呈电感性，而对3次谐波却呈电容性。

也就是说，串6%电抗的电容器组会在抑制5次谐波的同时，放大3次谐波，如果此时系统恰有较大的3次谐波分量，谐波电流就会造成电容器组过电流，使电容器过热、振动和发出异音，严重时将造成熔断器熔断甚至烧损电容器。如果该容性回路与系统感抗出现不利组合，还会引发谐振。造成严重后果。

回避上述隐患的办法是：在电容器组投停顺序上作出规定，当母线具有2组以上电容器组时，电容器组的投停顺序应按所串电抗器百分电抗大小匹配进行。即：电抗值大的先投，回避对可能存在的3次谐波的放大效应，使3次、5次谐波均受到抑制后，再投入串小电抗电容器组，停用时相反。在并联电容器组操作规定和并联电容器组保护及VQC装置的整定时，均应遵守这一原则。