什么是低压电力电容器?

　　想必大部分电气人员都非常熟悉了。但是如果说到低压电力电容器的选择，可能很多电气人员都是云里雾里，甚至还有一些电气人员是一问三不知的。我们都知道低压电力电容器是一种重要的电力设备，常用于电力系统的电能贮存与补偿。它们可以用于许多不同的电力应用，包括配电网、工业设备、变速器、变频器、电动机和其他电力产品。在电气设计中，供配电设备容量的选择是至关重要的环节。在施工图设计阶段，有时为了考虑电气设备未来发展的可能需求，会为设计能力预留一定的余量，这是合理的。但如果过大或过小，除了直接或间接增加工程造价外，还可能发生电气事故。那么，低压电力电容器具体应该如何选择呢?

　　智能式低压电力电容器及其应用

　　摘要：电能现已成为现代工农业生产必不可少的能源和动力。然而，目前我国的电力供应却非常紧张，难以满足各行各业日益增长的用电需求，同时还存在着用电效率低、损耗高以及功率因数低的现状，因此，节约用电对于发展国民经济、提高人民生活水平具有举足轻重的作用。智能式低压电容器可以在一定程度上解决影响电能质量和降低电器设备的寿命，制约企业生产效率的提高，同时企业还可能因为电能质量未达标而承受线损及电力部门罚款等经济损失的相关问题。

　　电能现己成为现代工农业生产必不可少的能源和动力。然而，目前我国的电力供应却非常紧张，难以满足各行各业日益增长的用电需求，同时还存在着用电效率低、损耗高以及功率因数低的现状。因此，节约用电对于发展国民经济、提高人民生活水平具有举足轻重的作用。企业用电的功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、用电管理水平以及供电系统的运行是否经济合理的重要指标之一。因此，补偿电力系统无功损耗、改善功率因数、稳定系统电压，是企业重要的节电措施之一，也是电力部门及广大用户的迫切要求。

　　随着电力系统的发展和电力用户自动化水平的提高，对电网供电质量的要求也越来越高。而电力系统参数变化及波动性负荷会造成局部电网电压不稳及功率因数恶化，影响电能质量和降低电器设备的寿命，制约企业生产效率的提高，同时企业还可能因为电能质量未达标而承受线损及电力部门罚款等经济损失。智能式低压电力电容器作为解决此类问题的一种设备应 而生。这种装置适用于变电站、冶金矿热炉等连续运行的大容量用电设备，可以提高电网功率因数、减少网络损耗，而且顺应电器设备智能化的潮流，近年来在电网中应用日益广泛。

　　1、传统的低压电力电容器

　　传统的低压电力电容器包括感应电动机、可控硅控制传动装置以及其它广泛应用的一些工业设备均消耗无功功率，这种无功功率是从电网吸取的。通常，当功率因数低于(0.85-0.9)时，无功功率所引起的费用增加变得显而易见。在低压电网上安装的电力电容器能使各个行业都可获益。

　　1.1具有干式绝缘和自恢复能力的电容器

　　传统低压和高压电力电容器在设计上均以铝箔作电容的极板，其介质则以绝缘纸或聚丙烯薄膜或者两者共同采用。整体结构先是浸以矿物油，然后再以各种各样的含成介电液浸渍。将其密封于焊接而成的铁盒子内。

　　高压电力电容器虽然从极板结构到浸渍液的选择等各方面进行了改进，但依然保留了原来的基本设计形式。低压电力电容器的发展則另辟蹊径，出现了以金属化聚丙烯薄膜作为极板一一介质结合体的自恢复设计。这种先进的产品还具有干式结构，不含任何绝缘浸渍液。

　　“自恢复”意指电容器绝缘系统在击穿后，能够恢复到原有绝缘性能的能力，这是因为在真空中蒸发到绝缘薄膜上的金属电极层非常薄。瞬时过电压或绝缘薄膜固有的缺陷所引起的绝缘故障并不引起电容器的击穿。相反，自恢复过程保证短路电流使故障点周围的电极层重新蒸发，从而使该故障点与电容器的其余部位隔绝开来，井重新建立绝缘休系的整体性。由于电容器的自恢复是个较快的过程 (微秒级)。就设计上合理的电容器而言，自恢复过程引起的电压降和能量消耗相当低，不致于毁坏电容器。自恢复动作所产生的电容量的降低对于电力电容元件而言一般小于0.0001%。

　　由于蒸发形成的电极板比相对较厚的铝箔薄成百倍其至上千倍。因而前者对后者的取代大大减轻了重量，并显著提高了体积利用率。

　　1.2传统低压电容器存在的三个危险因素

　　对于金属化电容器，须考虑以下三个危险因素：

　　(1)电容器开关操作期间涌流的作用涌流主要出现于电容器投入到电网时刻。它对金属化电极与喷涂在用于焊接的出线头表面土的金属接触面之间的触点施加种种压力。要确保良好的接触就须对此问题 重视。金属化薄膜的规格在这方面具有十分重要的意义。

　　此种电容器在生产过程中经过几道特殊步骤，一般由若干台低压电力电容器、交流接触器、熔断器等和一台智能式控制器组成一个低压无功自动补偿装置进行工作，从而能够确保最终产品具有耐受涌流的能力。

　　(2)电容量损失的时间效应

　　自恢复电容器随着使用时间的发展会损失部分电容量。这一现象或是由金属化电极腐蚀引起，或是由于自恢复动作次数过多引起。两个因素减小电容器极板的有效面积。腐蚀问题是这样处理的：所用的金属化电极主要地用锌而不用铝，铝易于腐蚀。至于过多的自恢复动作问题，主要取决于金属化薄膜的质量和设计。其它的原因是设计不当或者是生产工艺的缺陷。

　　(3)使用寿命末期的特性

　　电介质击穿在新型和传统型式的两种电容器中引起截然不同的表现。铝箔型电容器损坏后呈低阻值模式，使得熔断器保护沿用了简单的原理。而金属化薄膜电容器损坏后仍有很高的阻抗，通过的故障电流与平时的正常电流具有同等的数量级，使得正规的熔断器无法实行保护。保护金属化薄膜电容器的常规方法是：运用某种压力断路器，这种断路器对于短路条件下的气体生成是十分敏感的。

　　有一种更好的保护办法，它采用一个以IPE (内相参保护的元件)原理为基础的双保护系统，同时以蛙石作为电容器元件的填充物。蛙石是一种以云母为主的膨体矿质材料。

　　IPE原理涉及到由连续而来的自恢复动作所引发的顺序保护。这种保护动作时，与金属化薄膜电容主元件井联的很小的一个铝箔电容器短路，从而产生一个足以使熔断器动作的故障电流。

　　2、低压电力电容器的智能化

　　目前，无功补偿装置已在电力系统得到广泛应用。无功电源与有功电源一样是维护电力系统稳定、保证电能质量和安全运行必不可少的。传统的无功补偿装置是通过控制交流接触器或空气开关实现电容器组的投切。这种装置的致命弱点是机械触头动作速度与工频电压和电流的变化速度不匹配，在投切过程中由于电容器极性的存在必然产生涌流，这种涌流冲击严重时产生电弧重燃而造成过电压或过电流，由于设备的原因或用户水平的局限，很难实现无功补偿的优化运行，且经常发生过补偿尤其是在午夜后电压较高时向电网返送无功功率引起电压质量问题。

　　低压电力电容器主要用于低压供电的无功功率(或功率因数)补偿，以此降低电能损耗、提高供电设备的利用率，并在一定程度上改善供电电能的电压质量。低压电力电容器作为无功补偿时，一般由若干台低压电力电容器、交流接触器、熔断器等和一台智能式控制器组成一个低压无功自动补偿装置进行工作。这种低压无功自动补偿装置适用于较大容量用户的无功集中补偿，而对广大分散的小型农村用户，则不适合使用。

　　由于微电子、微型网络等技术的迅速发展及其元器件的价格降低，将单台低压电力电容器配置一台微型智能化控制器， 加上交流接触器、熔断器等，构成一种能够进行低压无功自动补偿的智能式低压电力电容器，对于农电领域内进行有效的无功补偿具有很大的实用意义。

　　2.1智能式低压电力电容器的功能

　　智能式低压电力电容器由一台电容器配置一台智能式控制器，所以容易实现较多功能，它除了具有进行无功功率自动补偿外，还可以实现过压、欠压保护和电容器过电流、断相、三相不平衡、漏电流、过热保护等。电容器过热可以反映电容器工作时过电压、谐波漏电流过大和环境温度过髙等情况，因此过热保护是一种重要保护，能够有效地延长电容器的使用寿命。

　　智能式低压电力电容器应具备多台联机工作的功能，以适应只用一台智能式低压电力电容器时无功补偿容量不够的场合。多台工作时采用总线通信方式，联机工作时自动产生一个主机，其余则为从机，构成系统工作;个别从机故障自动退出，不影响其余工作，主机故障自动退出后在其余从机中自动产生一个新的主机，组成一个新的系统工作，容量相同的电容器按循环投切原则，容量不同的电容器则按适补原则投切。

　　2.2与传统低压无功自动补偿装置的比较

　　低压无功自动补偿装置的使用能够降低供配电设备电能损耗、提高供配电设备利用率，并在一定程度上改善供配电电压质量，因此历来受到电力部门的高度重视，得到非常广泛的应用。低压无功自动补偿装置具有数十年的历史，随着电力、电器和电子技术的不断发展，装置性能不断提高，特别是现代电力电子和微电子技术在低压无功自动补偿装置中的应用，使投切低压电力电容器的开关性能得到很大改善，并且可以实现测量、统计等方面的更多功能。

　　智能式低压电力电容器与常规低压无功自动补偿装置一样，均用于低压供电的无功功率自动补偿，二者除了结构模式存在根本差别和前者具备更多功能之外，智能式低压电力电容器还有以下特点。

　　(1)产品结构简洁、体积小，容易实现标准化、规范化，同时流水线生产容易、可形成规模化生产，降低生产成本，提高产品质量。

　　(2)使用方便，根据情况可以在使用现场灵活配置，可以日后根据情况的变化现场调整。多台使用时，个别损坏不影响其余，同时保护功能全，因此整体可靠性高。 维修方便，故障诊断和现场处理比较容易，一般农电工可以胜任。

　　(3)多台使用时为积木式组合，可按当前需要和经济能力配置，日后可逐步增加，实现分次投资。

　　2.3智能式低压电力电容器的应用

　　智能式低压电力电容器可以直接进行低压无功自动补偿，安装于用电设备旁，实现无功就地自动补偿，或者安装于现有在需要无功补偿容量较大的场合，应用多台智能式低压电力电容器，多台使用时接线如所示。

　　QS是电源总开关，网络总线为细芯线缆，采用接插连接。配电柜、配电箱内部和计量柜底部，对一些配变容量小的用户及新村配电等进行无功自动补偿，功能强、安装使用方便、投资省。

　　3.1概述

　　AZC系列智能电容器是0.4KV、50Hz 低压配电节能、降低线损、提高功率因数和电能质量的新一代无功补偿设备。它由智能测控单元，晶闸管复合开关电路，线路保护单元，两台共补或一台分补低压电力电容器构成。替代常规由熔丝、 复合开关或机械式接触器、热继电器、低压电力电容器、指示灯等散件在柜内和柜面由导线连接而组成的自动无功补偿装置。改变了传统无功补偿装置体积庞大和笨重的结构模式，从而使新一代低压无功补偿设备具有补偿效果更好，体积更小，功耗更低，价格更廉，节约成本更多，使用更加灵活，维护更方便，使用寿命更长，可靠性更高的特点，适应了现代电网对无功补偿的更高要求。

　　AZC系列智能电容器采用定制段式LCD液晶显示器，可实时显示三相母线电压、三相母线电流、三相功率因数、频率、电容器路数及投切状态、有功功率、无功功率、谐波电压总畸变率、电容器温度。

　　在AZC基础上，AZCL系列智能集成式电力电容补偿装置串接合适电抗率(7%适用于5/7次以上谐波环境，14&适用于3/5/7次以上谐波环境)的电抗，可有效抵制谐波，避免谐振放大谐波，保护电容柜本身寿命。

　　3.2应用场合

　　医院类、商业中心、数据中心、变频器行业、光伏行业、港口/油田类、化工/冶炼类...

　　3.3安科瑞AZC/AZCL系列智能电容器的选型

　　3.4 优势

　　AZC/AZCL系列智能电容器本体采用特制干式自愈式电容器，无泄漏、整体阻燃防暴、绿色环保、年衰减率小。产品标准化、模块化，取代了传统的空气开关、交流接触器、可控硅、热继电器、电容器，将其功能合为一个整体，发热量小，组屏安装的时候采用积木堆积方式，电容器损坏时只需单体简单快速更换。产品体积小、接线简单，随着用电用户电力负荷的增加，可以随时增加电容器的数量，改变了常规模式因接线复杂，一成不变的局限性，适应企业发展的需要，可以分期投资。

　　保障系统电压稳定合格，提高功率因数，对投入电容器进行预测，若投入电容器过补，则不投入，避免无功超额而罚款;控制可靠性100%，提高配变有功出力，减少增容投资降损节能。

　　低压电力电容器常见故障分析及预防措施

　　电容器中拥有较大的静电容量，其阻抗数值在电容器交流状态下数值并不大，所以导致静电容量在电容器中难以正常测量得出具体数值。电容的电 结构为多孔碳，会受到电解质的直接影响，静电容量与频率之间的相互作用影响关系十分明显，二者之间呈现出反比的关系，频率越高则静电容量越低，因此电容值在测量时应当选择直流环境。此外其内阻值也可以在这种状态下测量，交流状态也允许此种测量行为。

　　一 电力电容器常见故障特征及原因

　　(一)电容器壳体变形

　　电力电容器在正常运行条件下允许壳体随温度和电压变化发生少许鼓胀或收缩。但当电容器内部运行场强度过高，导致其内部发生局部放电或出现短路故障时，绝缘介质会分解出大量气体，致使密封电容器内部压力增大，造成电容器的壳体膨胀变形。电容器壳体一旦发生了严重的膨胀变形，将无法进行现场修复，只能进行更换。电力电容器壳体变形不仅会使其内部绝缘进一步恶化，也会对电力电容器的电气结构造成破坏，改变固有电气绝缘距离。因此，需要对电力电容器壳体变形故障引起足够的重视，如不及时处理，将会导致故障进一步扩大，甚至引起爆炸火灾事故。电力电容器壳体变形主要是产品质量问题引起的，如：电 与绝缘介质的材质质量差、选用的绝缘油不具有吸气特性、电容器的生产环境与工艺不达标、制造过程中内部残留杂质、盲目追求比特性指标、壳体材料过薄等等。

　　(二)电容器套管表面闪络放电

　　电力电容器成套装置的元器件空间布置一般都比较紧凑，运行时的周围环境温度和电场强度都比较高， 易吸附空气中的带电颗粒，导致套管表面容易聚集污秽、表面泄漏电流增大，进而在电网谐波与系统电压的作用下，使套管瓷瓶发生局部的沿面电弧放电，当脏污积聚到一定程度时，就会造成套管沿面闪络放电，并发出异常声响，严重时引起外部对地短路故障。

　　二 电力电容器故障预防措施

　　(一)实现设备运行状态在线监测

　　对电力电容器加装在线监测装置，实现在线监测有利于获取设备运行的实时状态信息，以确保及时发现故障隐患并制定检修策略进行处理。

　　1)对电力电容器实际运行电压进行在线监测。电力电容器在长期过电压条件下运行，回路电流增大，会导致电容器的温升过高，加速介质绝缘老化， 易造成电容器绝缘击穿的故障。国家有关标准规定：电力电容器的运行电压在1.1UN(UN为电容器额定电压)下时，每24h的 持续运行时间为12h;在1.15UN下时，每24h的 长持续运行时间为30min。因此有必要对电力电容器自身的运行电压进行在线监测。

　　2)对电力电容器故障特征状态进行在线监测。实现对电力电容器的局放、介损、电容量、泄漏电流、有功损耗等特征信号的在线监测，一方面可以根据状态量对电容器故障进行判断隔离，避免事故扩大引起不必要损失。另一方面可以通过对状态量的变化范围及趋势对电力电容器的潜在缺陷进行分析，实现对故障的判断，并对潜在故障进行预警。

　　(二)故障检测

　　具体检测内容主要包括：电力电容器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电抗器、电动机、接地、避雷器、滤波器等。由于电力电容器在实际运行时会出现诸多故障问题，不仅会对输电线路运行造成较为严重的影响， 同时也会对现代人们正常用电与日常通讯网络使用造成一定影响，这其中就需要充分选择专业技术手段，例如状态监测技术，该项技术对于输电线路检测工作而言有着较为重要影响作用。状态监测技术可以针对电力线路实际运行状态进行检测，并收集相应数据信息而后将数据信息传输给中控制。与此同时，状态监测技术可以针对电力电容器中故障分析，先寻找出故障位置与故障问题，并采取一定措施对故障问题进行解决，以便能够为电力电容器与智能电网运行工作提供保障。

　　(三)控制运行环境温度

　　电力电容器的运行温度与其自身性能、运行环境等因素密切相关，当电力电容器的环境温度过高时，将加快电介质的绝缘老化速度，缩短电容器使用寿命，所以应对电容器运行环境温度进行控制。安装在室内运行的电容器组，应通风良好并尽可能加装自动控温装置;室外运行的电容器组，一方面要防止太阳直射造成局部温度异常，另一方面要保证其具有良好的通风散热条件。同时，应定期对电容器组及其成套设备进行带电红外测温，以便于采取相应措施，以保证其内部介质温度及运行环境温度低于规程的规定值。

　　三 安科瑞AZC/AZCL智能集成式电容器介绍

　　(一)产品概述

　　AZC/AZCL系列智能电容器是应用于0.4kV、50Hz低压配电中用于节省能源、降低线损、提高功率因数和电能质量的新一代无功补偿设备。它由智能测控单元，晶闸管复合开关电路，线路保护单元，两台共补或一台分布低压电力电容器构成。可替代常规由熔丝、复合开关或机械式接触器、热继电器、低压电力电容器、指示灯等散件在柜内和柜面由导线连接而组成的自动无功补偿装置。具有体积更小，功耗更低，维护方便，使用寿命长，可靠性高的特点，适应现代电网对无功补偿的更高要求。

　　AZC/AZCL系列智能电容器采用定式LCD液晶显示器，可显示三相母线电压、三相母线电流、三相功率因数、频率、电容器路数及投切状态、有功功率、无功功率、谐波电压总畸变率、电容器温度等。通过内部晶闸管复合开关电路，自动寻找投入(切除)点，实现过零投切，具有过压保护、缺相保护、过谐保护、过温保护等保护功能。

　　低压电力电容器温升异常的影响与处理

　　在低压电力电容器运行过程中，温度是非常重要的参数之一。如果环境温度过高的话，将会导致及其严重的后果。小易将会在接下来的文章中，针对低压电力电容器运行时温升异常问题进行详细介绍。

　　1、温升异常的影响

　　在低压电力电容器运行时，可能出现温升异常现象。而低压电力电容器温升异常，将会加速电容器绝缘介质的老化，进而影响电容器的使用寿命。

　　2、温度过高的处理方式

　　在低压电力电容器运行过程中，有很多因素会导致其温升异常。一般情况下，低压电力电容器温升异常会存在以下问题：

　　①环境温度过高。当环境温度达到一定程度时，电容器内部热量散发不出来，就会导致低压电力电容器温升异常。

　　②长期过电流运行。如果低压电力电容器长期过电流运行，会导致电容器发热量增大，从而出现温升异常。

　　③电网中存在谐波。当电力系统中存在谐波时，谐波也会导致低压电力电容器温度升高，从而出现温升异常现象。

　　④其它原因。除了以上原因之外，低压电力电容器局部放电故障，绝缘强度降低等原因，也会导致其温升异常。

　　针对低压电力电容器温升异常问题，企业可以通过改善通风散热环境、避免电容器长期过负荷运行、对谐波进行治理等方式解决。

　　影响低压电力电容器寿数的因素有哪些

　　低压电力电容器是配电无功抵偿中的要害设备，而电力电容器是一个十分“软弱”的元件，很简略遭到环境条件的影响，下面就总结一下影响低压电力电容器寿数的几个要素。

　　一、温度。电容器在作业中会发作热量，假定现场通风欠好，环境温度又很高，电容器的寿数就会大大下降，有核算标明，假定电容器本身温度长时刻在55℃，运用寿数会缩短2/3以上。

　　二、作业电压。电容器本身有一个额外电压，假定作业电压长时刻高于额外电压也会影响电容器的运用寿数。

　　三、谐波。谐波会致使线路中电压和电流的畸变，然后影响电容器的运用寿数。

　　除以上跋涉几点以外，影响电容器寿数的要素还有许多，例如电容器本身的质量，没有进行体系维护和维护，乃至螺丝松动都有或许致使电容器的焚毁等等。

　　智能低压电容器和普通电容器的区别

　　随着电容器技术的不断发展，智能低压电容器逐渐出现在市面上。和普通电容器不同，智能低压电容器是以电力电容器为核心的无功补偿装置。那么智能低压电容器和普通电容器的区别具体在哪些方面呢?

　　1、在结构和应用的区别

　　电力电容器，是由极间主介质、浸渍介质、电容器外壳、电容器芯子、接线端子等多个部分组成，属于无功补偿装置中的元器件。一般情况下，企业会将电力电容器、滤波电抗器、投切开关、无功补偿控制器等安装在一起，组成低压无功补偿柜，对企业进行无功补偿。

　　智能低压电容器，是由电力电容器、滤波电抗器、投切开关、智能测控模块、人机交互模块等多种模块集成，它属于无功补偿装置。在低压无功补偿柜中，智能电容器可以取代电力电容器、滤波电抗器和投切开关。

　　2、使用环境的区别

　　智能电容器，集成了电力电容器、滤波电抗器、晶闸管投切开关等发热量大的设备，且其内部空间较小、散热条件相对较差，因此其运行时对环境温度的要求较高。

　　3、运行稳定性的区别

　　由于智能低压电容器存在发热大、散热差等问题，会导致其运行时频繁出现故障，其稳定性相对较差。

　　智能低压电容器，是电力电容器厂家对电力电容器技术的拓展应用，其在智能化、人机交互等方面有很大优势。但是电力电容器发展时间长，技术也更加成熟，因此推荐企业使用电力电容器进行无功补偿。