电容器的技术规范由工业标准确定。他们包括偏差和可接受的运行范围。电容器在不超过如下极限时应当能够持续运行:
1)110%的峰值电压
2)120%的有效值电压
3)135%的铭牌无功出力
4)180%的标称有效电流,该标称有效值电流基于额定电压和额定无功出力得出。
1. 电压
标称的系统电压值的是详见电压。
电容器单元是单相的,因此需要采用合适的相电压。电容器能够在110%的额定有效值电压下运行,而其峰值电压不能超过1.2√2倍的额定有效值电压。
2. 无功出力额定值
电容器单元的额定值是以kvar数来确定的。
电容器单元在不超过135%的铭牌无功出力的情况下能够持续运行。
如果运行电压高于或低于标称运行电压,那么无功出力将作相应的变化:
无功出力=额定无功功率×(运行电压/额定电压)²
3. 频率
用于功率因数校正的电容器被设计成工作在50Hz或60Hz。电容器的无功出力与系统运行频率成正比。如果电容器工作与非额定频率下,其无功出力相应变化:
无功出力=额定无功出力×(工作频率/额定频率)
4. 环境温度
电容器被设计成能在户外场所不同的安装结构下间断运行或持续运行,户外场所通风自由,阳光直射,处于环境温度下。电容器组的环境温度和运行温度应当考虑如下额外的因数:
1)来自太阳的辐射和诸如电弧炉等其他辐射源的辐射;
2)如果无功出力上升,损耗也会上升
3)安装期间,如果电容器相互之间靠的很近,则冷却作用就会下降。因此,为了延长电容器的寿命,需要合适的安装结构和通风条件。
用于改进冷却条件的方法有强制风冷,增加电容器单元之间的间隙、将电容器组放置在较低环境温度的地方等。
5. 运行条件
如满足如下的运行条件,电容器单元能够在他们制定的额定值下运行。
1)环境温度必须在允许的范围内
2)海拔不超过1800m
3)端子和外壳之间所承受的电压不能超过绝缘水平
4)所承受的电压不能包含过量的谐波
5)运行的标称频率等于额定频率
任何非正常的运行条件,如烟熏、暴露于爆炸性尘埃中、机械冲击或振荡、附近源辐射的热量、安装限值、环境温度限值、较高的海拔、过大的瞬时负载等,都会加速电容器单元的损坏。
6. 套管的类型
电容器被制造成单相或三相单元。
对于单相电容器,存在单套管或双套管两种结构。
单套管户外性电容器单元只有一个套管引出端,电容器的另一极在外壳上,并且有一个合适的联结点。
在双套管电容器单元中,两个电极通过双套管引出,外壳与电极绝缘。
7. 冲击水平
电力电容器应该能够承受的冲击电压水平
表:基于IEEE标准18的电容器冲击电压水平
电容器电压额定值(有效值)/V |
冲击电压水平(峰值)/kV |
216~1199 |
30 |
1200~5000 |
75 |
5001~15000 |
95 |
13200~25000 |
125 |
8. 内部放电装置
电容器通常配有内部放电装置,它将电容器脱离电源之后的剩余电压在一定的时间内降低到50V以下,规定的时间见下表。
电容器电压额定值(有效值)/V |
最长放电时间/min |
600及以下 |
1 |
500以上 |
5 |
在电力系统的应用场合,内部放电装置有时不能保证电容器的额定放电,因此需要考虑合适的放电电阻。
9. 暂时工频过电压
在正常寿命期中,电容器可以承受总共300次的工频过电压,该电压指的是端与端之间的电压,且不包含瞬态分量和谐波分量。
表:允许的过电压倍数及其持续时间
持续时间 |
最大允许过电压(pu) |
6周波 |
2.20 |
15周波 |
2.00 |
1s |
1.70 |
15s |
1.40 |
1min |
1.30 |
10. 瞬态过电流
电力电容器会由于关合电源、断开电源以及类似的开关操作而承受过电流。
允许的过电流峰值和持续时间
每年可能的瞬态次数 |
允许的过电流值(pu) |
4 |
1500 |
40 |
1150 |
400 |
800 |
4000 |
400 |
11. 三相结构的联结方式
单相电容器单元用于三相电力系统时,可以此采用如下联结方式:不接地星型联结、接地星型联结、三角形联结、不接地分裂星型联结和H桥型结构。三相布置的接地方式需要进行仔细的验证,以避免系统发生铁磁谐振。
12. 漏电流
这是从电容器内轴流到电容器外壳的电流。
漏电流可以通过在两个引出端(两个引出端接在一起)和外壳之间施加电压来测得,也可以在一个引出端和外壳之间施加电压来测得。
13. 损耗因数
由于电极和端子之间的连接,所有电容器都具有一定的电阻,另外还存在介质损耗。总的损耗可以由一个等效电阻Re所产生的损耗来表示。损耗因数定义为电容器的电抗Xe和阻抗Ze之间夹角δ的正切值。
损耗因数随温度和系统频率而变。