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电容器两端电压如何判断

网友发布 2023-08-05 00:30 · 头闻号仪器机械

等于充电时的电压。 追问: 如果一个电容器两端电势差为18伏特,那么规定两边的电势各位多少,是18和0 ,还是9和负9? 回答: 当然是18 。 追问: 能告诉我为什么吗?谢谢 回答: 参考点就是电容器的任意一端,在忽略电容器漏电的前提下,端电压就是电压最大值(电势)。 如果以大地为参考点,在电容充好电没有外电路的前提下,两端对地均为 0 。因为不构成回路(通路,电路)。

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

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