电容器的作用

电容器的作用 电容器的基本作用就是充电与放电，但由这种基本充放电作用所延伸出来的许多电路现象，使得电容器有着种种不同的用途，例如在电动马达中，我们用它来产生相移; 在照相闪光灯中，用它来产生高能量的瞬间放电等等; 而在电子电路中，电容器不同性质的用途尤多，这许多不同的用途，虽然也有截然不同之处，但因其作用均来自充电与放电。 ?耦合:用在耦合电路中的电容称为耦合电容，在阻容耦合放大器和其他电容耦合电路中大量使用这种电容电路，起隔直流通交流作用。 ?滤波:用在滤波电路中的电容器称为滤波电容，在电源滤波和各种滤波器电路中使用这种电容电路，滤波电容将一定频段内的信号从总信号中去除。 ?退耦:用在退耦电路中的电容器称为退耦电容，在多级放大器的直流电压供给电路中使用这种电容电路，退耦电容消除每级放大器之间的有害低频交连。 ?高频消振:用在高频消振电路中的电容称为高频消振电容，在音频负反馈放大器中，为了消振可能出现的高频自激，采用这种电容电路，以消除放大器可能出现的高频啸叫。 ?谐振:用在LC谐振电路中的电容器称为谐振电容，LC并联和串联谐振电路中都需这种电容电路。 ?旁路:用在旁路电路中的电容器称为旁路电容，电路中如果需要从信号中去掉某一频段的信号，可以使用旁路电容电路，根据所去掉信号频率不同，有全频域(所有交流信号)旁路电容电路和高频旁路电容电路。 ?中和:用在中和电路中的电容器称为中和电容。在收音机高频和中频放大器，电视机高频放大器中，采用这种中和电容电路，以消除自激。 ?定时:用在定时电路中的电容器称为定时电容。在需要通过电容充电、放电进行时间控制的电路中使用定时电容电路，电容起控制时间常数大小的作用。 ?积分:用在积分电路中的电容器称为积分电容。在电势场扫描的同步分离电路中，采用这种积分电容电路，可以从场复步信号中取出场同步信号。 ?微分:用在微分电路中的电容器称为微分电容。在触发器电路中为了得到尖顶触发信号，采用这种微分电容电路，以从各类(主要是矩形脉冲)信号中得到尖顶脉冲触发信号。 ?补偿:用在补偿电路中的电容器称为补偿电容，在卡座的低音补偿电路中，使用这种低频补偿电容电路，以提升放音信号中的低频信号，此外，还有高频补偿电容电路。 ?自举:用在自举电路中的电容器称为自举电容，常用的OTL功率放大器输出级电路采用这种自举电容电路，以通过正反馈的方式少量提升信号的正半周幅度。 ?分频:在分频电路中的电容器称为分频电容，在音箱的扬声器分频电路中，使用分频电容电路，以使高频扬声器工作在高频段，中频扬声器工作在中频段，低频扬声器工作在低频段。 ?负载电容:是指与石英晶体谐振器一起决定负载谐振频率的有效外界电容。负 载电容常用的值有16pF、20pF、30pF、50pF和100pF。负载电容可以根据具体情况作适当的调整，通过调整一般可以将谐振器的工作频率调到标称值。 等等..... 电容器并联后总容量等于他们相加，但是效果比使用一个电容好，因为可以减少分布电感，电容器内部通常是金属一圈一圈缠绕的，会有电感产生。 电容补偿柜中避雷器的作用 电源供给负载的电流中,含有 1.有功电流 2.无功电流(分感性无功和容性无功) 都要流过二者之间的导线,并有一点损耗(被导线损耗掉的) 有功电流,不断的被负载消耗掉,用于做功,比如机械装置的转动等其他能量形式 无功电流,不断的与电源交换能量,用于为有功的能量转换建立必要的磁场,但是建立的磁场所需只是和电源交换,理论上并没有消耗 现在通过电容器补偿,感性负载就可以和电容器相互交换这个能量了 就不用再向电源额外的索取了 这样导线上的电流就减少了,损耗减少了,导线所占的压降也减小了,电网末端的电压升高了 电源的负担也就减少了,有能力做其他需要做的事情了,相当于电源出力增加了 整体上看电容器和感性负载,等效为一个功率因数很高的负载 电力电容器的作用及允许运行方式 电力电容器分为串联电容器和并联电容器 它们都改善电力系统的电压质量和提高输电线路的输电能力 是电力系统的重要设备。$ o4 [' `0 F u' @ n1. 电力电容器的作用* d6 P: `: l: l9 J/ S3 D# g 1 串联电容器的作用 串联电容器串接在线路中 其作用如下 1 提高线路末端电压。串接在线路中的电容器 利用其容抗xc补偿线路的感抗xl 使线路的电压降落减少 从而提高线路末端 受电端 的电压 一般可将线路末端电压最大可提高10% 20%。 2 降低受电端电压波动。当线路受电端接有变化很大的冲击负荷 如电弧炉、电焊机、电气轨道等 时 串联电容器能消除电压的剧烈波动。这是因为串联电容器在线路中对电压降落的补偿作用是随通过电容器的负荷而变化的 具有随负荷的变化而瞬时调节的性能 能自动维持负荷端 受电端 的电压值。2 p% k* s+ R* r( q5 u3 O 3 提高线路输电能力。由于线路串入了电容器的补偿电抗xc 线路的电压降落和功率损耗减少 相应地提高了线路的输送容量。 4 改善了系统潮流分布。在闭合网络中的某些线路上串接一些电容器 部分地改变了线路电抗 使电流按指定的线路流动 以达到功率经济分布的目的。 5 提高系统的稳定性。线路串入电容器后 提高了线路的输电能力 这本身就提高了系统的静稳定。当线路故障被部分切除时 如双回路被切除一回、但回路单相接地切除一相 系统等效电抗急剧增加 此时 将串联电容器进行强行补偿 即短时强行改变电容器串、并联数量 临时增加容抗xc 使系统总的等效电抗减少 提高了输送的极限功率 Pmax U1U2/xl xc 从而提高系统的动稳定。% a$ e7 ?. j% l5 ]* v- S2 C 2 并联电容器的作用 并联电容器并联在系统的母线上 类似于系统母线上的一个容性负荷 它吸收系统的容性无功功率 这就相当于并联电容器向系统发出感性无功。因此 并联电容器能向系统提供感 性无功功率 系统运行的功率因数 提高受电端母线的电压水平 同时 它减少了线路上感性无功的输送 减少了电压和功率损耗 因而提高了线路的输电能力。: K% M3 z5 ~& L 2. 电容器补偿装置的允许运行方式! g1 d" }% e# ]% | 电容器的正常运行状态是指在额定条件下 在额定参数允许的范围内 电容器能连续运行 且无任何异常现象。4 x' d- i% C9 F! f' ^8 B 1 电容器补偿装置运行的基本要求 1 三相电容器各相的容量应相等 2 电容器应在额定电压和额定电流下运行 其变化应在允许范围内 3 电容器室内应保持通风良好 运行温度不超过允许值 4 电容器不可带残留电荷合闸 如在运行中发生掉闸 拉闸或合闸一次未成 必须经过充分放电后 方可合闸 对有放电电压互感器的电容器 可在断开5min后进行合闸。运行中投切电容器组的间隔时间为15min。8 \( j- g* X( {' z6 f( l 2 允许运行方式 1 允许运行电压; L& X, C8 [3 r/ q3 d0 L7 _6 H 并联电容器装置应在额定电压下运行 一般不宜超过额定电压的1.05倍 最高运行电压不用超过额定电压的1.1倍。母线超过1.1倍额定电压时 电容器应停用。 2 允许运行电流 正常运行时 电容器应在额定电流下运行 最大运行电流不得超过额定电流的1.3倍 三相电流差不超过5%。5 j$ w! R- V# G6 I, g2 { 3 允许运行温度! j/ ~* g% S' K: c( L1 v( L6 } 正常运行时 其周围额定环境温度为 40? 25? 电容器的外壳温度应不超过55?。 TOP 什么是功率因数 电力系统中 电动机及其它带有线圈 绕组 的设备很多。这类设备除了从电源取得一 部分电功率作有功用外 还将耗用一部分电功率用来建立线圈磁场。这就额外地加在了电源的 负坦 功率因数 cosØ(也称力率 就是反映总电功率中有功功率所占的比例大小。 功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数 它是交流电路中有功功率和视在功率的比值 功率因数 有功功率 视在功率 功率因数低 说明电路中用于交变磁场吞吐转换的无功功率大 从而降低了设备的利用率 增加线路供电损失。因此 供电部门对用户的功率因数有着一定的标准要求。提高功率因时常用的就是在电感性电器两端并联静电电容器 这样将电感性电器所需的无功功率 大部分转交由电容器共给 把交变磁场与电源的吞吐转为磁场与电容电场之间的吞吐 从而使发电机电源能量得到充分利用 所以说提高功率因数具有很大经济意义。 高压电容器的主要作用 1、在输电线路中 利用高压电容器可以组成串补站 提高输电线路的输送能力 2、在大型变电站中 利用高压电容器可以组成SVC 提高电能质量 3、在配电线路末端 利用高压电容器可以提高线路末端的功率因数 保障线路末端的电压质量 4、在变电站的中、低压各段母线 均会装有高压电容器 以补偿负荷消耗的无功 提高母线侧的功率因数 5、在有非线性负荷的负荷终端站 也会装设高压电容器 作为滤波之用。 如何提高功率因数? 由于线路上用电设备大都为感性负载,例如电动机\电焊机\电磁抱闸线圈,日光灯镇流器等等,这些感性负载都从电网吸取感性电流,致使总电流I比电压滞后的角度很大,无功功率很高所以功率因数Cos很低,有功功率与电网视在功率的比值称为电网的功率因数.mdy 功率因数低会造成很多不良的后果,1.降低电源的利用率.2.造成较大的线路压降和功率损耗.]`6J# 提高功率因数的方法一般有:1.改进用电设备自身的功率因数,避免空载或轻载下设备运行.2.并联电容器,提高功率因数. 电压互感器接线中性点加装消谐器问题探讨 2007/10/24 10:25 A.M. 在讨论电压互感器一次绕组中性点加装消谐器的问题之前 我们不妨先探讨一下电力系统的中性点运行方式。在三相交流电力系统中 作为供电电源的发电机和变压器的中性点 有三种运行方式 一种是电源中性点不接地 一种是电源中性点经消弧线圈接地 一种是电源中性点直接接地。前两种合称为中性点非有效接地 或小电流接地系统 后一种中性点直接接地称为中性点有效接地 或大电流接地。 1 电源中性点不接地电力系统 3-63 kV系统大多数采用电源中性点不接地运行方式 。电源中性点不接地系统发生单相接地时 如C相单相接地 那么完好的A、B两相对地电压都由原来的相电压升高到线电压 即升高为原对地电压的倍,C相接地的电容电流为正常运行时每相对地电容 电流的3倍。当发生一相接地时 三相用电设备的正常工作未受到影响 因为线路的线电压无论相位和量值均未发生变化 因此三相用电设备仍然照常运行。但电力部门只允许运行2小时 因为一旦另一相又发生接地故障时 就形成两相接地短路 产生很大的短路电流，可能损坏线路设备。 2 电源中性点经消弧线圈接地的电力系统。在中性点不接地的电力系统中 有一种情况比较危险 即在一相接地时 如果接地电流较大 将出现断续电弧 这可使线路发生电压谐振现象 在线路上形成一个R-L-C的串联谐振电路 从而使线路上出现危险的过电压 可达相电压的2.5-3倍 ,导致线路上绝缘薄弱地点的绝缘击穿。为防止一相接地时接地点出现断续电弧 引起过电压 规程规定 在单相接地电容电流大于一定值的电力系统中 3-10kV电网中接地电容电流大于30A 电源中性点必须采用经消弧线圈接地的运行方式。经消弧线圈接地系统 发生一相接地故障时暂时允许运行2小时 在一相接地时 其它两相对地电压要升高到线电压 即升高为原对地电压的倍。 3 电源中性点直接接地的电力系统 此系统一般适用于110kV及以上高压系统 在此暂不讨论。 以上三种运行方式和电压互感器柜中加装一次消谐器又有什么关系呢 可从以下几个方面理解 1 电力系统为中性点经消弧线圈接地 此系统已考虑到消弧接地 如上述第二条所述 在系统的电压互感器中 Yo接线可不考虑加装一次消谐器。 2 我们一般指PT柜加装消谐器 是指安装在6-35kV电磁式电压互感器 简称压变 一次绕阻Yo结线中性点与地之间的非线性电阻器 起阻尼与限流的作用。在6-35kV发电、变电站 我们经常碰到的是电网中性点不接地 其母线上的Yo接线的电磁式压变一次绕组 成为中性点不接地电网对地的唯一金属通道 电网相对地电容的充、放电途径 必然通过压变一次绕组。这种慢变过程使压变铁芯深度饱和 当电网接地消失时 压变一次绕组中会出现数安培幅值的涌流 将压变0.5A高压熔丝熔断。即使这种涌流尚未达到熔断器的熔断值 但仍超过电压互感器额定电流 长时间处于过电流状态下运行的电压互感器会被烧毁 继而引发其他事故。选用一次消谐器 这种现象就不会发生。当单相接地电容电流小于一定的值时 不会在压变一次绕组中出线较大的涌流 对压变和高压熔丝无任何影响 从经济和产品成本的角度考虑 可以不装消谐器。如果顾客提出要求 在电压互感器一次侧加装消谐器会给设备运行增加一层防护。 3 在工程设计中经常遇到用户要求在压变柜的互感器二次侧加装二次消谐器 此种作法为在电压互感器二次开口处接入阻尼电阻 过去是灯泡。现在大部分为微机消谐装置 如KSX196H微机消谐器 其工作原理为 对PT开口三角电压 即零序电压 进行循环。正常工作情况下 该电压小于30V 装置内的大功率消谐元件 可控硅 处于阻断状态 对系统无任何影响。当PT开口三角电压大于30V时 说明系统发生故障 装置开始对开口三角电压进行数据采集 通过数字测量、滤波、放大等数字信号处理技术 然后对数据进行、计算 判断出当前的故障状态。如果出现某种频率的铁磁谐振 CPU立即启动消谐电路 使可控硅导通 让铁磁谐振在强大的阻尼下迅速消失。利用微机消谐器可实现自动跟踪和自动调谐 并能追忆、报警、自动打印和信号传送 满足无人值班变电所的需求。 在这种情况下 压变一次側无需再配一次微机消谐装置。另外 现在有些电压互感器 如JSZF-6、10型 互感器本身已带防铁磁谐振线圈 还有些电压互感器为电容式电压互感器 在设计中不需要加消谐器。 4 提到压变加装一次消谐器 不要误认为只要是PT柜就加装 因为在2PT柜中 电压互感器为V-V接线 主要用于计量、测量、绝缘监测 这里不存在中性点接地的问题 不可能有电网相对地电容的充、放电途径 不需要加装消谐器。 5 在有些工程设计中 用户根据现场电网的实际情况 在母线侧已接入一定大小的电容器 使线路的容性阻抗 Xc 与感性阻抗 XL 的比值小于0.01,可避免谐振,在此配电系统中,电压互感器中性点也无需加装消谐器。 总之 在PT中性点加装消谐器 要根据电力网的具体情况和运行方式区分对待 不要盲目地增加 设计增加一次消谐器 注意区分半绝缘电压互感器和全绝缘电压互感器所选用的一次消谐器型号不同。