并联电容器的结构及特点

（一）普通型并联补偿电容器

1.油浸纸介质并联电容器

普通型油浸纸介质并联补偿电容器结构主要由芯子、外壳和出线三部分组成，如图5-7所示。其芯子通常由若干个元件、绝缘件和紧固元件等经过压装并按规定的串并联法连接而成。电容器的元件主要采用卷饶的形式，用铺有铝箔的电容器纸卷饶而成，先卷成圆柱状卷束，然后再压成扁平元件。电容元件极间介质的厚度一般为30～80um，由于纸质的不均匀和存在导电点，通常极板间纸的层数不少于三层。补偿电容器内的浸渍介质现都采用矿物油、烷基苯硅油或植物油等。外壳均采用薄钢板制成的金属外壳，金属外壳有利于散热，但其绝缘性能较差。

图5-7　普通型并联补偿电容器结构

1—出线套管；2—出线连接片；3—连接片；4—扁形元件；5—固定板；6—绝缘件；7—包封件；8—连接夹板；9—紧箍；10—外壳

2.聚丙烯金属膜并联电容器

目前国内广泛采用聚丙烯金属膜并联电容器（又称自愈式电容器），其内部接线图如图5-8所示。

自愈式电容器主要是由芯子、浸渍剂、端子、熔断器、自放电装置、外壳及安装架等组成，简介如下。

图5-8　自愈式电容器内部接线图

1—线路端子；2—限涌流电抗器；3—压力开关保护；4—电容器单元；5—放电电阻；6—外壳；7—接地端子

（1）芯子。芯子是电容器的基本工作单元，由聚丙烯金属膜绕制而成，两端面的金属层通过喷金连接成电极，每台电容器由若干只芯子根据要求进行组合连接。三相低压补偿电容器，一般采用△连接。它的自愈性能就是利用金属化膜的特殊性能，金属化膜是在聚丙烯金属膜表面利用高真空蒸镀技术蒸镀一层锌或铝金属薄层，其厚度极薄，仅0.03～0.04um。这层金属薄层在一定温度下极易汽化挥发，当施加与电容器两极板的电压达到一定值时，介质中的某些电弱点被击穿。由于击穿电弱点时释放一定的能量，所以，当元件因故击穿时，击穿电流使击穿点周围的金属层受热而汽化挥发，电弱点附近由于失去金属层而形成绝缘区，使电容器自行恢复正常工作。这种因击穿汽化一层金属层而介质迅速恢复绝缘性能，使电容器能继续安全运行的现象称为电容器的自愈。显然，这样每通过一次自愈作用，电容器就剔除一批电弱点，使得电容器的耐压也就提高一个等级。

（2）浸渍剂。浸渍剂是电容器内部的填充物，与油浸纸介电容器不同的是，油浸纸介电容器中浸渍剂，直接浸入介质中间，而自愈式电容器由于膜的工作场强高，可以不必像纸一样靠浸渍剂来提高工作场强与降低损耗。这里的浸渍剂其主要作用是解决芯子外表面的局部放电与提高电容器的自愈性能，及改善散热条件。自愈式电容器选用一定配比的油蜡作为浸渍剂，通过真空浸渍，将浸渍剂灌入壳内。通过浸渍可以有效的解决芯子边缘的局部放电，并且由于固化后的微晶蜡在芯子外部形成一强大的应力区，当元件自愈时存在一定的应力，可以迫使电弧迅速熄灭，防止蒸发区扩大与自愈恶化而导致元件“打炮”。这类浸渍剂与液体浸渍剂相比，性能稳定且不燃烧，并有效地解决了漏油问题。

（3）保险装置。当自愈式电容器万一由于自愈失效，内部的金属化膜受热软化并放气使电容器膨胀时，保险装置能及时切断电源，从而保护整个装置。这是因为保险装置集力学型和电学型保险为一体，具有双重保险功能，放置于电容器壳体内部，利用外壳的形变来启动保险机构，切断电源，万一保险失控，电气保险也立即启动，同样切除电源，因而保险装置动作可靠。

（4）自放电装置。内部自放电装置能在断电后3min内将退出运行时的初始峰值电压降至50V以下。

（5）外壳及其他。外壳由马口铁冲制而成，耐腐蚀、外涂阻燃漆，外性美观。端子与上盖采用整体压铸，耐压强度可高达3500V，且密封性能好，长期在-45℃～+50℃环境中使用不会开裂，绝缘性能稳定。其他还有接线桩头及安装支架等。

自愈式低压并联电容器的外形尺寸如图5-9所示。

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图5-9　自愈式并联低压电容器的外形及尺寸

自愈电容器的各项电性能及特性大大优于老型号油浸纸介质电力电容器，其最大特点是应用具有自愈性能的聚丙烯金属膜作为电容器元件的介质和极板，并具有高工作场强、低介质损耗以及体积小、容量大等特点。如国产BCMJ、BZMJ、BGMJ系列节能型电容器，它们的电能元件均用聚丙烯金属膜做介质，用直接沉积在薄膜表面的铝薄层做电极板卷制而成，具有介质损耗低、寿命长、可靠性高等优点。其外壳采用高强度塑料制成，电容器的外部连接全部罩入绝缘罩盖之中，因此抗腐蚀力强、操作安全可靠；每个电容器元件内装有放电电阻，当电容器从电源断开后，可在很短时间内使电容器极间电压降至安全电压以下，因此无需另设放电装置，安装使用比较方便；每个电容器元件内装有限流线圈，可有效的抑制电容涌流；每个电容器元件内还装有过温保护装置当该元件温度达到一定值时，可降电容器元件永久切除、断开电源。

（二）10kV集合式并联电容器

10kV集合式并联电容器采用密集型结构（又称密集型电容器），它体积小，安装维护方便，可靠性高且运行费用低，适用于变电所集中补偿及城市电网改造等，目前主要有BFF、BGF、BFM、BAM型等品种。

1.集合式电容器的结构

集合式并联电容器有单相和三相两种，主要由内部单元电容器、框架、箱体和出线套管组成。如图5-10所示为集合式电容器一相接线。

由图5-10可见，一相分为两段，每段有两支路，每支路的两部分各由60个元件并联后，再串联。因此，一相电容器是由四个支路组成，2并2串。单元电容器内每个元件串有一熔丝，当某个元件击穿时，其他完好元件即对其放电，使熔丝在毫秒级的时间内迅速熔断，切除故障元件，从而使电容器能继续正常工作。单元电容器安装在框架上，根据不同的电压和容量作适当的电器连接。出线端子通过导线与箱盖上的套管相连，供进出线及放电线圈使用。箱体由钢板焊接而成，箱盖上装有套管、油枕或金属膨胀器及压力释放阀。箱壁两侧有片式散热器压力式温度指示控制器。

图5-10　BFF11/-2500-1W×3集合式电容器一相接线

2.集合式电容器的特点

集合式并联电容器采用了小元件加内熔丝的设计方案，延长了检修周期，提高了运行可靠性。集合式并联电容器容量大小、一次接线方式及继电保护形式可根据用户需要而定。由于体积小，有安装于室外的，也有安装于高压开关柜内的，安装、运行、维护较简便。

3.集合式并联电容器损坏的内部原因

在电容器的元件开始损坏及全部击穿的过程中，故障电流会导致电容器介质的纸、纸—膜或全膜和溶液发热，产生气体，使铁壳鼓肚，壳内液面下降，出现空间，使露出液面的连线产生电弧或端子引线对铁壳放电。连线电弧的产生是由于元件击穿短路时，全部相邻健全元件向其放电，因放电电流过大而使连线熔断。这个电弧在壳内产生导电的气体，使健全元件芯子的端子引线很快的对铁壳放电，并烧穿一个小孔。

由于上述集合式电容器损坏的原因是并联元件数太多，导致一个元件击穿短路时的故障电流偏大，发生电容器铁壳鼓肚、开裂、套管爆炸等现象。为避免这种现象的发生就要降低集合式电容器的故障电流，为此，必须一相是由多台常规接线的电容器组成的每台电容器的元件接线是8～10并4串。

（三）并联电容器的接线

当电容器按承受三相线路的线电压U来制造时，三个电容为C的电容器可接成△形，容量QC（Δ）=3ωCU2；如果电容器按承受三相线路的相电压Uφ来制造，三个电容为C的电容器应接成Y形，容量为。可见，电容器电压升高倍，容量就升高3倍，即QC（Δ）=3QC（Y）。

电容器采用△形接线，当任一电容器断线时，三相线路仍能得到无功补偿；而采用Y形接线，当一相电容器断线时，线路断线相将失去该电容器的无功补偿，而另外两相电容器及其他三相电容器仍可补偿，但由此造成三相负荷不平衡。

电容器采用△形接线，当任一电容器击穿短路时，将造成三相线路的两相短路，短路电流很大，有可能引起电容器爆炸，使事故扩大，这对高压电容器特别危险，而采用Y形接线，在其中一相电容器发生击穿短路时，因无中性线，并未构成三相线路相间短路，因此该相电容器击穿短路时的电流仅为正常工作电流的3倍，因此运行就安全多了。所以GB 50053—1994《10kV及以下变电所设计规范》规定：高压电容器组宜接成中性点不接地星形，容量较小时（450kvar及以下）宜接成三角形。低压电容器组应接成三角形。

凡额定电压在1kV及以下的电容器称低压电容器，1kV以上的则称高压电容器。1kV及以下的电容器都做成三相，三角形接线，内部元件并联，每个并联元件都有单独的熔丝，3.15kV以上的都做成单相，星形或三角形接线，内部元件也并联。