什么是电容组，为什么要使用它？

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在电力变电站中，多个电容器的互连系统用于改善系统的功率因数，这个互连的电容器系统被称为电容组。简而言之，电容组是一种设备，它由多个并联或串联连接的电容器组成，并提供无功功率以改善电力系统的功率因数。

电容组是公用事业和工业变电站中的重要组件，因为它们有助于改善功率因数和供电系统的效率。

阅读本文以了解与电容组相关的基本概念，包括其结构、工作原理、类型、优点、缺点和应用。

什么是电容组？

电容组只不过是多个电容器串联或并联组合，以获得所需的电容值，从而改善电力供电系统的功率因数。因此，电容组的主要功能是改善系统的功率因数并最大限度地减少能量损耗。

电容组是变电站中的重要组件，因为它们在提高整个变电站的效率方面发挥着至关重要的作用。

电容组是如何工作的？

电气电容器是电容组的核心组件。因此，电容组的工作原理基于电容器的工作原理。从基础知识中，我们知道电容器由由介电材料隔开的金属板组成，并以静电场的形式存储电能。

当电容器连接到交流电源时，它在每个交流周期中都会充电和放电。在第一个半周期中，电容器充电，在另一个半周期中，它放电。

当电容器充电时，它从电源中吸收前导电流，因此从电源中吸收前导无功功率。在此充电期间，它发出滞后无功功率。此滞后无功功率供应给需要改善功率因数的电力负载。

因此，如果在电力系统中连接了电容组，它将补偿滞后无功功率的需求，从而改善系统的功率因数。

电容组的类型

以下三种类型的电容组通常可用于功率因数校正：

• 内置熔断电容组

• 外置熔断电容组

• 无熔断电容组

让我们详细讨论每种类型电容组的特性和特点。

内置熔断电容组

在内置熔断电容组中，电容器以串联和并联组合的方式组合，这些组合是根据电容组的额定值进行的。每个电容器都由其自身的内部保险丝保护。因此，它被称为内置熔断电容组。

内置熔断电容组的电容器和保险丝单元都装在一个外壳内。因此，这些电容组尺寸相当小，但这也取决于电容组的额定值。

如果一个或多个电容器发生故障，电容组的操作不会受到影响。内置熔断电容组以其易于安装和维护要求低而闻名。

外置熔断电容组

在外置熔断电容组的情况下，用于保护每个电容器的保险丝单元位于单独的外壳中，该外壳位于电容组外壳的外部。

当电容组中的任何一个电容器元件发生故障时，其外部保险丝会熔断并使有故障的电容器与电容组隔离。即使特定单元的电容器损坏，此机制也允许电容组在不中断的情况下继续运行。

在外置熔断电容组中，电容器通常在电容组的每个阶段内部并联连接。因此，任何一个电容器的故障都不会影响系统其余部分的操作。但是，它可能会影响三相系统中的电容平衡。

无熔断电容组

无熔断电容组的设计方法是将多个电容器串联连接，然后将多个串联电容器串并联连接以设计电容组。

它们被称为无熔断电容组，因为没有提供内部或外部保险丝单元来保护电容器单元。在这些电容组中，通过电容器本身的顺序排列来提供故障保护。因此，如果任何一个电容器串由于故障而失效，电流流过该串几乎不受影响。

如何计算电容组的容量？

下面说明了计算电力系统电容组容量的过程。

步骤 (1) − 首先确定给定功率因数下电路的功率因数角。

$$\mathrm{PF_1\:=\:cos\:\phi_1}$$

$$\mathrm{\phi_1\:=\:cos^{-1}\:(PF_1)}$$

步骤 (2) − 计算所需的新功率因数角。

$$\mathrm{\phi_2\:=\:cos^{-1}\:(PF_2)}$$

步骤 (3) − 计算改善功率因数所需的无功功率。

$$\mathrm{Q_C\:=\:P\times (tan\phi_1\:-\:tan\phi_2)}$$

步骤 (4) − 最后，计算电容组的容量，即电容。

$$\mathrm{C\:=\:\frac{Q_C}{V^2\times 2\pi f}}$$

电容组的优点

电容组改善了系统的功率因数，这有助于最大限度地减少公用事业公司的罚款。它们改善了系统的电压调节，从而有助于将电压稳定在规定的范围内。电容组减少了电路中的电流，从而减少了系统中的能量损耗。

电容组增强了配电网络的负载能力。通过减少能源损失和罚款，电容组还降低了系统的运行成本。

电容组的缺点

电容组的初始成本较高。安装电容组会增加系统总成本。

为了可靠运行，电容组需要定期维护，这又会增加电力系统的成本。如果电容组的尺寸未根据系统正确确定，则可能会导致谐振以及过电压和故障问题。

即使电容组与系统断开连接，它也可能存储电荷。如果管理不当，这会带来触电风险。

电容组的应用

电容组主要用于变电站以改善功率因数。以下是一些常用设施，这些设施使用电容组来改善功率因数，包括：工厂和工厂的工业变电站、电力公司的输配电变电站、大型商业建筑以最大限度地降低能源成本、HVAC（供暖、通风和空调）系统以减少能源消耗、可再生能源发电厂以改善功率因数和电力质量等。

结论

从以上讨论中，我们可以得出结论，电容组是电力供电系统中的重要组件，因为它可以改善功率因数并减少能量损耗。因此，电容组有助于降低能源成本并提高电力质量。