什麼是電容組，為什麼要使用它？

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在電力變電站中，多個電容器的互連繫統用於改善系統的功率因數，這個互連的電容器系統被稱為電容組。簡而言之，電容組是一種裝置，它由多個並聯或串聯連線的電容器組成，並提供無功功率以改善電力系統的功率因數。

電容組是公用事業和工業變電站中的重要元件，因為它們有助於改善功率因數和供電系統的效率。

閱讀本文以瞭解與電容組相關的基本概念，包括其結構、工作原理、型別、優點、缺點和應用。

什麼是電容組？

電容組只不過是多個電容器串聯或並聯組合，以獲得所需的電容值，從而改善電力供電系統的功率因數。因此，電容組的主要功能是改善系統的功率因數並最大限度地減少能量損耗。

電容組是變電站中的重要元件，因為它們在提高整個變電站的效率方面發揮著至關重要的作用。

電容組是如何工作的？

電氣電容器是電容組的核心元件。因此，電容組的工作原理基於電容器的工作原理。從基礎知識中，我們知道電容器由由介電材料隔開的金屬板組成，並以靜電場的形式儲存電能。

當電容器連線到交流電源時，它在每個交流週期中都會充電和放電。在第一個半週期中，電容器充電，在另一個半週期中，它放電。

當電容器充電時，它從電源中吸收前導電流，因此從電源中吸收前導無功功率。在此充電期間，它發出滯後無功功率。此滯後無功功率供應給需要改善功率因數的電力負載。

因此，如果在電力系統中連線了電容組，它將補償滯後無功功率的需求，從而改善系統的功率因數。

電容組的型別

以下三種類型的電容組通常可用於功率因數校正：

• 內建熔斷電容組

• 外接熔斷電容組

• 無熔斷電容組

讓我們詳細討論每種型別電容組的特性和特點。

內建熔斷電容組

在內建熔斷電容組中，電容器以串聯和並聯組合的方式組合，這些組合是根據電容組的額定值進行的。每個電容器都由其自身的內部保險絲保護。因此，它被稱為內建熔斷電容組。

內建熔斷電容組的電容器和保險絲單元都裝在一個外殼內。因此，這些電容組尺寸相當小，但這也取決於電容組的額定值。

如果一個或多個電容器發生故障，電容組的操作不會受到影響。內建熔斷電容組以其易於安裝和維護要求低而聞名。

外接熔斷電容組

在外接熔斷電容組的情況下，用於保護每個電容器的保險絲單元位於單獨的外殼中，該外殼位於電容組外殼的外部。

當電容組中的任何一個電容器元件發生故障時，其外部保險絲會熔斷並使有故障的電容器與電容組隔離。即使特定單元的電容器損壞，此機制也允許電容組在不中斷的情況下繼續執行。

在外接熔斷電容組中，電容器通常在電容組的每個階段內部並聯連線。因此，任何一個電容器的故障都不會影響系統其餘部分的操作。但是，它可能會影響三相系統中的電容平衡。

無熔斷電容組

無熔斷電容組的設計方法是將多個電容器串聯連線，然後將多個串聯電容器串並聯連線以設計電容組。

它們被稱為無熔斷電容組，因為沒有提供內部或外部保險絲單元來保護電容器單元。在這些電容組中，透過電容器本身的順序排列來提供故障保護。因此，如果任何一個電容器串由於故障而失效，電流流過該串幾乎不受影響。

如何計算電容組的容量？

下面說明了計算電力系統電容組容量的過程。

步驟 (1) − 首先確定給定功率因數下電路的功率因數角。

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

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

步驟 (2) − 計算所需的新功率因數角。

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

步驟 (3) − 計算改善功率因數所需的無功功率。

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

步驟 (4) − 最後，計算電容組的容量，即電容。

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

電容組的優點

電容組改善了系統的功率因數，這有助於最大限度地減少公用事業公司的罰款。它們改善了系統的電壓調節，從而有助於將電壓穩定在規定的範圍內。電容組減少了電路中的電流，從而減少了系統中的能量損耗。

電容組增強了配電網路的負載能力。透過減少能源損失和罰款，電容組還降低了系統的執行成本。

電容組的缺點

電容組的初始成本較高。安裝電容組會增加系統總成本。

為了可靠執行，電容組需要定期維護，這又會增加電力系統的成本。如果電容組的尺寸未根據系統正確確定，則可能會導致諧振以及過電壓和故障問題。

即使電容組與系統斷開連線，它也可能儲存電荷。如果管理不當，這會帶來觸電風險。

電容組的應用

電容組主要用於變電站以改善功率因數。以下是一些常用設施，這些設施使用電容組來改善功率因數，包括：工廠和工廠的工業變電站、電力公司的輸配電變電站、大型商業建築以最大限度地降低能源成本、HVAC（供暖、通風和空調）系統以減少能源消耗、可再生能源發電廠以改善功率因數和電力質量等。

結論

從以上討論中，我們可以得出結論，電容組是電力供電系統中的重要元件，因為它可以改善功率因數並減少能量損耗。因此，電容組有助於降低能源成本並提高電力質量。