耦合電容器

耦合電容器是用來在電力網絡中傳遞信號的電容器。主要用於工頻高壓及超高壓交流輸電線路中，以實現載波、通訊、測量、控制、保護及抽取電能等目的。 ^[1] 

由電工原理可知，電容器容抗Xc的大小取決與電流的頻率f和電容器的容量C：Xc=1/(2πfC)，高頻載波信號通常使用的頻率為30~500kHz，對於50Hz的工頻來説，耦合電容器呈現的阻抗要比高頻信號呈現的阻抗值大600~1000倍，基本上相當於開路，而對於高頻信號來説，則相當於短路。耦合電容器既可作為載波高頻信號的通道，又可阻斷工頻高壓大電流。耦合電容器可抽取50Hz的電壓，其原理與電容式電壓互感器相同，給繼電保護及重合閘裝置提供所需要的二次交流電壓，起到電壓互感器的作用。

耦合電容器的芯子裝在絕緣瓷套管內，瓷套管內充有絕緣油。瓷套管兩端裝有金屬製成的法蘭，作組合連接和固定用。當電壓在110kV及以上時，耦合電容器均為幾個電容器串聯組合而成。耦合電容器裝有接地開關，作為高頻保護、自動化系統和遠動信號、調度載波通信以及電壓抽取裝置等二次部分的保安接地。

耦合電容器的安裝，根據其型號和需要不同，可用線路懸式絕緣子懸掛在架空線路上，也可用支柱絕緣子作成座立式使用。對於引出頭接在蓋板和底座上的耦合電容器，使用時底座需與地絕緣，所以配有絕緣底座；對於引出頭一端接在蓋板上，另一端則通過底座上的瓷套引出時，使用時底座可直接接地。

耦合電容器的作用是使得強電和弱電兩個系統通過電容器耦合並隔離，提供高頻信號通路，阻止工頻電流進入弱電系統，保證人身安全。帶有電壓抽取裝置的耦合電容器除以上作用外，還可抽取工頻電壓供保護及重合閘使用，起到電壓互感器的作用。 ^[1] 

耦合電容器是和結合濾波器、阻波器一起使用的。結合設備接在耦合電容器的低電壓端和連接電力線載波機的高頻電纜之間；或者在橋路情況下，直接或經過附加設備接往另一台結合設備。結合設備經耦合電容器與電力線的一相或多相導線耦合。相地耦合、相相耦合是最普遍的耦合方式。這種方式的特點：

（1）既能使高壓強電與高頻設備進一步隔離，並抑制其它頻率信號的干擾，又能使高頻通路的輸入阻抗與高頻電纜的輸入阻抗相匹配，以利於高頻信號的傳輸。

（2）通過結合濾波器、阻波器還能使經過耦合電容器泄漏的高壓工頻電流可靠接地保障高頻設備的安全。

在耦合電容器運行中，運行人員經常會遇見以下4種常見故障：

(1)導線有斷股、鬆脱現象，線夾連接不牢固。

(2)有漏、滲油現象。

(3)接地不好，接地開關位置錯誤。

(4)電容器瓷套部分有破損或放電痕跡。 ^[2] 

2006年10月27日，220kV某線路繼電保護髮出高頻通道異常信號。運行人員在檢查該線路繼電保護裝置無異常的情況，對室外該線路一次設備進行了檢查，發現該線路B相耦合電容器上、下2節之間軟連接線因嚴重鏽蝕出現放電現象。運行人員立即彙報相關調度，根據調度命令退出其高頻保護，並將該線路停電轉檢修狀態，由專業人員對軟連接進行了更換，耦合電容器經試驗正常後，該線路恢復正常運行。

分析可知：

(1)故障直接原因是由於耦合電容器上、下2節之間軟連接線嚴重鏽蝕引起的。該軟連接線是採用多股銅導線繞制而成的，由於長期運行產生鏽蝕，在電阻增大和高電壓的情況下，發生了放電現象。

(2)間接原因是變電站周圍有污染源，造成軟連接線嚴重鏽蝕，從而引發該故障。

(3)軟連接線長期運行顏色變黑，使運行人員巡視檢查時不易發現，也是發生故障的原因之一。

採取措施：

(1)變軟連接為硬連接。將多股銅導線更換為單根截面滿足要求的銅導線。

(2)運行人員加強巡視檢查，並對此處加強測温，防止此類故障再次發生。

(3)變外連接為內連接。耦合電容器上、下2節之間採用外連接，受外界環境影響較大，將設備的外連接改為內連接可以有效防止鏽蝕，不受外界環境影響。 ^[2]