电场强度与电势差的关系 电容器及其电容
※【课前基础预诊】
1.（ ）如图所示，先接通S 使电容器充电，然后断开S ，当增大两极板间距离时，电容器所带电量Q 、电容C 、两板间电势差U 、电容器两极板间场强的变化情况是：
A ．Q 变小，C 不变，U 不变，E 变小
B ．Q 变小，
C 变小，U 不变，E 不变
C ．Q 不变，C 变小，U 变大，E 不变
D ．Q 不变，C 变小，U 变小，
E 变小
2.（ ）如图所示，一个由电池、电阻R 和平行板电容器组成的串联电路，在增大电容器两极板间距离的过程中
A ．电阻R 中没有电流
B ．电容器的电容变小
C ．电阻R 中有从a 流向b 的电流
D ．电阻R 中有从b 流向a 的电流 ※【知识规律再现】
一、电场强度与电势差的关系
匀强电场中电势差与场强的关系是Ｕ＝________，或者Ｅ＝_________，公式中的ｄ是沿场强方向的____________．
二、电容
1.电容器：两个彼此___________，而又互相靠近的____________，就组成一个电容器．
2.电容
（１）定义：电容器每个极板所带_________Ｑ与电容器两极板间的电势差Ｕ的_______，叫做电容器的电容．
（２）定义式：___________________________．
（３）物理意义：它表示电容器容纳_______的本领，在数值上等于使两极间的电势差为1Ｖ时电容器需要带的_____________．
（４）单位：法（Ｆ）．
1法（Ｆ）＝___________微法（μＦ）＝_________皮法（ｐＦ） ．
3.平行板电容器
（１）决定式：____________．
（２）物理意义：平行板电容器的电容只由其结构决定，而与其是否带电和两极板间是否有电势差___________．
（３）Ｅ、ｄ、Ｕ间的关系：设两极间的电场强度为Ｅ，两极间的距离为ｄ，两极间的电势差为Ｕ，则Ｅ＝_______________．
（４）两种特例：
①保持两板与电源相连，则电容器两极板间电压不变．当ｄ增大时，Ｅ减小；当ｄ减小时，Ｅ增大．
②充电后断开电源，则电容器每个极板所带_________不变．当ｄ增大（或减小）时，Ｅ的大小和方向均不变.
※【考点互动突破】
1.关于公式Ｅ＝Ｕ/d的理解
例1 在一匀强电场中有Ｍ、Ｎ、Ｐ三点，它们的连线组成一个直角三角形，如图所示．ＭＮ＝4cm，ＭＰ＝5cm当把电荷量为－2×10－9Ｃ的点电荷从Ｍ点移至Ｎ点时，电场力做功为8×10－9Ｊ，而从Ｍ点移至Ｐ点时，电场力做功也为8×10－9Ｊ．则电场强度Ｅ的大小为多少？电场的方向怎样？
2.电容器电容的定义式的理解
例2平行板电容器所带的电荷量为Q＝4×10-8C，电容器两板间的电压为U＝2V，则该电容器的电容为；如果将其放电，使其所带电荷量为原来的一半，则两板间的电压为，两板间电场强度变为原来的倍，此时平行板电容器的电容为。
＆变式如图电路中，A、B为两块竖直放置的金属板，G是一只静电计，开
关S合上时，静电计张开一个角度，下述情况中可使指针张角增大的是
A、合上S，使A、B两板靠近一些
B、合上S，使A、B正对面积错开一些
C、断开S，使A、B间距增大一些
D、断开S，使A、B正对面积错开一些
例3一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。两板间有一个正电荷固定在P 点，如图所示，以E 表示两板间的场强，U 表示电容器两板间的电压，W 表示正电荷在P
点的
电势能，若保持负极板不动，将正极板向下移到图示的虚线位置则：
A 、U 变小，E 不变
B 、E 变小，W 不变
C 、U 变小，W 不变
D 、U 不变，W 不变
3.带电粒子在电容中的运动
例4．如图所示，平行板电容器电容为C ，电荷量Q ，极板长为l ，极板间距离为d ，极板与水平面成α夹角，现有一质量为m 的带电液滴沿两极板的中线从P 点由静止出发到达Q 点，P 、Q 两点都恰在电容器的边缘处，忽略边缘效应，
求：
（1）液滴的电荷量
（2）液滴到达Q 点时的速度大小
※【纠错感悟到位】
请同学们反思自己易错点、薄弱点等，并自选题目进行针对性自我强化纠错：
优化知能训练
(单选)（ ）1．一个电容器带电量为Q 时，两极板间的电势差为U ，若使其带电量增加4×10-7
C ，电势差则增加20V ，则它的电容是
A ．1×10-7F
B ．2×10-8F
C ．4×10-8F
D ．8×10-8F
(单选) （ ）2．如图所示，平行板电容器的电容为C ，带电量为Q ，板间距离为d ，今在两板的中点2d 处放一电荷q ，则它所受电场力的大小为
A ．k 22d Qq
B ．k 24d Qq
C ．Cd Qq
D ．Cd Qq 2
(单选) （ ）3．如图所示，有一个平行板电容器与静电计连接，板间原为空气，使电容器带电后，张开一个角度，现撤去电源，然后向两极间缓缓插入一块介质板，则
A ．角度θ将变大
B ．角度θ将变小
C ．角度θ将不变
D ．角度θ将先变小再变大
(多选) （ ）4．平行板电容器的电容
A ．跟两极板间的距离成正比
B ．跟充满极板间的介质的介电常数成正比
C ．跟两极板的正对面积成正比
D ．跟加在两极板间的电压成正比
(多选) （ ）5．如图所示，是描述对给定的电容器充电时电量Q 、电压U 、电容C 之间相互关系的图象，其中正确的是
(多选) （ ）6．对于水平放置的平行板电容器
A ．将两极板的间距加大，电容将增大
B ．将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小
C ．在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大
D ．在下板的内表面上放置一面积和极板相等，厚度小于极板间距的铝板，电容将增大
(多选) （ ）7．两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开关K ，电源即给电容器充电。
A ．保持K 接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场强度减小
B ．保持K 接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电量增大
C ．断开K ，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小
D ．断开K ，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大
8．如图所示，水平放置的两平行金属板A 、B 相距为d ，电容为C ，开始时两极板均不带电，A 板接地且中央有一小孔，现将带电液一滴一滴地从小孔上方h 高处无初速地滴下，设每滴液滴的质量为m ，电荷量为q ，落到B 板后电荷全部传给B 板。
（1）第几滴液滴将在A 、B 间做匀速直线运动？
（2）能够到达B 板的液滴不会超过多少滴？
9．如图所示，相距为d 的两平行金属板M 、N 与电池相连后，其间形成匀强电场，一带正电粒子从M 极板边缘垂直于电场方向射入，并打在N 极板的正中央，不计重力，现欲把N 极板远离
M 极板平移，使原来射入的粒子能够射出电场，就下列两种情况求出N 极板至少移
动的距离。
（1）电健S 闭合；
（2）把闭合的电健S 打开。
10．如图所示的装置中，平行板电容中有一质量为m，带电量为q的小球，用长L的细线拴住后在电场中处于平衡位置，此时线与竖直方向的夹角为α，两板间的距离为d，求：
（1）小球带何种电荷？
（2）两板间的电势差是多少？
（3）把线拉成竖直向下的位置，放平后小球到达平衡位置时的速度为多大？
电场强度与电势差的关系电容器及其电容
参考答案
【课前基础预测】
1．C 2．BC
【知识规律再现】
一、电场强度与电势差的关系
ＥｄＵ/ｄ距离
二、电容
1．绝缘导体
2．电荷量比值Ｃ＝Ｑ/Ｕ（＝ΔＱ/ΔＵ）电荷电荷量1×106 1×1012
3．Ｃ＝εＳ/４πｋｄ无关Ｕ/ｄ
4．电荷量
【考点互动突破】
例1：100N/M ；例2： 2×10-8C 、1V 、1/2 、2×10-8C 变式： C 、D 例3： AC 例4 （1）q Q m gdC α
cos =（2）mglsin α= 1mv 2
【优化知能训练】
1．B 2．C 3．B 4．B 、C 5．B 、C 、D 6．B 、C 、D7．B 、C
8．（1）n =2q mgCd +1（2) n '=++2)
(q d h mgC 1
9．（1）d 。（2）3d 。
10．（1）小球带负电（2）U =mgd tg α/q （3）v =ααcos /)cos 1(2-gL
高中物理《电势差和电场强度的关系》强化练习题 一、选择题 1．（双选）下述关于匀强电场的结论错误的是（） A．公式E＝F／q也适用于匀强电场 B．根据U＝Ed可知，任意两点的电势差与这两点的距离成正比 C．匀强电场的场强值等于沿场强方向每单位长度上的电势差值 D．匀强电场的场强方向总是跟电荷所受电场力的方向一致 2．关于静电场的说法中正确的是（） A．在匀强电场中，任意两点间的电势差与这两点间的距离成正比 B．在匀强电场中，电势降低的方向就是场强的方向 C．电荷在等势面上移动时不受电场力 D．若电场力对电荷作正功，电荷的电势能一定减小，而动能不一定增加3．图1所示，在场强为E的匀强电场中有A、B两点， AB连线长L，与电场线夹角为α．则AB两点的电势差为 （） A．零B．EL C．ELsinαD．ELcosα 4．（双选）图2所示的匀强电场场强为103N/C，ab＝dc＝4cm，bc＝ad＝3cm．则下述计算结果正确的是（） A．ab之间的电势差为40V． B．ac之间的电势差为50V． C．将q＝－5×10-3C的点电荷沿矩形路径abcd移动 一周，电场力做功为零． D．将q＝－5×10-3C的点电荷沿abc或adc从a移动到c，电场力做功都是－0.25J． 5．在水平放置的平行金属板之间有一个带电液滴，恰巧静止，液滴所带电量为3.2×10-19C，重量为1.6×10-14N，若板间距为10mm，则两板间的电压为（） A.500V B..1000V C.1500V D.2000V
6．平行金属板水平放置，板间距为0.6cm，两板接上6kV电压，板间有一个带电液滴质量为4.8×10-10g，处于静止状态，则油滴上有元电荷数目是（） A.3×106 B.30 C.10 D.3×104 7．如图3所示，在场强为E的匀强电场中，取某点O 为圆心，以r为半径做一圆，在圆心O点固定一电量为＋Q 的点电荷（设＋Q的电场不影响匀强电场E的分布）．当把一 检验电荷＋q放在d点处恰好平衡，则（） A．匀强电场场强为kQ／r2，方向沿ab方向 B．匀强电场场强为kQ／r2，方向沿cd方向 C．当电荷＋q放在b点时，它受到的电场力大小为2Eq D．将电荷＋q由b点沿圆周移动到a点，电场力不做功 8．（双选）如图4，绝缘杆长L，两端分别带有等量异号电荷，电量值为Q，处在场强为E的匀强电场中，杆与电场线夹角α＝60°，若使杆沿顺时针转过60°（以杆上某一点为圆心转动），则下述正确的是（）A．电场力不作功，两电荷电势能不变 B．电场力作的总功为QEL/2，两电荷的电势能减小 C．电场力作的总功为－QEL/2，两电荷的电势能增加 D．电场力做总功大小跟转轴位置无关． 9．在匀强电场中，将一个带电量为q，质量为m的小球由静止释放，带电小球的轨迹为一直线，该直线与竖直方向夹角为θ，如图5所示，那么匀强电场的场强大小为（） A．最大值是mgtgθ／q B．最小值是mgsinθ／q C．唯一值是mgtgθ／q D．同一方向上，可有不同的值． 二、填空题 10．如图6所示的匀强电场E＝103N／C，矩形abcd的ab边与电场线平行，且ab＝3cm，bc＝2cm，将点电荷q＝5×10-8C沿矩形abcd移动一周，电场力做功_______，ab两点的电势差为_______，bc两点的电势差为______．
整体解决方案系列 电容器组过补偿操作过电 压预防措施 （标准、完整、实用、可修改）
GL实用范本| DOCUMENT TEMP LATE 编号：FS-QG-13899 电容器组过补偿操作过电压预防措 Preve ntive measures for cap acitor bank over-co mpen sati on op erati on 说明：为明确各负责人职责，充分调用工作积极性，使人员队伍与目标管理科学化、制度化、规范化，特此制定 在装有补偿电容器组的高低压变配电站及用户，除要求 有较为完善的投切装置外，管理运行人员掌握正确的操作方法及程序，是有效的防止措施。近年来，随着供用电系统设备不断地向规范化、标准化发展，补偿电容器组要求有一定的防止操作过电压的装置。如用装有并联电阻的断路器、电弧不重燃的真空断路器、电容器组加串联电抗器等，还要有失压保护，当系统停电或事故掉问后，能自动切除电容器组，防止线路空载投入，引起过电压而损坏变配电设备及电容器。 要有过电压保护，当电源电压超过电容器额定值后，能自动退出补偿电容器组，防止损坏电容器和过补偿过电压。在集 中补偿装置中，加装串联电抗器，限制电容器组合闸涌流， 短路电流和抑制高次谐波。串联电抗器越大，合闸涌流越小，
般允许合闸涌流不超过电容器额定电流的5倍，可选取阻抗百分值为6%的标准电抗器。 正确操作电容器组具体要求如下 (1)集中补偿的高低压电容器组，投入和退出，应根据网 络的功率因数及电压变化进行。当功率因数低于0.8(滞后)， 电压低于额定值一5%寸投入；电压超过额定值5%功率固 数滞后超0.95以上时退出运行。 (2)当电容器组电流超过 1.4倍额定电流，三相平衡相 差士5%电容器温度超过55幻C应将电容器组退出运行。 ⑶ 在变配电站正常停电操作时，应先将电容器组退出 母线停运后，再按顺序拉开各路出线断路器。全站恢复供电时，应先合上各出路开关供电，待负荷上去后，按母线电压和功率因数的高低，决定电容器组的投运。否则，因主变、线路空载，电压已超过额定值，又投入电容器组，将造成过补偿。或投入电容器的合闸涌流与空载变压器、母线电压互感器构成并联振荡回路，发生铁磁谐振，产生高幅值铁磁谐振过电压。 (4)全站事故停电后，必须将电容器组的断路器拉开。装 失压保护，能自动断开断路器装置的，应检查是否已断开。 (5)电容器组的投切，不可连续频繁操作，每次切投时间 间隔应不少于3min(自行放完电)，3min之后方可再次投运。 电容器检修时，从母线上退出运行3min后，再经人工短路放电，确认无电后，再进行维护检修工作。高压变配电站电容器组切投与检修，要按调度命令执行，并严格办理工作票和操作票等手续。
四 计算题 1、空气中有一半径为R 的孤立导体球，令无穷远处电势为0，试计算：（1）该导体球的电容；（2）球上所带电荷为Q 时储存的静电能；（3）若空气的击穿场强为Eg ，导体球上能储存的最大电荷值。 答案：4πε0R , Q 2/(8πε0R ), 4πε0R 2E g 解：（1）设导体球上带电荷Q ，则导体球的电势为：R Q U 04πε= 孤立导体电容：R C Q C 04πε== （2）R Q C Q W 02 282πε= = （3）Eg R Q E ≤= 2 04πε Eg R Q M 204πε= 2、一电容器由两个同轴圆筒组成，内筒半径为a ，外筒半径为b ，筒长都是L ，中间充满相对介电常数为r ε的各向同性均匀电介质。内、外筒分别带有等量异号电荷+Q 和—Q 。设b-a<
电容器的电容[])/ln() 2(/0a b L U Q C r επε== 电容器储存的能量()a b L Q CU W r ln 421022 επε== 3、一球形电容器，内球壳半径为R 1 外球壳半径为R 2 两球壳间充满了相对介电常数为r ε的各向同性均匀电介质，设两球壳间电势差为U 12, 求：（1）电容器的电容 ；（2）电容器储存的能量 。 A 、012214r R R R R πεε- B 、012212r R R R R πεε- C 、2 0121221 2r R R U R R πεε- D 、 201212 21 r R R U R R πεε- 答案：A ，C 解： (1) 设内，外球壳分别带电量为+Q,-Q,则两球壳间的电位移大小为 D=Q/(24r π) 场强大小为2 004r Q D E r r επεεε= = 两球壳间电势差 ? ? = ?= 2 1 2 1 2 0124R R r R R r dr Q r d E U επε?? 2 10122104)()1 1( 4R R R R Q R R Q r r επεεπε-=-- = 电容 1 2210124R R R R U Q C r -= =επε （2）电场能量 W=1 22122102 12 22R R U R R CU r -= επε 4、两根平行“无限长”均匀带电直导线，相距为d ，导线半径都是R(R< 带电粒子在电场中的运动 考纲解读1.理解电容器的基本概念，掌握好电容器的两类动态分析.2.能运用运动的合成与分解解决带电粒子的偏转问题.3.用动力学方法解决带电粒子在电场中的直线运动问题． 1．[对电容器和电容的理解]关于电容器及其电容的叙述，正确的是( ) A．任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，就组成了电容器，跟这两个导体是否带电无关 B．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和 C．电容器的电容与电容器所带电荷量成反比 D．一个电容器的电荷量增加ΔQ＝1.0×10－6 C时，两板间电压升高10 V，则电容器的电容无法确定答案 A 2．[带电粒子在板间的加速问题]如图1所示，电子由静止开始从A板向 B板运动，当到达B极板时速度为v，保持两板间电压不变，则( ) A．当增大两板间距离时，v也增大 B．当减小两板间距离时，v增大图1 C．当改变两板间距离时，v不变 D．当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间也增大 答案CD 解析电子从静止开始运动，根据动能定理，从A板运动到B板动能的变化量等于电场力做的功．因为保持两个极板间的电势差不变，所以末速度不变，而位移(两板间距离)如果增加的话，电子在两板间运动的时间变长，故C、D正确． 3．[带电粒子在板间的偏转问题]如图2所示，静止的电子在加速电压为 U1的电场作用下从O经P板的小孔射出，又垂直进入平行金属板间 的电场，在偏转电压为U2的电场作用下偏转一段距离．现使U1加倍， 要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该( ) 图2 A．使U2加倍 B．使U2变为原来的4倍 C．使U2变为原来的2倍 D．使U2变为原来的1 2答案 A 电场力做功、电势差、电势能、电势、电势差与电场强度的关系 1. 重力做功与电场力做功比较 （1）在重力场中，同一物体从A点移到B点，重力做功与路径无关，只跟A、B两点高度差有关。 W AB=mgh AB,其中h AB=W AB/mg为A、B两点的高度差。 （2）在电场中，可以证明，同一电荷从A点移到B点，电场力做功也与路径无关。 W AB＝qU AB，其中U AB=W AB/q是由电场及A、B两点位置确定的物理量。 2. 电势差U AB： （1）定义：电荷q在电场中由A点移到B点时，电场力所做的功W AB与电荷的电荷量q的比值。 （2）计算式：U ab= W ab /q （3）在国际单位制单位:伏特，简称伏。符号为V。 （4）注意：U AB只取决于电场及A、B两点位置，与被移动电荷无关，是从能量角度来反映电场性质的物理量。 3.电势Φ：（1）电势的定义：电场中某点A的电势ΦA，就是A点与参考点（零电势点）的电势差，也等于单位正电荷由该点移到参考点时电场力所做的功。 （2）电势差与电势的关系：U AB=ΦA-ΦB。U AB为正值时，说明ΦA>ΦB；U AB为负值时，说明ΦA<ΦB。（3）电势和电场线方向的关系：沿着电场线方向，电势越来越低。 （4）注意：电势具有相对性，必须先确定零电势参考点，才能确定电场某点的电势值。一般取大地或无穷远的电势为零电势，电势差与零电势的选取无关。 4. 电场力做功与电势差关系： W AB＝qU AB（此公式的应用可严格按各量的数值正负代入求解，也可只是把各量的数值代入求解，再用其他方法判出要求量的正负）。 5. 匀强电场中电势差和电场强度的关系：沿场强方向的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积,即U ab=Ed(或E= U ab /d) 注意：（1）d必须是沿场强方向的距离，如果ab两点间距l不沿场强方向，计算电势差时，d的取值 并联电容器组的过电压保护 【摘要】对并联电容器组的过电压保护进行深入研究，对于实际电力的正常运行有着十分重要的作用。本文首先研究了过电压保护的重要作用，然后分析了并联电容器组所承受的不同过电压，然后在探讨过电压保护方法思路的基础上，提出了电容器组运行维护的注意事项。 【关键词】并联；电容器组；过电压；保护 一、前言 并联电容器组在电力系统中的应用十分广泛，作用也十分明显。注重对过电压保护的研究，能够更好地指导电力实践。并联电容器组在实际运行过程中，会承受到多种不同类型的过电压，研究过程中有必要着重进行分析。 二、过电压保护的作用 电容器内部故障发展过程，大多数先是个别元件发生击穿短路，如无内熔丝动作切除故障元件，则为故障元件所在串联段短路，当故障继续发展就会有数个串联段乃至全部击穿短路。设置各种电容器内部保护是期望故障电容器在全击穿之前撤出，以免发生外壳爆裂事故。就保护灵敏度而言，通常是内外熔丝保护高于不平衡保护，而不平衡保护高于过电压保护，从而构成诸种保护的配合顺序。 当电容器组采用内熔丝或外熔丝为主保护时，不平衡保护和过电压保护为后备保护；当电容器组采取无熔丝保护时，不平衡保护为主保护，过电压保护为后备保护。过电压保护作为后备保护，是在主保护失效时起作用。可见，无论是采取何种保护配置组合，过电压保护都是不可或缺的保护方式。根据高压并联电容器装置的使用场所和装置构成及其技术特性的区别。 三、并联电容器组承受的过电压 并联电容器组的过电压问题，主要考虑操作过电压，因为对电容器组来讲遭受雷击大气过电压的机率很小，雷电波在大电容的影响下，陡度较小，减小了对绝缘的危害。常见的操作过电压主要有以下几个方面。 1.电容器组分闸时弧燃引起的过电压 电容器组的操作过电压大多是由于在断路器分闸时电弧重燃所引起的。单相重燃时，在电容器组不接地中性点上，产生中性点对地过电压。此过电压与其它相电容上的电压叠加，形成更高的极对地过电压。 2.合闸时电容器极间过电压 专题九电容器与电场中的力学问题 电场中的带电粒子问题是高考命题频率最多的问题，题型有选择、填空和计算，其难度在中等以上。考题涉及的电场有匀强电场也有非匀强电场或交变电场，涉及的知识不全为电场知识，还有力学的有关知识。 带电粒子在电场中的运动问题大致可分为三类：其一为平衡问题；其二为直线运动问题；其三为偏转问题。解答方法首先是对带电粒子的受力分析，然后再分析运动过程或运动性质，最后确定运用的知识或采用的解题观点。(平衡问题运用的是物体的平衡条件；直线运动问题用到的是运动学公式、牛顿第二定律、能量关系；偏转问题用到的是运动的合成与分解，以及运动学中的平抛运动的规律。)本次专题就分析带电粒子在电场中的这三类问题。 电容器在高中阶段常被用来提供匀强电场，也是高考中的高频考点，关于电容器主要运用电容器的定义式，平行板电容器的决定式、匀强电场中场强与电压的关系及电容器的动态分析问题 一、电容器 1、（2012海南）9．将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示．下列说法正确的是() A．保持U不变，将d变为原来的两倍，则E变为原来的一半 B．保持E不变，将d变为原来的一半，则U变为原来的两倍 C．保持d不变，将Q变为原来的两倍，则U变为原来的一半 D．保持d不变，将Q变为原来的一半，则E变为原来的一半 2、（2012江苏）2．一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是（）A．C和U均增大B．C增大，U减小 C．C减小，U增大D．C和U均减小 3、（2011天津）5、(6分)板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间场强为E1.现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为d，其他条件不变，这 时两极板间电势差为U2，板间场强为E2，下列说法正确的是（） A．U2＝U1，E2＝E1 B．U2＝2U1，E2＝4E1 C．U2＝U1，E2＝2E1 D．U2＝2U1，E2＝2E1 4、（2010北京）6、(6分)用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图)．设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ.实验 中，极板所带电荷量不变，若() A．保持S不变，增大d，则θ变大 B．保持S不变，增大d，则θ变小 C．保持d不变，减小S，则θ变小 D．保持d不变，减小S，则θ不变 二、电场中的平衡问题 5、（2010全国卷2）4、(6分)在雷雨云下沿竖直方向的电场强度约为104 V/m.已知一半径为1 mm的雨滴在此电场中不会下落，取重力加速度大小为10 m/s2，水的密度为103 kg/m3.这雨滴携带的电荷量的最小值约为() A．2×10－9 C B．4×10－9 C C．6×10－9 C D．8×10－9 C 电势差与电场强度的关系——练习题 1．如图1所示，a、b为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是（） A．把正电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能减少 B．把正电荷从a移到b，电场力做负功，电荷的电势能增加 C．把负电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能增加 D．把负电荷从a移到b，电场力做负功，电荷的电势能增加 2．如图2所示，电场中a、b、c三点，ab=bc，则把点电荷+q从a点经b移到c的过程中，电场力做功的大小关系有（） A．Wab＞Wbc B．Wab＝Wbc C．Wab＜Wbc D．无法比较 3.如图3所示，在真空中有两个等量正电荷Q1和Q2,分别置于a、b两点，dc为ab连线的中垂线,d为无穷远处,现将另一正电荷由c点沿cd移向d点的过程中，下述中正确的是（） A．q的电势能逐渐增大 B．q的电势能逐渐减小 C．q受到的电场力一直在减小 D．q受到的电场力先增大后减小 4.关于电势与电势能的说法，正确的是( ) Ａ.电荷在电势越高的地方，电势能也越大 Ｂ.电荷在电势越高的地方，它的电量越大，所具有的电势能也 越大 Ｃ.在正点电荷电场中的任一点处，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能Ｄ.在负点电荷电场中的任意点，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能5．一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6J的功，那么( ) A．电荷在B处时将具有5×10－6J的电势能 B．电荷在B处将具有5×10－6J的动能 C．电荷的电势能减少了5×10－6J D．电荷的动能增加了5×10－6J 6．一个点电荷，从静电场中的a点移到b点，其电势能的变化为零，则( ) A．a、b两点场强一定相等 B．该点电荷一定沿等势面移动 C．作用于该点的电场力与其移动方向总是垂直的 D．a、b两点的电势一定相等 7.如图所示，平行直线表示电场线，但未标方向，带电量为10-2C的微粒在电场中只受电场力作用，由A点移到B点，动能损失0.1J，若A点电势为-10V，则（） A．B点的电势为0V B．电场线方向从右向左 C．微粒的运动轨迹可能是轨迹1 D．微粒的运动轨迹可能是轨迹2 电势差与电场强度的关系的教案示例 电势差与电场强度的关系的 一、教学目标 1．定性掌握电势差与场强的关系。 2．定量掌握匀强场中电势差与场强的关系。 二、重点、难点分析 1 ．场强方向——电势降低最快的方向。 2．U=E·d——d为沿场强方向两点所在等势面间距离。 三、主要教学过程 场强是跟电场对电荷的作用力相联系的，电势差是跟电场力移动电荷做功相联系的。那么场强与电势差有什么关系呢？我们以匀强场为例来研究。 前面讲过，沿着电场线方向，也就是沿着场强的方向，电势越来越低，从图中可以看出沿AB、AD、AC方向，电势都在降低，但沿AB方向距离最短，即降低得最快，而AB方向即为场强方向，可见场强的方向是指向电势降低最快的方向。 1．场强方向是指向电势降低最快的方向。 我们再来研究场强和电势差的数量关系。设AB间距离为d，电势差为U1，场强为E。把正电荷q从A点移到B时，电场力qE所做的功为W=qEd。利用电势差和功的关系，这个功又可求得为W=qU，比较这两个式子，可得W=qEd=Uq，即U=Eq。这就是说，在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势场等于场强和这两点间距离的乘积。如果不是沿场强方向的呢？例如 AD两点间电势差仍为U，设AD间距离s，与AB夹角α，将正电荷从A移动到D，受电场力方向水平向右，与位移夹角α，故电场力做功为W=Eqs cosα，s cosα=d，所以 W=Eqs cosα=Eqd。利用电势差和功的关系，W=qU，比较这两个式子可得U=Escosα=Ed。d为AB两点间距离，也是AB所在等势面间距离或者可以说是AD两点间距离s在场强方向的投影。 2．U=Ed。U为两点间电压，E为场强，d为两点间距离在场强方向的投影。 编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 电容器组过补偿和操作过电压的预防措施(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑 文件编号：KG-AO-8150-27 电容器组过补偿和操作过电压的预 防措施(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 在装有补偿电容器组的高低压变配电站及用户，除要求有较为完善的投切装置外，管理运行人员掌握正确的操作方法及程序，是有效的防止措施。近年来，随着供用电系统设备不断地向规范化、标准化发展，补偿电容器组要求有一定的防止操作过电压的装置。如用装有并联电阻的断路器、电弧不重燃的真空断路器、电容器组加串联电抗器等，还要有失压保护，当系统停电或事故掉问后，能自动切除电容器组，防止线路空载投入，引起过电压而损坏变配电设备及电容器。要有过电压保护，当电源电压超过电容器额定值后，能自动退出补偿电容器组，防止损坏电容器和过补偿过电压。在集中补偿装置中，加装串联电抗器，限制电容器组合闸涌流，短路电流和抑制高次谐波。 场强与电势差的关系 电容器及其电容 1为使带负电的点电荷q 在一匀强电场中沿直线匀速地由A 运动到B ，必须对该电荷施加一个恒力F ，如图7所示，若AB ＝0.4 m ，α＝37°，q ＝－3×10－7 C ，F ＝1.5×10－4 N ，A 点的电势φA ＝100 V ．(不计负电荷受到的重力) (1)在图中用实线画出电场线，用虚线画出通过A 、B 两点的等势线，并标明它们的电势． (2)求q 在由A 到B 的过程中电势能的变化量是多少？ 2空间有一匀强电场，在电场中建立如图8所示的直角坐标系O －xyz ，M 、N 、P 为电场中的三个点，M 点的坐标(0，a,0)，N 点的坐标为(a,0,0)，P 点的坐标为(a ，a/2，a/2)．已知电场方向平行于直线MN ，M 点电势为0，N 点电势为1 V ，则P 点的电势为( ) A.22 V B.32 V C.14 V D.34 V 3．图17中A 、B 、C 三点都在匀强电场中，已知AC ⊥BC ，∠ABC ＝60°，BC ＝20 cm ，把一个电荷量q ＝10－5 C 的正电荷从A 移到B ，电场力做功为零；从B 移到C ，电场力做功为－ 1.73×10－3 J ，则该匀强电场的场强大小和方向是( ) A ．865 V/m ，垂直AC 向左 B ．865 V/m ，垂直A C 向右 C ．1 000 V/m ，垂直AB 斜向上 D ．1 000 V/m ，垂直AB 斜向下 4如图所示，水平放置的两平行金属板A 、B 接在U ＝4 000 V 的直流电源上，两极板间距离为2 cm ，A 极板接地，电场中a 点距B 极板1 cm ，b 点和c 点均距A 极板0.5 cm ，求： (1)a 点的电场强度； (2)a 、c 之间的电势差； (3)电子在b 点的电势能； (4)电子从a 点运动到c 点，电场力做的功． 5.如图所示的电场，等势面是一簇互相平行的竖直平面，间隔均为d ，各面电势已在图中标出，现有一质量为m 的带电小球以速度v0，方向与水平方向成45°角斜向上射入电场，要使小球做直线运动．问： (1)小球应带何种电荷？电荷量是多少？ (2)在入射方向上小球最大位移量是多少？(电场足够大) 《电势差、电势能、电势差与电场强度的关系》练习题 一、单选题： 1.在电场中，A 、B 两点的电势差U AB >0，那么将一负电荷从A 移到B 的过程中( ) (A )电场力做正功，电势能增加 (B )电场力做负功，电势能增加 (C )电场力做正功，电势能减少 (D )电场力做负功，电势能减少 2.下列说法中正确的是( ) (A )电场线密集处场强大，电势高 (B )沿电场线方向场强减小，电势降低 (C )在电势高处电荷具有的电势能也大 (D )场强为零处，电势不一定为零 3.如图所示，L 1、L 2、L 3为等势面，两相邻等势面间电势差相同，取L 2的电势为零，有一负电荷在L 1处动能为30J ，运动到L 3处动能为10J ，则电荷的电势能为4J 时，它的动能是(不计重力和空气阻力)( ) (A ) 6J (B )4J (C ) 16J (D )14J 4.在点电荷Q 的电场中，一个α粒子(He 42)通过时的轨迹如图实线所示，a 、b 为两个等势面，则下列判断中正确的是( ) (A )Q 可能为正电荷，也可能为负电荷 (B )运动中.粒子总是克服电场力做功 (C )α粒子经过两等势面的动能E ka ＞E kb (D )α粒子在两等势面上的电势能E pa ＞E pb 5.如图所示，在沿x 轴正方向的匀强电场E 中，有一动点A 以O 为圆心、以r 为半径逆时针转动，θ为OA 与x 轴正方向间的夹角，则O 、A 两点问电势差为( ) (A )U OA =Er (B )U OA =Ersin θ (C )U OA =Ercos θ (D )θrcos E U OA = 6.如图所示，a 、b 、c 是一条电场线上的三个点，电场线的方向由a 到c ，a 、b 间的距离等于b 、c 间的距离.用U a 、U b 、U c 和E a 、E b 、E c 分别表示a 、b 、c 三点的电势和电场强度，可以断定( ) (A )U a ＞U b ＞U c (B )E a ＞E b ＞E c (C )U c －U b =U b －U c (D )E a =E b =E c 1.6电势差与电场强度的关系 要点提示 1、一组概念的理解与应用 电势、电势能、电场强度都是用来描述电场性质的物理，，它们之间有十分密切的联系，但也有很大区别，解题中一定注意区分，现列表进行比较 （1）电势与电势能比较： 电势φ电势能ε 1反映电场能的性质的物理量电荷在电场中某点时所具 有的电势能 2电场中某一点的电势φ的大小，只跟电场本身有关，跟点电荷无关电势能的大小是由点电荷q和该点电势φ共同决定的 3电势差却是指电场中两点间的电势之差，ΔU AB=φA－φB，取φB=0时，φA=ΔU 电势能差Δε是指点电荷在电场中两点间的电势能之差Δε=εA－εB=W，取εB=0时，εA=Δε 4电势沿电场线逐渐降低，取定零电势点后，某点的电势高于零者，为正值．某点的电势低于零者，为负值正点荷（十q）：电势能的正负跟电势的正负相同 负电荷（一q）：电势能的正负跟电势的正负相反 5单位：伏特单位：焦耳6联系：ε=qφ，w=Δε=qΔU （2）电场强度与电势的对比 电场强度E电势φ 1描述电场的力的性质描述电场的能的性质 2电场中某点的场强等于放在该点的正点电荷所受的电场力F跟正点电荷电荷量q的比值。 E=F/q，E在数值上等于单位正电荷所受的电场 力电场中某点的电势等于该点跟选定的标准位置（零电势点）间的电势差，φ=ε/q，φ在数值上等于单位正电荷所具有的电势能 3矢量标量 4单位：N/C;V/m V（1V=1J/C） 5联系：①在匀强电场中U AB=Ed (d为A、B间沿 电场线方向的距离）． ②电势沿着电场强度的方向降落 2、公式E=U/d的理解与应用 （1）公式E=U/d反映了电场强度与电势差之间的关系，由公式可知，电场强度的方向就是电势降低最快的方向． （2）公式E=U/d只适用于匀强电场，且d表示沿电场线方向两点间的距离，或两点所在等势面的范离． （3）对非匀强电场，此公式也可用来定性分析，但非匀强电场中，各相邻等势面的电势差为一定值时，那么E越大处，d越小，即等势面越密． 典例分析 1、（匀强电场中电场强度与电势差的关系）关于匀强电场中场强和电势差的关系，下列说法正确的是（） A．任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积 10KV投切并联电容器组的过电压分析与抑制 【摘要】随着经济社会的发展，大量的并联电容器组在配电网被用来提高电能质量，这些并联电容器组通常要求频繁操作，承受着各种过电压。本文针对10KV投切并联电容器组产生的过电压，提出了应用阻尼装置来进行限制的措施，并得出了相应结论。 【关键词】电容器；并联；阻尼装置 1 概述 投切并联无功补偿装置时产生的过电压主要有两种：一种是合闸时产生的过电压；另一种是切除时，由于开关发生重燃产生的过电压。第二种过电压对并联无功补偿装置的危害更为严重。操作过电压成为电容器运行中的一个危险因素，对并联电容器组操作过电压的抑制，是并联电容器组运行的一个重要课题。 本文以某10kV 系统真空开关投切并联电容器组为例，对可能产生的操作过电压进行分析研究。对投切并联电容器组产生的操作过电压利用阻尼装置进行限制，对阻尼限流器的参数进行了选取。 2 阻尼装置及其参数选取 如图1所示，用于并联电容器的过电压阻尼装置由火花间隙G 与阻尼电阻R 串联组成，该装置并联在并联电容器C 的串联电抗器L 两端。 阻尼装置中的阻尼电阻，在过电压发生时接入电路，对过电压和过电流产生阻尼作用，抑制过电压和过电流的发展。当阻尼电阻过大时，它流过的电流很小，对回路的影响也很小，相当于未接入阻尼电阻，不能产生阻尼作用；当阻尼电阻过小时，又相当于将电感短路，也不能起到阻尼作用。 因此，在一定的回路条件下，必定有一个最佳电阻值，在此阻值下可将电容器组的过电压或过电流降到可能的最低值，确保系统的稳定正常运行阻尼电阻阻值的选取对过电压、过电流的抑制及阻尼装置都是相当重要的。 本文借鉴上述方法，将图1中的过电压阻尼装置用于某10kV 变电站电容器组中，用以限制操作过电压和合闸涌流，利用EMTP对间隙、阻尼电阻等参数的选取进行了研究，确定了最佳的阻尼电阻值和串联间隙的动作电压，使用最佳的保护参数进行加装与不加装保护装置时过电压的对比计算及现场对比测量。 3 系统接线及相关参数 某变电站10kV并联补偿电容器的接线如图2所示。 §1、5 静电场的能量 1．5．1、 带电导体的能量 一带电体的电量为Q ，电容为C ，则其电势C Q U =。我们不妨设想带电体 上的电量Q ，是一些分散在无限远处的电荷，在外力作用下一点点搬到带电体上的，因此就搬运过程中，外力克服静电场力作的功， 就是带电体的电能。该导体的电势与其所带电量之间的 函数关系如图1-5-1所示，斜率为C 1 。设每次都搬运极少量的电荷Q ?，此过程可认为导体上的电势不变，设为i U ，该过程中搬运电荷所做的功为Q U W i i ?=，即图中一狭条矩形的面积（图中斜线所示）因此整个过程中，带电导体储存的能量为 ∑∑?==Q U W W i i 其数值正好等于图线下的许多小狭条面积之和，若Q ?取得尽可能小，则数值就趋向于图线下三角形的面积。 2 221221CU C Q QU Q U W i ===?=∑ 上述带电导体的静电能公式也可推广到带电的电容器，因为电容器两板间的电势差与极板上所带电量的关系也是线性的。 1．5．2、 电场的能量 由公式2 21CU W =，似乎可以认为能量与带电体的电量有关，能量是集中 在电荷上的。其实，前面只是根据功能关系求得带电导体的静电能，并未涉及 能量的分布问题。由于在静电场范围内，电荷与电场总是联系在一起的，因此 图1-5-1 电能究竟与电荷还是与电场联系在一起，尚无法确定。以后学习了麦克斯韦的电磁场理论可知，电场可以脱离电荷而单独存在，并以有限的速度在空间传播，形成电磁波，而电磁波携带能量早已被实践所证实。因此我们说，电场是电能的携带者，电能是电场的能量。下面以平行板电容器为例，用电场强度表示能量公式。 k Sd E d E kd S CU W πεπε8421212222=?== 单位体积的电场能量称为电场的能量密度，用ω来表示 k E V W πεω82 == 上式是一个普遍适用的表达式，只要空间某点的电场强度已知，该处的能量密度即可求出，而整个电场区的电场能量可以通过对体积求和来求得。 1．5．3、电容器的充电 如图1-5-2所示，一电动势为U 的电源对一电容为C 的电容器充电，充电完毕后，电容器所带电量 CU Q = 电容器所带能量 2 21CU W = 而电源在对电容器充电过程中，所提供的能量为 W CU QU W 22===' 也就是说，在充电过程中，电容器仅得到了电源提供的一半能量，另一半能量在导线和电源内阻上转化为内能，以及以电磁波的形式发射出去。 例7、用N 节电动势为ε的电池对某个电容器充电，头一次用N 节电池串 电容器组过补偿和操作过电压的预防措施(标准版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0787 电容器组过补偿和操作过电压的预防措施 (标准版) 在装有补偿电容器组的高低压变配电站及用户，除要求有较为完善的投切装置外，管理运行人员掌握正确的操作方法及程序，是有效的防止措施。近年来，随着供用电系统设备不断地向规范化、标准化发展，补偿电容器组要求有一定的防止操作过电压的装置。如用装有并联电阻的断路器、电弧不重燃的真空断路器、电容器组加串联电抗器等，还要有失压保护，当系统停电或事故掉问后，能自动切除电容器组，防止线路空载投入，引起过电压而损坏变配电设备及电容器。要有过电压保护，当电源电压超过电容器额定值后，能自动退出补偿电容器组，防止损坏电容器和过补偿过电压。在集中补偿装置中，加装串联电抗器，限制电容器组合闸涌流，短路电流和抑制高次谐波。串联电抗器越大，合闸涌流越小，一般允许合 闸涌流不超过电容器额定电流的5倍，可选取阻抗百分值为6％的标准电抗器。 正确操作电容器组具体要求如下： (1)集中补偿的高低压电容器组，投入和退出，应根据网络的功率因数及电压变化进行。当功率因数低于0．8(滞后)，电压低于额定值一5％时投入；电压超过额定值十5％，功率固数滞后超0．95以上时退出运行。 (2)当电容器组电流超过1．4倍额定电流，三相平衡相差士5％，电容器温度超过55ⅪC，应将电容器组退出运行。 (3)在变配电站正常停电操作时，应先将电容器组退出母线停运后，再按顺序拉开各路出线断路器。全站恢复供电时，应先合上各出路开关供电，待负荷上去后，按母线电压和功率因数的高低，决定电容器组的投运。否则，因主变、线路空载，电压已超过额定值，又投入电容器组，将造成过补偿。或投入电容器的合闸涌流与空载变压器、母线电压互感器构成并联振荡回路，发生铁磁谐振，产生高幅值铁磁谐振过电压。 高二新课电场2006-09-22 §电势差与电场强度的关系 要点：理解匀强电场中电势差与电场强度的定性、定量关系．对于公式U＝Ed要知道推导过程;能够熟练应用U＝Ed解决有关问题． 教学难点：U=Ed及其成立条件；电势与场强无直接关系 考试要求： 课堂设计：本教材重视推理的过程，应该使学生明确地知道公式U=Ed的适用条件：匀强电场，而且沿着场强的方向． 解决难点：通过两个方面的推理，得出结论，强调它们之间没有直接关系。 学生现状：对电场知识类了解不深，不能灵活运用受力分析比较薄弱。 培养能力：分析综合能力，理解推理能力 一、引入： 出示图片： 分析：场强是跟电场对电荷的作用力相联系的，电势Array差是跟电场力移动电荷做功相联系的．那么场强与电势差 有什么关系呢？我们以匀强电场场为例来研究． 二、电势差和电场强度的关系 问题1：如图所示匀强电场E中，正电荷q在电场力 作用下从A点沿电场方向移动到B点，已知A B两点之间 的距离为d，分析电场强度E与电势差U AB之间有什么关 系？ AB间距离为d，电势差为U AB，场强为E．把正电荷q从A点移到B时，电场力qE所做的功为W = qEd．利用电势差和功的关系，这个功又可 求得为W = q U AB，比较这两个式子，可得W = qEd= q U AB， 即： U=Ed 在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势场等于场 强和这两点间距离的乘积． 问：如果不是沿场强方向的呢？（学生可以进行讨论分析） 如图所示设AD两点间电势差仍为U，设AD间距离 s，与AB夹角，将正电荷从A移动到D，受电场力方 向水平向右，与位移夹角，故电场力做功为W=Eqscosa，scosa=d，所以W=Eqscosa=Eqd,利用电势差和功的关系，W=qU，比较这两个式子可得U=Escosa=Ed．d为AB两点间距离， 也是AB所在等势面间距离或者可以说是AD两点间距离s在场强方向的投影． 第6节电势差与电场强度的关系 【知识要点】 要点一公式U＝Ed的适用范围和电场强度表达式的对比 公式U＝Ed虽然是由匀强电场导出来的，但该结论具有普遍意义，尽管该公式一般只适用于匀强电场的计算，但对其他非匀强电场亦可用于定性判断．下表是电场强度的三个公式对比： 1．公式E＝U d反映了匀强电场中电场强度与电势差之间的关系，由公式可知， 电场强度的方向就是电场中电势降低最快的方向． 2．公式中d可理解为电场中两等势面之间的距离，由此可得出一个结论：在匀强电场中，两长度相等且相互平行的线段的端点间的电势差相等． 3．对于非匀强电场，用公式E＝U d可以定性分析某些问题．例如E越大处， 等差等势面距离d越小．因此可以断定，等势面越密的地方电场强度也越大． 4．E＝U d适用于匀强电场的计算，但对于某些非匀强电场问题，有时也可以 进行定性地分析. 【问题探究】 1.电场强度、电势和电势差的区别与联系是什么？ 描述电场的物 理量及意义 电场强度E电势φ电势差U AB 电场的力 的性质 电场的能 的性质 电场中两点间 对电荷做功的 本领对电场中的 电荷的描述 静电力F 电势能E p静电力做功W 相互关系 F＝qE E p＝qφW＝qU AB W＝－ΔE p，U＝Ed 知电场强度，就可以知道任意电荷在该点的受力情况；同理，已知φ时，可得任意电荷在该点的电势能；已知U AB时，可得到在AB间移动任意电荷时静电力所做的功． 2．电场线是直线的电场有哪些常见情况？ (1)点电荷电场(如图1－6－3所示) 图1－6－3 (2)等量异种电荷连线(如图1－6－4所示) 图1－6－4 (3)匀强电场(如图1－6－5所示) 中国电力设备管理网 电力电容器过电压保护反措 摘要：通过分析银南电网电容器过电压保护几次误动事故，提出在电容器过电压保护中使用高返回系数JY8系列静态型电压继电器，来防止系统出现瞬间过电压时电容器过电压保护误动。 1引言 电力系统中，电力电容器作为一种静止型无功功率补偿装置，在维护系统的可靠、稳定运行中，发挥着日益重要的作用。实践证明，为了提高电力电容器运行的可靠性，除了不断提高电容器本身的质量，采用合理的接线和布置之外，配备完善、合理的保护装置也是极其重要的。 电容器过电压保护，是确保电力电容器在不超过规程规定的最高允许电压下和规定的时间内动作的电容器保护。由于电容器输出的无功功率和内部有功功率损耗均与其两端电压的平方成正比，即电容器输出无功功率Qc＝ωCU2；电容器有功功率损耗P1＝ωCU2tgδ，电容器耐受过电压的能力比较低。按照IEC标准，“电容器单元应适合于当端子间的电压有效值升到不超过1．1倍额定电压（过渡过程除外）下连续运行。”我国国标也规定，电容器连续运行的工频过电压不超过1．1倍额定电压。由此可见，电容器过电压保护配置的合理与否，直接影响着系统并补电容器的健康、稳定、有效运行。本文通过宁夏银南供电局所辖变电所10kV并补电容器先后发生的电容器过电压保护误动事故进行分析，提出了通过运用高返回系数的静态型JY8系列过电压继电器，代替原电磁式DY－36A型过电压继电器的有效、可行的反措措施。 2问题的提出 1997年8月至9月中旬，我局所辖古城220kV变512电容器、河西110kV变518电容器、中卫110kV变513电容器开关相继发生跳闸。根据当时现场保护掉牌信号指示，以上各次跳闸均为电容器过电压保护出口所致。 电力电容器的工频过电压的产生，原因有二：其一，由于系统出现的工频过电压，电容器所在的母线电压升高，使电容器承受过电压；其二，由于一组电容器中个别电容器故障切除或短路，使串联电容器间容抗发生变化。因而电容器之间的电压分配比例发生变化，引起部分电容器端电压升高。但是，经过仔细检查、核实、试验，均未见事故发生时系统电压长时间增高，并且电力电容器组未受损害，性能良好。 为了进一步找出保护动作原因，我们分别进行了如下检查，发现： （1）电容器过电压保护回路完好，无寄生回路存在。 （2）保护装置交直流回路绝缘良好，符合规程要求。 （3）保护继电器性能均良好，符合规程要求。 由此可见，这几次电容器过电压保护动作跳闸事故的真正原因并不明确。尚需更加深入地试验调查，来查出跳闸真相。 3分析问题 在反复试验、分析的过程中，我们发现虽然这些电容器过电压保护回路及各保护元件本身不存在任何问题，但是当电容器出现瞬时过电压时，原来所配置的DY－36A型电磁式过电压继电器在过电压保护整定动作时限t＝2．0s时间内并不能及时可靠返回，从而造成了这些电容器过电压保护的误动作。其基本过程如图1 所示。 通常，电压继电器可以接在放电线圈或放电用电压互感器的二次侧。在同一母线上接有几组电容器时，电压继电器也可以接在母线电压互感器二次侧，几组电容器共用一套过电压保护。根据系统运行方式，电容器过电压保护只考虑系统产生的对称过电压，可以只配置一个电压继电器。但为了防止电压回路断线，造成过电压保护拒动，常采用三相三继电器取三电容器与电容-带电粒子在电场中的运动
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