電力電容器損耗成因與抑制措施研究

彭南瑞　袁艷豐

摘 要：電力系統(tǒng)工作運(yùn)行中會較多應(yīng)用電力電容器完成無功補(bǔ)償。然而，應(yīng)用階段中卻存在設(shè)備容易損耗并出現(xiàn)問題。本文對該現(xiàn)象展開研究，借助模型仿真，計算分析，針對電力電容器裝置投切操作導(dǎo)致的過電壓與過電流、諧波放大故障問題展開研究分析，探討了真正成因，并制定了有效的抑制策略。可確保用戶做到針對性處理，提升電力電容器運(yùn)行服務(wù)效率，確保其持久健康的服務(wù)應(yīng)用，發(fā)揮內(nèi)在功能價值，創(chuàng)設(shè)明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，因此具有重要的實(shí)踐意義。

關(guān)鍵詞：電力電容器；損耗；成因；抑制措施

前言

電力系統(tǒng)服務(wù)運(yùn)行階段中，應(yīng)用電力電容器可實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償，進(jìn)而顯著、全面的提升功率因數(shù)，有效的使電網(wǎng)系統(tǒng)有功損耗合理下降，還可有效提升高變壓裝置與電力線路總體容量的應(yīng)用率，降低電壓降。由于該功能作用，使之在電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了更為廣泛的服務(wù)應(yīng)用。然而，實(shí)踐工作中經(jīng)常出現(xiàn)較多使用環(huán)節(jié)，電容器裝置不斷損壞的現(xiàn)象。基于電網(wǎng)電壓以及電流暫態(tài)屬性，開關(guān)重燃豐富性與較難捕捉的特點(diǎn)，因而，大眾經(jīng)常不能精準(zhǔn)的明確電容器裝置不斷損壞的具體成因。僅能被動的送回廠家進(jìn)行檢驗或干脆將設(shè)備換掉，無法采用具有較強(qiáng)針對性的方式進(jìn)行預(yù)防處理。為使電力系統(tǒng)用戶在探究電容器事故現(xiàn)象有據(jù)可依，我們應(yīng)深入探究導(dǎo)致電容器故障的真正成因，并制定合理的防控抑制措施，便于有效的加以解決。

1 電力電容器損耗成因

電力電容器服務(wù)應(yīng)用階段中，斷路器投切將導(dǎo)致過電壓以及過電流現(xiàn)象，形成沖擊影響。同時，系統(tǒng)之中的諧波會在電力電容器支路形成明顯的放大影響。一些電力電容器裝置雖包含自保護(hù)功能，然而卻無法快速及時的發(fā)揮有效保護(hù)作用，效果并不明顯。另外，電力電容器自身質(zhì)量水平也會導(dǎo)致不良損耗問題。上述各類成因之中，電力電容器自身的因素導(dǎo)致的損耗問題，可借助對生產(chǎn)廠家一方提出高標(biāo)準(zhǔn)要求的方式進(jìn)行預(yù)防抑制。而對其他故障問題，則應(yīng)制定相適應(yīng)的預(yù)防治理措施。

1.1 投切過程過電壓、過電流現(xiàn)象

通過建立仿真模型，研究等值電路等環(huán)節(jié)，我們不難看出，合閘之時，將對電力電容器裝置暫態(tài)過程形成作用影響。如果母線電壓在最高值的狀態(tài)進(jìn)行合閘，便會形成最大合閘過電流以及過電壓。而在母線相電壓數(shù)值為零的狀態(tài)進(jìn)行合閘，則會形成最低的合閘過電流以及過電壓。

串聯(lián)電抗器同樣會對電力電容器暫態(tài)形成作用影響。如果電抗率提升，則過電流幅值會降低。而在電抗率上升到一定水平后，則對于過電流的預(yù)防抑制效果并不明顯，高頻分量衰減提升，電力電容器裝置呈現(xiàn)出穩(wěn)態(tài)工作電壓升高的現(xiàn)象。

完成分閘后，由于電弧重燃因而會對電力電容器裝置暫態(tài)形成影響。單相重燃，使中性點(diǎn)對地形成過電壓，極間電壓水平較高，同時，對地電壓相加導(dǎo)致各電容器組形成了過電壓問題。

不論是兩相或是三相重燃，位于電力電容器極間均會形成高額過電壓。同時，重燃頻率越高，則極間過電壓也會越高，進(jìn)而較易形成電容器極間產(chǎn)生絕緣破壞問題。

最為嚴(yán)重的狀態(tài)之下，即電力電容器殘壓同電源系統(tǒng)電壓會出現(xiàn)瞬時值極性反差的現(xiàn)象，同時斷路器在斷口電壓值最大的狀態(tài)下，將導(dǎo)致斷路器進(jìn)行重燃的階段下，振蕩現(xiàn)象更為巨大，進(jìn)而會形成更龐大的振蕩充電電流，該電流較電力電容器投入之時涌流高出許多。雖持續(xù)期限不長，然而大量電流會導(dǎo)致電力電容器與限流電抗器呈現(xiàn)出過電流損壞的問題。

1.2 諧波放大導(dǎo)致過電壓、過電流現(xiàn)象

針對該類現(xiàn)象，我們同樣利用仿真分析得到相關(guān)結(jié)果。即伴隨串聯(lián)電力電抗器的擴(kuò)充，諧波逐步放大的倍數(shù)將持續(xù)下降。而在電抗率令電力電容器裝置支路在較低次諧波水平下顯現(xiàn)為感性，那么將杜絕諧波放大狀況。因而，可利用合理的選擇應(yīng)用串聯(lián)電力電抗器的方法，考量研究電容器以及電抗器具體的誤差。

由上述分析研究可明確，相同系統(tǒng)之中，如果選擇的電抗率不合理，則會導(dǎo)致諧波電流。位于電容器的回路以及系統(tǒng)阻抗之中形成并聯(lián)諧振，并會不斷明顯的放大，進(jìn)而會危及到電力電容器裝置可靠安全的使用運(yùn)行，并形成明顯的危害影響，該現(xiàn)象應(yīng)絕對的避免與杜絕。

倘若電力電容器裝置持久的運(yùn)行在諧波放大的環(huán)境下，將較易引發(fā)損耗問題。因而，可合理的優(yōu)化串聯(lián)電抗器裝置的電抗率，進(jìn)而快速的應(yīng)對處理該類故障問題。

2 電力電容器損耗有效抑制措施

針對電力電容器裝置損耗成因的分析研究，我們應(yīng)積極采用合理有效的措施進(jìn)行預(yù)防抑制，進(jìn)而合理明顯的緩解、控制電力電容器裝置的損耗量。

2.1 裝設(shè)避雷器裝置，預(yù)防操作過電流以及過電壓現(xiàn)象問題

當(dāng)前，電力系統(tǒng)之中普遍應(yīng)用的星形處理避雷器保護(hù)手段，僅能使電容器組其對地以及相間電壓合理控制限定至殘壓等級中。針對電力電容器裝置組極之間過電壓無法形成良好的保護(hù)效果。雖然，采用四支避雷器進(jìn)行接線保護(hù)的手段方式可對對地過電壓與相間過電壓均產(chǎn)生一定的良好保護(hù)，然而，其對于避雷器系統(tǒng)的等級要求始終較高。同時，采用四支避雷器進(jìn)行抑制預(yù)防，其參數(shù)的協(xié)調(diào)配合存在一定難度。當(dāng)前，應(yīng)用該保護(hù)處理的方式有限。為此，我們適宜通過位于電力電容器組前串聯(lián)限流電抗器的處理接線方法，通過MOA連接到電力電容器裝置進(jìn)線一段，進(jìn)而完成對電容器組的安全保護(hù)管理。

2.2 應(yīng)用可調(diào)串聯(lián)電力電抗器裝置杜絕操作過電流與過電壓、諧波放大現(xiàn)象問題

依據(jù)下述標(biāo)準(zhǔn)原則合理的設(shè)置可調(diào)電力電抗器裝置，可有效的抑制操作過電流與過電壓現(xiàn)象，預(yù)防諧波放大問題。調(diào)節(jié)電力電抗器直到百分之六至百分之九的范疇中，可合理的限定合閘電流。進(jìn)行分閘處理之前，可調(diào)節(jié)電抗器裝置到歸零狀態(tài)，進(jìn)而預(yù)防電弧重燃的問題。

如果在步入了穩(wěn)定可靠運(yùn)行的狀態(tài)后，同時沒有諧波或具體的諧波含量較低時，可調(diào)節(jié)電抗器電感歸零，便于電力電容器組上升到最高標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)償效率，并促進(jìn)電力電容器組極之間呈現(xiàn)最低的電壓水平。另外，可合理有效的協(xié)調(diào)各個電抗器的數(shù)值，預(yù)防對應(yīng)性的諧波問題。

2.3 應(yīng)用晶閘管進(jìn)行電容器組投切

在晶閘管完成開通前期，電力電容器裝置利用二極管進(jìn)行充電，其電源電壓達(dá)到正峰值的狀態(tài)，符合預(yù)充電標(biāo)準(zhǔn)。因此，僅需要在電容器呈現(xiàn)電壓波動率為零的狀態(tài)下進(jìn)行投入，也可在晶閘管一段電壓數(shù)值在零的狀態(tài)下投入，進(jìn)而達(dá)到?jīng)_擊電流最低水平，合理應(yīng)對電力電容器裝置投入過程形成的電流沖擊現(xiàn)象。

3 結(jié)束語

電力系統(tǒng)運(yùn)行服務(wù)過程中，電容器為進(jìn)行務(wù)工補(bǔ)償?shù)暮诵钠骷?，因此?yīng)確保可靠安全的服務(wù)運(yùn)行。設(shè)計電容器無功補(bǔ)償系統(tǒng)裝置的過程中，應(yīng)全面考量電力電容器系統(tǒng)的科學(xué)配置，做好保護(hù)管理。優(yōu)選適應(yīng)性電抗器電抗率，采用適宜得當(dāng)?shù)谋芾灼魈幚斫泳€操作方案，預(yù)防形成串聯(lián)諧振問題或是并聯(lián)諧振現(xiàn)象，導(dǎo)致諧波不斷放大的問題。另外，應(yīng)盡量預(yù)防或避免投切導(dǎo)致的過電流以及過電壓倍數(shù)。

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