并聯(lián)電容器裝置的配置及其應(yīng)用

徐岳軍

[摘 要]為了減少電網(wǎng)中輸送的無功功率，對電力系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，降低有功電量的損失，改善電壓質(zhì)量，充分發(fā)揮供電設(shè)備的效率，電力系統(tǒng)中安裝有大量的并聯(lián)無功補(bǔ)償電容器組。文章主要對并聯(lián)電容器裝置的分類、并聯(lián)電容器裝置的組成進(jìn)行了論述。

[關(guān)鍵詞] 無功補(bǔ)償 電容器組 組成 分類

中圖分類號：TM53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1009-914X（2016）20-0221-01

一、并聯(lián)電容器裝置的分類

（一）構(gòu)架式（組裝框架式）電容器裝置

構(gòu)架式電容器組是將單臺(tái)殼式電容器安裝在框架上，框架采用熱鍍鋅的型鋼材料，是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。這類產(chǎn)品使用時(shí)間最長，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富。優(yōu)點(diǎn)是安全距離大，故障影響范圍小、檢修維護(hù)方便、容量增減靈活、單位容量造價(jià)較低。缺點(diǎn)是占地面積較大、安裝及檢修維護(hù)工作量大。

（二）集合式（箱式）電容器裝置

箱式電容器是在集合式電容器基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種電容器，與集合式電容器的不同之處是內(nèi)部單元電容器沒有外殼，直接浸入絕緣油中，外殼大油箱采用波紋油箱或帶金屬膨脹器，與外部完全隔離。由于材料用量少，價(jià)格比集合式電容器要低。缺點(diǎn)是內(nèi)部元件發(fā)生故障由內(nèi)熔絲切除后，會(huì)對大油箱內(nèi)的絕緣油造成污染。

（三）柜式電容器裝置

柜式電容器組（圖1）是將電容器帶電部分用金屬封閉起來，四周外殼接地。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，不需要設(shè)置隔離圍欄。缺點(diǎn)是帶電部分封閉后通風(fēng)散熱條件較差，內(nèi)部濕度較大時(shí)易形成凝露，造成閃絡(luò)放電。

二、并聯(lián)電容器裝置的組成

并聯(lián)電容器裝置主要由并聯(lián)電容器組和相應(yīng)的配套設(shè)備（串聯(lián)電抗器、氧化鋅避雷器及其在線監(jiān)測儀、放電裝置）及相應(yīng)的控制、保護(hù)、儀表裝置組成。

（一）高壓并聯(lián)電容器組

高壓并聯(lián)電容器組是裝置實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償功能的主體設(shè)備，由高壓并聯(lián)電容器單元經(jīng)過串并聯(lián)連接而成。電容偏差要控制在合理的范圍之內(nèi)：

①電容器組電容與額定電容偏差應(yīng)控制在5%以內(nèi)。并聯(lián)電容器裝置的電容通常是指其電容器（組）每相的電容，由于制造方面的原因，電容器（組）實(shí)測電容與額定電容之間總會(huì)存在一定的偏差，偏差往往有正有負(fù)，對于裝置內(nèi)由多個(gè)單元組成的電容器組，可以通過單元的搭配來調(diào)節(jié)整個(gè)電容器（組）的電容偏差，電容器（組）額定容量越大，單元越多，就越容易經(jīng)調(diào)配獲得較小的電容偏差。所以在規(guī)定裝置電容的容許偏差時(shí)，允許隨其額定容量的大小而有所不同：容量小的電容器（組），允許其電容偏差大一些；容量大的電容器（組），要求其電容偏差小一些。

②三相電容器組的任何兩線路端子之間，其電容的最大值，與最小值之比≤1.02，并應(yīng)滿足繼電保護(hù)整定的要求。電容器（組）三相之間電容也會(huì)存在一定的偏差，造成三相不平衡。過大的偏差一方面會(huì)使某一相或兩相承受過高的電壓，另一方面對于電容器組內(nèi)部故障的開口三角不平衡電壓保護(hù)，會(huì)形成較大的初始不平衡電壓。

③電容器組各串聯(lián)段的最大與最小電容之比≤1.02，并應(yīng)滿足繼電保護(hù)整定的要求。電容器組串聯(lián)段之間的電容偏差會(huì)造成各串聯(lián)段電壓分布不均與，電容偏小的串聯(lián)段會(huì)承受較高的試驗(yàn)電壓和運(yùn)行電壓。串聯(lián)段間電容偏差過大會(huì)嚴(yán)重影響電容器運(yùn)行的安全性及其使用壽命。

舉例說明：某變電站共有12臺(tái)電容器，每相4臺(tái)電容器并聯(lián)，容量如下：

由此可見，三相電容器電容的最大值與最小值控制在1.02以內(nèi)，滿足要求。

（二）串聯(lián)電抗器在高壓并聯(lián)電容器組上的應(yīng)用

串聯(lián)電抗器是與并聯(lián)電容器串聯(lián)連接，主要有2個(gè)作用：①限制合閘涌流；②抑制高次諧波。在輸配電系統(tǒng)中存在著許多的諧波源，若直接投入并聯(lián)電容器，由于回路參數(shù)的改變往往會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)諧波分量的放大，嚴(yán)重的還會(huì)產(chǎn)生諧振。為此在系統(tǒng)中有諧波存在的情況下，高壓并聯(lián)電容器組通常接入一定電抗率的串聯(lián)電抗器以抑制由于電容器接入電網(wǎng)而引起的諧波放大。

用于抑制諧波放大時(shí)，電抗率贏根據(jù)并聯(lián)電容器裝置接入電網(wǎng)處背景諧波的測量值選擇。當(dāng)諧波為5次及以上時(shí)，電抗率k宜取5%；當(dāng)諧波為3次及以上時(shí)，K宜取12%。串聯(lián)電抗器單相容量（QLN）等于電容器組單相容量（QCN）乘以額定電抗率K （QLN=K QCN），或者是串聯(lián)電抗器三相容量等與電容器組三相容量乘以額定電抗率，串聯(lián)電抗器三相的額定容量為一相額定容量的3倍。

（三）放電裝置在高壓并聯(lián)電容組上的應(yīng)用

電容器的放電器件除了內(nèi)部放電電阻以外，另一類就是放電線圈，其作用是提供電容器斷開電源后剩余電荷能快速泄放?？梢杂行У姆乐闺娙萜鹘M再次合閘時(shí)，由于電容器仍帶有電荷而產(chǎn)生危及設(shè)備安全的合閘過電壓和過電流，保證電容器（組）的安全運(yùn)行，并確保檢修人員的安全。本產(chǎn)品帶有二次繞組，可供線路監(jiān)控、監(jiān)測和二次保護(hù)用。放電線圈是電容器（組）常用的放電元件，有時(shí)放電線圈會(huì)用放電PT代替，電容器放電采用放電線圈還是電壓互感器主要看電容器的容量，一般小容量電容放電用電壓互感器即可，大容量電容肯定要用放電線圈。放電線圈從絕緣結(jié)構(gòu)上區(qū)分，主要有干式和油浸式兩種。

（四）金屬氧化物避雷器在高壓并聯(lián)電容組上的應(yīng)用

氧化鋅避雷器在防止電容器組過電壓保護(hù)方面性能突出，金屬氧化物避雷器由若干電阻片疊裝而成。實(shí)際上是一個(gè)非線性電阻器，利用其良好的非線性的伏安特性，實(shí)現(xiàn)對過電壓的限制，起到對電氣設(shè)備的保護(hù)作用。在正常情況下，避雷器呈現(xiàn)高阻值，通過電流極小，保證了自身發(fā)熱低、功耗小，同時(shí)不會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行。當(dāng)出現(xiàn)高幅值的危險(xiǎn)過電壓時(shí)，避雷器呈現(xiàn)低阻值，通過電流足夠大，迅速吸收過電壓的能量，使過電壓幅值明顯降低。

（五）開關(guān)設(shè)備在高壓并聯(lián)電容組上的應(yīng)用

開關(guān)設(shè)備的主要功能為實(shí)現(xiàn)電容器組正常投、切操作及裝置短路故障時(shí)的開斷。變電站高壓電容器裝置一般在電源側(cè)安裝隔離開關(guān)，以實(shí)現(xiàn)檢修時(shí)電容器裝置與電源間形成可見的隔離斷口。

結(jié)論：隨著電力市場商業(yè)化運(yùn)營的逐步推行，對電能質(zhì)量的要求不斷提高，節(jié)能降損的需要逐漸迫切。電力系統(tǒng)中安裝有并聯(lián)無功補(bǔ)償電容器組可以降低線路因輸送無功功率造成的電能損耗，提高功率因數(shù)，是一項(xiàng)投資少，收效快的降損節(jié)能措施。

參考文獻(xiàn)

[1]GB 50227-2008 并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范.

[2] SDJ25-85 并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程.