并聯(lián)電容器裝置設(shè)計方案要求及注意事項

1、萬洲電氣技術(shù)部并聯(lián)電容器裝置設(shè)計方案要求及注意事項1一、高壓并聯(lián)電容器補償裝置接入電網(wǎng)的要求及容量確定 1、容器安裝容量可按變壓器容量的1030%確定。 2、電容器分組容量，應(yīng)根據(jù)加大單組容量、減少組數(shù)的原則確定。 3、 當(dāng)配電所中無高壓負(fù)荷時，不得在高壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器裝置。2高壓并聯(lián)電容器裝置接入電網(wǎng)的設(shè)計，應(yīng)按全面規(guī)劃、合理布局、分級補償、就地平衡的原則確定最優(yōu)補償容量和分布方式。 變電所里的電容器安裝容量，應(yīng)根據(jù)本地區(qū)電網(wǎng)無功規(guī)劃以及國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和的規(guī)定計算后確定。當(dāng)不具備設(shè)計計算條件時，電容器安裝容量可按變壓器容量的1030%確定。 電容器分組容量，應(yīng)根據(jù)加大單組容量、減少組數(shù)的原則

2、確定。 設(shè)計高壓并聯(lián)電容器補償裝置時，應(yīng)認(rèn)真檢測安裝點處有關(guān)的諧波電壓和電流。根據(jù)檢測結(jié)果和電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行核算，避免發(fā)生諧波電壓的串聯(lián)諧振和諧波電流的并聯(lián)諧振。并校核并聯(lián)電容器組在各種組合下，都不發(fā)生諧波嚴(yán)重放大現(xiàn)象。諧振電容器容量，可按下式計算： Q=S（1/nk）式中Q-發(fā)生n次諧波諧振的電容容量（Mvar）； S-并聯(lián)電容器裝置母線安裝處的母線短路容量（MVA）； n -諧波次數(shù)，即諧波頻率與電網(wǎng)基波頻率之比； k -電抗率。3二、高壓并聯(lián)電容器裝置電抗率配置原則，如何避免分組回路對諧波的放大以及如何抑制諧波 總的配置原則：當(dāng)電容器裝置接入電網(wǎng)處的背景諧波為5次及以上時，宜取4.5-6%，

3、當(dāng)電容器裝置接入電網(wǎng)處的背景諧波為3次及以上時，宜取12%，也可以取4.5-6%和12%兩種電抗率。4 抑制電容器組對諧波的放大是設(shè)計電容器裝置考慮的原則之一， 電容器分組回路是否會將諧波放大取決于電容器分組回路諧波阻抗 的大小及性質(zhì)（感性或容性）。 (nXL-Xc/n)/nXs XL-串聯(lián)電抗器工頻阻抗 XC-并聯(lián)電容器工頻阻抗 n - 諧波次數(shù) XS-系統(tǒng)工頻阻抗 5a、當(dāng)(nXL-Xc/n)0，對n次諧波而言，電容器分組回路成感性。此時，電容器分組回路與系統(tǒng)回路是分流狀態(tài)，不會產(chǎn)生n次諧波放大，一般選擇串聯(lián)電抗器的電抗率（K=XL/Xc）時要求考慮所需限制的 n次諧波時滿足(nXL-Xc

4、/n)0，當(dāng) n=5時，可以算出只要電抗率K4%，就能滿足電容分組回路呈感性；當(dāng) n=3時，可以算出只要電抗率K11.1%，就能滿足電容分組回路呈感性； 6b、當(dāng)(nXL-Xc/n)=0，電容器分組回路呈n次濾波狀態(tài)，也就是n次諧波全部流過電容器分組回路，這種情況必須避免，因為并聯(lián)電容器一般沒有按濾波電容器要求設(shè)計，大量的諧波電流流入會使電容器過熱而損壞電容器裝置，或使電容器裝置無法投入運行。例如:（1）10KV并聯(lián)電容器裝置，串聯(lián)電抗率為5%，每相電容器5并1串，當(dāng)每相各拆除1臺時，變成4并1串，此時 XL/Xc=4%，電容器分組回路對5次諧波呈諧振狀態(tài)，因此，這種接線不可以減1臺運行。（2

5、）當(dāng)電容器內(nèi)部故障，如內(nèi)熔絲熔斷，或元件擊穿，都可導(dǎo)致實際電抗率的變化，嚴(yán)重者亦可以使電容器組進(jìn)入某次諧波的諧振狀態(tài)，因此，及時測量電容器，退出故障電容器是十分必要的。 7C、-2(nXL-Xc/n)/nXs 0，該區(qū)間為電容器分組回路放大 n次 諧波，越接近-1，放大越嚴(yán)重。d、(nXL-Xc/n)/nXs =-1，說明電容器分組回路在n次諧波下呈 容性,而且其容抗等于系統(tǒng)阻抗,將產(chǎn)生并聯(lián)諧振。 8發(fā)生串聯(lián)諧振的諧波次數(shù)及對應(yīng)電抗率 諧波次數(shù) 3 5 7 9 11 13諧振電抗率（%）11.1 4 2.04 1.23 0.826 0.592 由上表可以看出，較低次諧波（如5次）串聯(lián)電抗率的支

6、路對較高次數(shù)諧波（如7次及以上）均呈感性支路，不會產(chǎn)生諧波放大。反之，對更低次諧波（如 3次）呈容性支路，會產(chǎn)生諧波放大，由此可以得出：9 對不同電抗率（如12%和5%）混裝的高壓并聯(lián)電容器裝置，在投電容器裝置時，應(yīng)先投高電抗率組（如12%），后投低電抗率組（如5%）。切除電容器裝置時，先切低電抗率的電容器組， 后切 高電抗率的電容器組。如不按這個順序，可能會產(chǎn)生較大低次諧波放大，危害電氣設(shè)備，例如，先投5%電抗率的電容器組可能會引起3次諧波放大。 10 在系統(tǒng)電壓一定的條件下，電容補償裝置用不同電抗率的串聯(lián)電抗時，必須選擇不同額定電壓的電容器。原因是由于在串聯(lián)電路中電抗器與電容器上的電壓相位

7、始終相差180度，串聯(lián)電抗器的電抗率越高，電抗器上的電壓就越高，電容器上的電壓就越高。 下表是在系統(tǒng)電壓為6KV和10KV時，電抗率與電容器額定 電壓的關(guān)系: 1112 由于串聯(lián)電抗器上電壓與電容器上電壓相位互差180度，因此，串聯(lián)電抗器與電容器的容量互相補償。也就是說，當(dāng)串聯(lián)電抗器電抗率越高時，串聯(lián)電抗器所占用電容器的容量就越大。例如：如系統(tǒng)需補償6000Kvar的容量，電源系統(tǒng)有3次諧波而配置12%電抗率的串聯(lián)電抗器時，可以粗略估算電容器容量需要6720Kvar才能大致滿足補償容量要求。 13三、分組回路配置和主要部件的主要技術(shù)參數(shù)、 性能、結(jié)構(gòu)選型 高壓并聯(lián)電容器裝置分組回路，視需求可裝

8、設(shè)下列配套設(shè)備： a、隔離接地開關(guān)、真空斷路器或真空接觸器； b、單臺電容器保護(hù)用噴逐式高壓熔斷器； c、串聯(lián)電抗器； d、并聯(lián)電容器； e、操作過電壓保護(hù)用避雷器； f、放電器； g、繼電保護(hù)、控制、信號和電測量用一次及二次相關(guān)設(shè)備。141、 并聯(lián)電容器1）電容器額定電壓 電容器額定電壓的選用與采用串聯(lián)電抗器的電抗率的大小有關(guān)（參考表2）；當(dāng)然也與電網(wǎng)母線的運行電壓等多種因素有關(guān)。單臺電容器的額定容量2）單臺電容器的額定容量 單臺容量可以在標(biāo)準(zhǔn)容量50、100、167、200及334kvar中選取。特殊容量可以定制，一般不推薦采用。153）電容器組相間容差 電容器組相間電容偏差的要求比較嚴(yán)格

9、。任兩相最大與最小電容之比不超過1.02。這一點主要考慮采用開口三角不平衡電壓保護(hù)的要求。如果按GB3983.2標(biāo)準(zhǔn)三相電容器組任兩端子間電容之比不超過1.06，則相當(dāng)于任兩相相間電容之比為1.12。此時開口三角輸出的不平衡電壓將達(dá)到約12V。此時開口三角輸出的不平衡電壓將達(dá)到約12V，顯然在有些情況下（如要求整定電壓為4V）保護(hù)無法整定。如滿足不大于1.02的要求時，就可以整定。當(dāng)電容器組內(nèi)部故障計算的開口三角輸出不平衡電壓更低時，可以提出更嚴(yán)格的相間電容偏差要求，如不大于1.01。164） 穩(wěn)態(tài)過電流 穩(wěn)態(tài)過電流1.3In下連續(xù)運行，附加條件為穩(wěn)態(tài)電壓不超過1.1Un，對于電容正偏差的電容

10、器，穩(wěn)態(tài)過電流可以增加，增加比例與正偏差比例相同，最大可達(dá)10%，除1.1In為工頻電流以外的電流為高次諧波電流。17 5）穩(wěn)態(tài)過電壓 1.05Un連續(xù)運行，1.1Un下長期運行。這里說明一點，長期運行是指每天24h中可以有一段時間在1.1Un下運行，例如8h。 18 6)電容器元件額定電壓 對于真空干燥浸油良好電容器而言，由于元件端部為不均勻電場，所以局部放電首先發(fā)生在這里。顯然，元件額定電壓的升高將使局部放電起始電壓與元件額定電壓之間的倍數(shù)降低，不利于電容器的安全運行。對于10kV膜紙復(fù)合高壓并聯(lián)電容器五串好些；全膜結(jié)構(gòu)宜用四串，盡可能不用三串結(jié)構(gòu)，提出電容器元件額定電壓小于2kV的理由就

11、在于此。目前運行中近年生產(chǎn)電容器損壞率較高，其中相當(dāng)一部分是三串結(jié)構(gòu)的電容器。197)外殼耐爆能量 電容器外殼耐爆能量是設(shè)計并聯(lián)電容器組并聯(lián)臺數(shù)的主要依據(jù)。這也是電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所要求的。100kvar產(chǎn)品外殼耐爆能量不小于8kJ；200334kvar產(chǎn)品外殼耐爆能量不小于12kJ 20 8) 帶內(nèi)熔絲的產(chǎn)品 并聯(lián)電容器用內(nèi)部熔絲是設(shè)置在電容器內(nèi)部的有選擇性的限流熔絲。這些內(nèi)熔絲是用來斷開故障的電容器元件或電容器單元，從而使該電容器單元的其余部分以及接 有該電容器單元的電容器組繼續(xù)運行。內(nèi)部熔絲動作是由電容器元件擊穿引起的。通過元件熔絲動作將故障元件瞬時斷開，而不中斷電容器的運行。外部并聯(lián)電容器數(shù)

12、量和電源系統(tǒng)可達(dá)到的短路電流不影響內(nèi)部熔絲的限流。應(yīng)注意：內(nèi)部熔絲對電容器內(nèi)部連線之間的短路或帶電部分與外殼之間的短路不提供保護(hù)，這兩者有可能導(dǎo)致外殼爆裂。 a、全部元件并聯(lián)連接的電容器 在一個元件擊穿后，由于來自并聯(lián)元件和并聯(lián)電容器的放電電流以及來自電源的工頻電 流使得相應(yīng)的熔絲在不到1ms內(nèi)熔斷。而電容器可在相應(yīng)降低了的容量下繼續(xù)運行。如果電容器在固定的母線電壓下運行，則在剩余的完好元件上的運行電壓不發(fā)生變化。 b、元件串并聯(lián)連接的電容器在一個元件擊穿后，所有并聯(lián)元件將其貯存的能量或其一部分釋放到故障元件內(nèi)。而工 頻電流被串聯(lián)連接的剩余的完好元件所限制。一個故障元件斷開之后，電容器在相應(yīng)降

13、低了的容量下繼續(xù)運行。這時組中剩余的完好元件承受的電壓大約為初始電壓的mn/m（n-1）+1倍，式中n為每組中并聯(lián)元件數(shù)m為每單元中串聯(lián)段數(shù)。在某種場合，例如，在不接地星形連接情況下，由于中性點位移，電壓可能更高。212、 投切開關(guān)（以及其引起的操作過電壓問題） 電容器組用開關(guān)在分?jǐn)噙^程中出現(xiàn)重?fù)舸┦且痣娙萜魇鹿实闹饕?，高壓并?lián)電容器的國家標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn)均要求使用無重?fù)舸┑拈_關(guān)。當(dāng)然嚴(yán)格講無重?fù)舸┑拈_關(guān)沒有，但重?fù)舸茁市〉拈_關(guān)還是被廣泛采用了。22斷路器的有關(guān)額定參數(shù)在斷路器標(biāo)準(zhǔn)中，與電容器組有關(guān)的額定參數(shù)為：額定單個電容器組開斷電流，額定背靠背電容器組開斷電流，額定電容器組關(guān)合涌流

14、。關(guān)于這些名詞的含義想必已是熟知的，問題是在實際裝置中與電容器組的額定值間的關(guān)系如何確定。斷路器的額定單個電容器組開斷電流和額定背靠背電容器組開斷電流是通過型式試驗考核所確定的開斷電容器組的能力，這個電流值應(yīng)當(dāng)覆蓋電容器組在運行中可能出現(xiàn)的正常電流值，對于電容器組來說，選取可連續(xù)運行的電流1.3In和容量正偏差+10%兩因素迭加結(jié)果：1.31.1=1.43In是合理的，在電力行標(biāo)DL/T403“1240.5kV交流高壓真空斷路器訂貨技術(shù)條件”的修訂稿中，其推薦值為：斷路器額定單個（背靠背）電容器組開斷電流值=（1.51.35）并聯(lián)電容器裝置額定電流值。低值對應(yīng)于較高的額定電流值。（見表4）額定

15、單個電容器組的開斷電流（A）20040063080010001250電容器組的額定電流（A）133267425460530590636740818925一相完全短路時的容性短路電流（A）40080012801380160017701900220024502780表4斷路器與電容器組額定電流的配合23 額定單個電容器組開斷電流是表示斷路器開合電容器組的最大能力的，當(dāng)有總斷路器設(shè)置時，如要求其開合整個電容器組時，則應(yīng)受此值制約。該值應(yīng)不高于斷路器的額定電流值。額定背靠背電容器組開斷電流則表示多組電容器并列運行時最大的分組開斷能力，可不同于上述單個的額定值。額定電容器組關(guān)合涌流值為額定背靠背電容器組

16、開斷電流的20倍，頻率為2kHz。開關(guān)選型的三個內(nèi)容：（1）ZN12以下序號型號開關(guān)是第一代產(chǎn)品，屬淘汰產(chǎn)品，具有重燃率高的缺陷，不能用作電容器組開關(guān)；（2）ZN28配以CD17操作機構(gòu)是一種較好的配置方式，較適合于電容器組用開關(guān)；（3）電容器組用開關(guān)應(yīng)做老煉試驗，而且最好使用高電壓大電流老煉，以便在使用中降低重燃率。操作過電壓產(chǎn)生的原因，斷路器在關(guān)合電容器時，所產(chǎn)生的過電壓一般不超過2倍，對電氣設(shè)備絕緣的危害不大。斷路器在開斷電容器組時，由于斷口的多次重?fù)舸┖碗娙萜髦行渣c出現(xiàn)位移，造成各相電容器電壓的極度升高，嚴(yán)重威脅電氣設(shè)備的絕緣。電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/6620-1997指出，3-66KV系統(tǒng)

17、開斷并聯(lián)電容器補償裝置，如斷路器發(fā)生丹相重?fù)舸r，電容器高壓端對地過電壓可能超過4.0p.u。開斷前電源側(cè)有單相接地故障時，該過電壓將更高。開斷是如果發(fā)生兩相重?fù)舸?，電容器極間過電壓可能超過2.5/2倍電容器額定電壓。電容器補償裝置的絕緣體，對地一分鐘耐受電壓都在4倍以上，而電容器的極間耐壓，僅有2.15倍額定電壓，承受時間只有10S。所以說，電容器不僅是補償裝置的核心器件，也是整個裝置的薄弱環(huán)節(jié)，也是保護(hù)的重點對象?！爸?fù)舸保爸行渣c位移”和“極間耐壓”是我們考慮過電壓保護(hù)和絕緣配合時應(yīng)該關(guān)注的重點。自然，過電壓最好是不發(fā)生，少發(fā)生。即使發(fā)生了，過電壓的水平也要低，把對電容器的沖擊和破壞降

18、低到最低程度。主保護(hù)應(yīng)有斷路器擔(dān)當(dāng)。因為它是源頭，過電壓都是因其操作而發(fā)生，只有斷路器開斷過程中不發(fā)生重?fù)舸瑢⑹窍拗七@種過電壓的根本措施。 把避雷器放在后備保護(hù)的位置，在重?fù)舸┤f一發(fā)生時，利用避雷器把過電壓限制到設(shè)備絕緣可以接受的水平。這時的避雷器不是為了避雷，而是為了限壓?？梢粤矸Q為過壓保護(hù)器或限壓器。24 3、外熔斷器并聯(lián)電容器用外部熔斷器來切除電容器單元內(nèi)部故障，從而使接有該電容器單元的電容器組的其余部分繼續(xù)運行。外部熔斷器也切除電容器外部套管的閃絡(luò)。外部熔斷器的動作一般決定于工頻故障電流和與故障電容器并聯(lián)的電容器的放電能量。最初的擊穿通常是電容器內(nèi)部的個別元件，它總是形成短路，從而短

19、路了與故障元件并聯(lián)的所有元件，使電容器中失去一個串聯(lián)段。初始故障可能繼續(xù)發(fā)展而引起串聯(lián)段相繼發(fā)生故障（隨著每個串聯(lián)段的短路，正常串聯(lián)段上電壓增高）。這導(dǎo)致通過電容器的電流增大，從而熔斷器動作，將故障電容器從回路中切除。 25 保護(hù)原理：并聯(lián)電容器單臺保護(hù)用熔斷器產(chǎn)品有噴逐式和限流式兩大類。根據(jù)我國高壓熔斷器的產(chǎn)品情況和運行經(jīng)驗，GB50227-1995中規(guī)定：宜采用噴逐式熔斷器作為電容器的單臺保護(hù)。其理由是：（1）噴逐式熔斷器動作迅速，一般選用能快速熔斷的K型熔絲，熔絲的安-秒特性0.1s的熔斷電流與300s的熔斷電流之比，在68之間，也即當(dāng)電流大到需立即切斷的數(shù)值時能立即切斷；2）噴逐式熔斷

20、器不具備限流功能，尺寸小，重量輕；3）結(jié)構(gòu)比較簡單，安裝方便；4）限流式熔斷器只能一次性使用，噴逐式熔斷器更換熔絲后仍可使用；5）噴逐式熔斷器價格較便宜。從國外情況看也是首選噴逐式熔斷器，僅在某些故障電流大而噴逐式熔斷器不能滿足開斷要求的特殊場合才選用限流式熔斷器。根據(jù)工程運行實踐，用一臺熔斷器保護(hù)4-5臺電容器的分組保護(hù)方式，往往在故障時起不到保護(hù)作用，因此國家標(biāo)準(zhǔn)中已明確規(guī)定禁止多臺電容器共用一只熔斷器。噴逐式熔斷器的結(jié)構(gòu)安裝示意圖如圖1所示，其中載熔件包括管帽、絕緣管體、熔斷件和小消弧管（包括內(nèi)、外消弧管）。載熔件安裝在電源母線或?qū)щ娺B接板上，熔斷件為鈕扣式結(jié)構(gòu)，其軟連接線（尾線）沿軸向

21、穿過螺旋形的開斷彈簧蓮于電容器的出線端上，并使開斷彈簧呈弧形而張緊。外消弧管由環(huán)氧酚醛玻璃布管制成，管帽和消弧管用螺紋連接，開斷大電流時依靠外消弧管產(chǎn)氣，既應(yīng)滿足容性大電流的開斷特性，又應(yīng)保證開斷電弧時不爆裂。內(nèi)消弧管采用高效去離子劑的材料制成，直接套在熔體上，再一并裝入外消弧管內(nèi)。當(dāng)開斷小電流時，內(nèi)消弧管的去離子劑因電弧作用而產(chǎn)生足夠的非可燃性熄弧氣體，在管內(nèi)形成相應(yīng)的壓力，使氣體迅速噴出而熄滅電弧。開斷彈簧的作用是當(dāng)熔絲熔斷后迅速將尾線拉出，起到強力拉弧的作用，與產(chǎn)氣熄弧的功能相配合。管體的安裝角度應(yīng)保持與水平方向的夾角為3045。熔斷器開斷容性電流時是否發(fā)生重?fù)舸?，與斷口的分?jǐn)嗨俣扔嘘P(guān)。

22、分?jǐn)嗨俣仍降?，重?fù)舸┑膸茁试礁?。開斷彈簧的拉力對消弧性能的影響很大，如拉力過大，當(dāng)熔絲熔斷后管內(nèi)尚未建立起足夠的氣體壓力時就拉開，對熄滅電弧不利；但如拉力過小則起不到強力拉弧的作用，滅弧性能也 受影響。26噴逐式熔斷器工作示意圖 27對應(yīng)于熔斷器的特性，可將電容器內(nèi)部故障分為兩類： （1）內(nèi)部元件逐個擊穿，屬小故障電流范圍，要求熔斷器在故障發(fā)展過程中及時開斷，這是熔斷器作為內(nèi)部故障主保護(hù)的配置要求。在我國最廣泛使用的中性點不接地星形接線的電容器裝置中，隨著內(nèi)部元件逐個擊穿，故障發(fā)展速度加快，而由于中性點電位偏移，故障電流的增長受到限制，在不大的過流倍數(shù)下，熔絲熔斷需要一定時間，因而造成了保護(hù)配

23、置的困難。（2）極間短路，如內(nèi)部引線間的短路擊穿、內(nèi)部元件全擊穿、外殼接一極時的極殼擊穿、套管閃絡(luò)等等均為這類故障。通常這類故障發(fā)生在絕緣已存在一定的損傷，如由于過電壓或耐壓試驗誘發(fā)的持續(xù)局部放電或局部損傷的積累效應(yīng)、元件擊穿的發(fā)展或電弧引起外絕緣損壞或外殼膨脹油面下降等等均為這種狀況。在電容器裝置的某一次操作時（電容器裝置操作是十分頻繁的）由于過電壓的作用，瞬時或經(jīng)一定時延引起短路故障。此時，要求熔斷器能在電容器外殼破壞之前及時可靠地開斷，這是故障保護(hù)的最后防線。事實上，在發(fā)生極間短路前，上述電容器內(nèi)部的故障狀況往往不易為運行人員及時察覺，熔斷器也不一定會動作。所以，對熔斷器在短路故障下的開

24、斷特性配合是十分重要的。電容器極間短路時，即由并聯(lián)的所有電容器對故障點短路放電并隨即有工頻故障電流流入，要求與之串聯(lián)的熔斷器迅速動作，或在短路放電時開斷，或在工頻故障電流下開斷。對于前者，要求開斷的同時，能承受住放電能量的沖擊。對于后者，則存在熔絲過電流倍數(shù)與開斷時間的配合問題。在所討論的電容器接線條件下，短路故障電流與接線方式有關(guān)，最大僅為3MInc（串聯(lián)數(shù)N=1時），或1.5MInc（N=2時），M為電容器并聯(lián)臺數(shù)。28熔斷器特性a、額定電流1）熔絲額定電流Inf；根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求Inf1.43Inc，以滿足電容器元件的長時間運行的過電流要求。在作為電容器內(nèi)部故障的主保護(hù)時，從保護(hù)靈敏度考

25、慮，希望Inf/Inc（即電流比）盡量小。同時顧及熔絲規(guī)格劃分的困難，通常要求在1.431.55范圍內(nèi)選取。在新修訂的“高壓并聯(lián)電容器訂貨技術(shù)條件”中，將電容器過電流要求降至1.37Inc，相應(yīng)地電流比范圍可定為1.371.50，分析表明，這將更有利于熔斷器的保護(hù)配合。需注意到，熔斷器的額定電流與Inf不同，它是指該型號熔斷器所包含的多種規(guī)格熔絲中的最大值。從試驗和使用情況看，熔斷器的型號應(yīng)明確為按其額定電壓和與之配套的電容器容量來劃分，所包含的不同規(guī)格對應(yīng)于同容量、同電壓等級的不同額定電壓的各檔電容器，僅僅是熔體粗細(xì)有差異在穩(wěn)態(tài)場合，沒有必要使熔斷器能力超過開關(guān)或斷路器。然而，瞬態(tài)條件，例如

26、由系統(tǒng)產(chǎn)生的電流或投切電容器組產(chǎn)生的電流應(yīng)予以考慮。通常使用額定電流為電容器額定電流1.65倍的熔斷器。注：熔斷器的連續(xù)額定值未必是其標(biāo)牌上的額定值。例如，額定值遠(yuǎn)小于熔斷器支座額定值的噴射式熔斷器的熔斷件可以連續(xù)承載150%其銘牌上表示的額定電流值。最重要的是知道熔斷器熔斷件的實際額定電流值。一般熔斷器底座可適用于兩種額定電流值，一種50A及以下，另一種100A及以下，但是用在這些底座中的熔斷件的額定電流由5A到100A。這些底座額定電壓也不同，29b、額定電壓熔斷器的額定電壓應(yīng)不小于電容器額定電壓的1.1倍。 表5 熔斷器額定電壓（KV） 并聯(lián)電容器額定電壓（KV）并聯(lián)電容器額定容量（Kv

27、ar）熔斷器額定電流（A）熔絲額定電流（A）額定容性開斷電流（A） 7.7 6、10.5/3 、11/3、 12/3 501510-157501002520-2512502005040-50180033410065-85180030c、時間電流特性時間電流特性曲線應(yīng)滿足所保護(hù)電容器耐暴要求,并電容器外殼爆裂曲線的配合除了在選擇熔斷器時已經(jīng)考慮的以外，熔斷器應(yīng)與電容器組中單臺電容器外殼爆裂曲線相配合。外殼容積大約為30000cm3的電容器的典型外殼爆裂曲線 為減小外殼爆裂的危險，選擇的熔斷器應(yīng)處在“低幾率”區(qū)域。31d、放電能力外部熔斷器應(yīng)能耐受瞬態(tài)涌流e、動作每當(dāng)一個電容器內(nèi)部元件損壞，電容器

28、組內(nèi)的電壓分布和流過的電流就會有稍許變化。這些變化的大小決定于損壞元件的數(shù)量和它們在電容器組內(nèi)的位置。如果裝有外部熔斷器的電容器被其熔斷器所開斷，其所導(dǎo)致的電壓和電流的變化大于單個元件被內(nèi)部熔絲開斷所引起的電壓和電流的變化。通過采用不同的電容器組接線和繼電保護(hù)方式，可測量到電壓或電流的不平衡并用來作保護(hù)。不平衡保護(hù)的主要目的是當(dāng)鄰近故障電容器的完好電容器上的過電壓過大時發(fā)出警報或斷開整個電容器組。通常允許過電壓不超過1.1倍的額定電壓。f、與此相關(guān)的另一問題是熔斷器的型號統(tǒng)一。由于此類熔斷器體型小，不可能如其它設(shè)備那樣在銘牌上標(biāo)示各項必要的內(nèi)容。在產(chǎn)品型號上必須標(biāo)明其主要性能指標(biāo)，如：RW7/

29、25P10R熔斷器代號W戶外型，“N”為戶內(nèi)型7指熔斷器額定電壓為7kV25指熔斷器額定電流為25AP噴射式10指耐爆能量為10kJj、外熔斷器設(shè)計、安裝、使用方面的一些問題外熔斷器現(xiàn)階段還存在不少問題，有設(shè)計安裝問題，也有運行維護(hù)問題。設(shè)計安裝問題主要反應(yīng)在安裝位置、角度不合要求和熔斷器選型有誤，導(dǎo)致熔斷器動作后熔體不能彈出，而引發(fā)電弧，發(fā)生群爆。應(yīng)選用有詳細(xì)安裝說明，一些固定附件不易受正常彈簧拉力扭曲變形的產(chǎn)品。運行維護(hù)問題主要反應(yīng)在電容器無監(jiān)測，熔斷器銹蝕卡澀，甚至有刷油漆將彈簧粘死的現(xiàn)象。電容器無監(jiān)測導(dǎo)致電容器帶病運行，惡化了其運行條件，增大了事故發(fā)生的可能性。銹蝕卡澀則使熔斷器動作時

30、，熔體不能快速彈出而引發(fā)電弧，導(dǎo)致群爆。應(yīng)選用防銹蝕，彈簧性能穩(wěn)定的產(chǎn)品。全膜電容器由于場強值高，串?dāng)?shù)少，若按故障達(dá)50%的整定熔斷器的動作值，此時電容器剩余段的元件場強值已超過100kV/mm，考慮峰值，則直流場強值高達(dá)150kV/mm左右，而絕緣膜的直流擊穿場強值也僅300kV/mm，裕度已很少了，在合閘過電壓作用下足以引起擊穿。而此時的熔斷電流值處于熔斷器的小電流熔斷區(qū)域，具有熔斷過程長、電弧不穩(wěn)定的特征。這時一旦由此引起過電壓就很易引發(fā)極間擊穿。 因此，對于使用外熔斷器的電容器組，運行單位加強電容器監(jiān)測對保證電容器安全運行，不出現(xiàn)擴大性事故就顯得特別重要。32 4、 串聯(lián)電抗器電抗器的

31、電抗率選定按前述要求配置安裝位置，干式空芯電抗器宜裝在電容器組的電源側(cè)，普通型鐵心電抗器宜裝在電容器組的中性點側(cè)。采用空細(xì)芯電抗器時，應(yīng)避免周圍設(shè)施（含基礎(chǔ)中的金屬構(gòu)件或接地極）構(gòu)成金屬閉環(huán)回路，戶內(nèi)更應(yīng)特別注意，并盡可能不用疊裝結(jié)構(gòu)。33 5、放電線圈 a、連續(xù)運行電壓對于并接于電容器兩端的放電線圈，連續(xù)運行電壓1.1U1n對應(yīng)電容器的長期運行電壓（每24h中不超過8h）。對于串聯(lián)電抗器接在電容器組中性點側(cè)，而放電線圈跨接于電容器和串聯(lián)電抗器時，放電線圈連續(xù)運行電壓，比電容器的運行電壓要低一些。所以1.1U1n連續(xù)運行已足夠。放電線圈應(yīng)承受1.82U1n（1.053），1s的短時電壓。b、絕

32、緣水平與電容器的絕緣水平相一致。放電線圈的匝間耐壓試驗電壓僅為2.15U1n，與電磁式電壓互感器（VT）之間有較大差距，一次電壓為10/3kV的VT感應(yīng)耐壓試驗電壓為28kV。是U1n的4.85倍?，F(xiàn)在有的單位放電線圈接在相間，呈V字形接線，這種接線一旦放電線圈絕緣故障，易發(fā)展成相間短路，使放電線圈爆炸，這種接線在GB502271995中是明確停止使用的。c、放電性能在5s內(nèi)將電容器組上的剩余電壓自額定電壓峰值降至50V或更低，這是電容器組分組自動投切的要求?，F(xiàn)有的放電線圈產(chǎn)品均能達(dá)到，一般2s左右即可以降至50V以下 d、一組三臺放電線圈誤差的一致性用在一組電容器的三臺放電線圈的誤差應(yīng)相近，

33、也即三臺有相近的伏安特性。相同電壓與相同二次負(fù)荷時的比值差之間差異不超過0.005。這樣，由于放電線圈誤差之間差異引起的開口三角不平衡輸出電壓不大于0.5V。對于電容器組開口三角不平保護(hù)整定值較小的情況（例如2V），可以要求更小的比值差差異（如0.002）。對于較大的整定值（如6V）則可以不作要求。因為此時不平衡電壓不會大于1V（0.5級產(chǎn)品）34四、并聯(lián)電容器組系統(tǒng)保護(hù) 熔斷器保護(hù) 單臺電容器的熔斷器保護(hù)包括內(nèi)容絲和外熔絲以及內(nèi)外相結(jié)合保護(hù)3種方式 。35 如何認(rèn)識內(nèi)外兩種熔絲相結(jié)合的保護(hù)方式，現(xiàn)在有部分觀點認(rèn)為這種保護(hù)是危險的，這種觀點的產(chǎn)生是建立在內(nèi)熔絲和外熔絲都是電容器的故障保護(hù)上。由

34、于內(nèi)熔絲保護(hù)的動作，將切除故障元件，因此，電容器的電容量將逐漸減小，電容器的回路電流將向減少方向發(fā)展，而外熔絲的保護(hù)性能是靠電流倍數(shù)來保證。因此內(nèi)熔絲動作的結(jié)果與外熔絲動作要求正好是相背離的，也就是說內(nèi)熔絲動作后，將使外熔絲越來越難動作。而隨著內(nèi)熔絲的動作，電容器運行條件將進(jìn)一步惡化。內(nèi)熔絲的保護(hù)性能將變差，外熔絲卻不能起到電容器故障的保護(hù)作用，因此，從這個角度講，這種保護(hù)方式是不合適的，但是這個觀點不全面。 實際上對于內(nèi)熔絲加外熔絲的保護(hù)方式，只要分清各自的功用，而不在保護(hù)功能上重疊，這個問題自然就不存在，即將電容器故障保護(hù)交給內(nèi)熔絲，外熔絲做短路保護(hù)，做內(nèi)熔絲保護(hù)死區(qū)的保護(hù)。這樣就構(gòu)成了一

35、個從電容器套管出線到電容器內(nèi)部介質(zhì)全方位，無死區(qū)的一個保護(hù)系統(tǒng)。由于外熔絲在電容器短路電流，尤其是在單相或某串段短路（一相多串段）時，其動作速度要比繼電器保護(hù)快得多。由于外熔絲做短路保護(hù)，電容器的不平衡保護(hù)將按內(nèi)熔絲保護(hù)方式整定。因此，只要將內(nèi)熔絲和外熔絲保護(hù)的功能區(qū)分開離，并合理配置繼電器保護(hù)，這種保護(hù)方式是比較合理、科學(xué)和更有效。36 內(nèi)外熔絲相結(jié)合保護(hù)時，如何配置？ 當(dāng)臺架式電容器組的單臺電容器用內(nèi)熔絲加外熔斷器保護(hù)時，若外熔斷器也用于電容器故障保護(hù)，如熔斷器電流按正常選取，則由于內(nèi)熔絲的作用，只要有電容器元件擊穿，內(nèi)熔絲將熔斷隔離故障元件，而使電容器電流減小，而使外熔斷器越來越難動作。

36、因此，這時外熔斷器的電容故障保護(hù)功能是無效的。若為避免故障保護(hù)功能失效，而將熔斷器電流選小，則使熔斷器不僅易與誤動，增加了運行維護(hù)工作量，而且這種選小電流的方式并不一定能達(dá)到防止外熔斷器故障保護(hù)功能的失效。因此，這種做法不可取。正確做法是將電容器內(nèi)部故障交給內(nèi)熔絲完成，而外熔斷器則用則用于內(nèi)熔絲的保護(hù)死區(qū)，如電容器的引線短路，套管閃絡(luò)等保護(hù)和電容器極間擊穿及相間短路的保護(hù)?；谶@一點的考慮各種條件下的最小故障電流，并以次電流進(jìn)行配置外熔斷器的電流參數(shù)，保證在這些故障條件下，熔斷器快速、準(zhǔn)確地切除故障電容器，避免故障擴大。 從保護(hù)配合合理的角度出發(fā)，這時的熔斷器的額定電流可取2倍左右電容器額定電

37、流值。這樣選擇較好地保證了熔斷器的運行可靠性，又易保證足夠的保護(hù)靈敏度，而保證電容器的安全運行。當(dāng)電容器組相電容為單臺串多臺并聯(lián)結(jié)構(gòu)。則當(dāng)電容器發(fā)生單相擊穿時，故障電流為3倍額定電流。因此，流過故障電容器的電流為3M（M為并聯(lián)臺數(shù)）倍單臺電容器額定電流。根據(jù)熔絲的安秒特性，為保證熔斷器快速（50ms）熔斷，通過熔斷器的電流應(yīng)達(dá)到8Inf（2倍單臺電容器額定電流、即熔斷器配置電流），由此可以得出并聯(lián)臺數(shù)M6。J即當(dāng)并聯(lián)臺數(shù)不少于6臺時，外熔斷器可在50ms的時間內(nèi)隔離故障電容器，而運行中又不會發(fā)生誤動，具有較好的保護(hù)性能。 由此可見，外熔斷器加內(nèi)熔絲的保護(hù)方式，其熔斷器的額定電流及電容器并聯(lián)臺數(shù)

38、選擇，是經(jīng)核算確定。37熔斷器額定電壓KV電容器額定電壓KV 不同容量并聯(lián)電容器的熔絲額定電流配置值（A）2550100200300334 73.15122447951401606.6/310204080121306.36122447708011/36122447708012/3112242637012612253742207.5152225耐爆能量（KJ） 48 1238 單臺電容器用內(nèi)熔絲加外熔斷器保護(hù)時應(yīng)注意的問題a、 要求并聯(lián)臺數(shù)足夠多，以保證流入同故障電容器串聯(lián)的外熔斷器的電流足夠大，使熔斷器開斷過程足夠快。b、 是結(jié)構(gòu)方式上應(yīng)保證熔斷器的額定電流應(yīng)不大于85A（相關(guān)資料顯示，目前電

39、流大于85A的熔斷器尚無型式試驗合格的產(chǎn)品）。c、 電容器組的不平衡保護(hù)應(yīng)按內(nèi)熔絲保護(hù)方式整定，控制元件的連續(xù)運行電壓不超過規(guī)定的允許電壓。39 不平衡保護(hù) 電容器的不平衡保護(hù)是電容器內(nèi)部故障的主保護(hù)，更具體地說，它是電容器單元極間短路和內(nèi)部電容元件的過電壓保護(hù)。不平衡保護(hù)應(yīng)按照電容器內(nèi)部電容元件的過電壓不超出其額定電壓的1.5倍，動作時限0.10.2s整定。40 無內(nèi)熔絲電容器組，以完好電容器單元的電壓不超過1.1Un（Un為電容器單元額定電壓）作為電容器組不平衡保護(hù)的整定依據(jù)。 這里講電容器單元電壓不超過l.1Un是指電容器的長期運行電壓，即每天24h中允許8h在1.1Un運行。在電容器組

40、的設(shè)計中，選擇單臺容量及并聯(lián)臺數(shù)時，一般已考慮允許缺臺運行。即外熔斷器切除一臺電容器時，完好單元上的電壓不會超過1.1Un。在計算完好單元電壓升高時，不可以簡單的根據(jù)一般電容器電容值減少時算出的過電壓數(shù)值。因為電容器的過電壓與多種因素有關(guān)，缺臺運行只是因素之一。此外，運行中往往在超過電網(wǎng)標(biāo)稱電壓的1.1倍時切除電容器組。對應(yīng)1.1倍電網(wǎng)標(biāo)稱電壓時，電容器已經(jīng)運行在1.05Un電壓，即完好單元的電壓升高了5%。如果切除一臺電容器會使與其相并聯(lián)的完好單元的電壓升高10%，則實際上完好單元長期運行電壓已達(dá)1.15Un。顯然已經(jīng)超過1.1Un的整定原則。還有其他一些影響因素，例如串聯(lián)電抗器的電抗率、三

41、相電容的不平衡、電源電壓三相不對稱、一相多單元串聯(lián)時串段間電容的差別等。因此，應(yīng)該考慮以上各種因素后的完好單元上的過電壓不超過1.1Un為標(biāo)準(zhǔn)。采用這一整定原則的電容器組中，基本上為無內(nèi)熔絲電容器加裝外熔斷器的接線方式。電容器內(nèi)部故障由外熔斷器動作切除，不平衡保護(hù)是按完好單元電壓不超過1.1Un整定。當(dāng)切除部分電容器，只要剩余完好單元電壓不超過1.1Un時可以繼續(xù)運行。按排適當(dāng)?shù)臅r候更換故障電容器，這就提高了電容器組的投運率。由于電容器單元的內(nèi)部故障是由外熔斷器動作切除，因此，外熔斷器必須可靠。這類電容器組繼電保護(hù)動作時間一般取得長一些，例如（0.52）s。41 對于無內(nèi)熔絲的電容器組，以電容

42、器單元內(nèi)部串段擊穿50%作為不平衡保護(hù)的整定原則。 華北電力系統(tǒng)使用這一整定原則較多，這是DL/T584-95保護(hù)整定規(guī)程規(guī)定的，也是根據(jù)運行經(jīng)驗總結(jié)出來的。由于電容器單元多數(shù)情況下首先是個別串段的元件擊穿，然后剩余串段元件在過電壓的作用下會相繼損壞，當(dāng)元件擊穿達(dá)、串段數(shù)的50%時，不平衡保護(hù)動作切除電容器組。此時，故障單元尚未達(dá)到貫穿性故障。當(dāng)然，對于少數(shù)極快發(fā)展為貫穿性故障的情況，或直接在單元內(nèi)部兩極間短路，此時仍然由外熔絲動作切除故障電容器，并且此時不平衡保護(hù)也已動作，屬于雙重保護(hù)。這種保護(hù)方式的優(yōu)點是可以防止電容器爆炸起火。相當(dāng)于是將不平衡保護(hù)與外熔斷器同時保護(hù)電容器單元，而且不平衡保

43、護(hù)先動作。這類電容器組保護(hù)動作時間較短。例如0.2s，只須避過合閘涌流即可。這更不易發(fā)生故障的擴大化。由于這種保護(hù)方式不能缺臺運行。所以電容器故障以后，必須及時更換修復(fù)，降低了裝置的投運率。補救的辦法是備有足夠的備品，以便及時更換，減少電容器組停運時間。 42 使用內(nèi)熔絲的電容器組，以完好電容器單元電壓不超過1.1Un作為電容器組不平衡保護(hù)的整定依據(jù) 一些使用內(nèi)熔絲電容器的電容器組，電容器組不平衡保護(hù)是按完好單元電壓不超過1.1Un整定的。由于制造中總是可能有個別元件存在缺陷，內(nèi)熔絲的優(yōu)點在于個別元件故障可由內(nèi)熔絲動作來切除，單元中其他完好元件繼續(xù)運行。一般情況不會發(fā)生連續(xù)多個元件損壞。如果電

44、容器使用一段時間，或電容器受到極間過電壓的作用，那就不排除電容器元件會相繼出現(xiàn)損壞。熔絲選擇不當(dāng)也會出現(xiàn)熔絲群爆。這就提出一個問題，是否應(yīng)該規(guī)定故障元件相并的完好元件的允許過電壓倍數(shù)。從目前運行的電容器組的保護(hù)整定計算可知，雖然完好單元的電壓未到1.1Un，但完好元件電壓可達(dá)1.8Uen（Uen為元件額定電壓），甚至更高。在這種情況下，電容器的內(nèi)熔絲是否仍能夠正確動作。ASEA公司除了規(guī)定完好單元的電壓不超過1.1Un以外，尚規(guī)定完好元件的電壓不超過1.5Uen。內(nèi)熔絲保護(hù)方式不能保護(hù)電容器內(nèi)部引線間短路，即這是內(nèi)熔絲保護(hù)的死區(qū)，這類故障需由電容器組不平衡保護(hù)來切除。此時，由于保護(hù)動作時間一般

45、較長（例如2s），會造成故障擴大，因此在國電公司轉(zhuǎn)發(fā)的并聯(lián)電容器運行情況通報中建議動作時間縮短到避過合閘涌流即可（例如0.2s）。 43 使用內(nèi)熔絲電容器，同時采用外熔斷器保護(hù)，以完好電容器單元電壓不超過1.1Un作為電容器組不平衡保護(hù)整定依據(jù) 由于內(nèi)熔絲電容器不能保護(hù)內(nèi)部引線間（極間）短路故障，所以加裝外熔斷器來保護(hù)。一相中單元為4個串聯(lián)段，置于一個平臺上，平臺接四串段的中間電位。單元內(nèi)元件有4個串段。若外熔斷器額定電流按1.5倍電容器額定電流選取，當(dāng)擊穿兩個串段時，故障單元的電流約為熔絲額定電流的1.33倍；擊穿3個串段時，為2.66倍，外熔斷器動作切除故障單元。44電容器的過電流能力和過

46、電流保護(hù) 高壓并聯(lián)電容器的過電流能力為額定頻率下額定電流的1.3倍。實際上，作用于電力電路上的儀表電流是電容器的運行電流，該電流是工頻和高次諧波合成的電流有效值，電容器在工頻和高次諧波作用下的過電流能力，應(yīng)按工頻發(fā)熱等值條件換算，約為其額定電流的1.15倍。電容器的正常運行電流隨接入點電壓波動而變化，其最大值一般小于其1.1倍額定電流，常見值約為1.08倍額定電流。電容器的運行電流在大于其正常運行電流，但小于其1.15倍額定電流時，為過負(fù)荷運行。電容器裝置在內(nèi)部元件、電容器單元極間和相間故障下，或者是系統(tǒng)諧波電流過大的情況下，其電流才可能大于1.15倍額定電流。這是電容器在故障下運行，應(yīng)盡快切除電容器，要防止擴大事故。高壓并聯(lián)電容器裝置可裝設(shè)帶有短延時的速斷保護(hù)和過電流保護(hù)，保護(hù)動作于跳閘。電容器的過電流保護(hù)的作用目前己獲公認(rèn)是相間故障保護(hù)，并兼作內(nèi)部故障后備保護(hù)，可以在內(nèi)、外熔絲不能動作的情況下，有效地早期切