變電站電容器的作用

本文格式為Word版，下載可任意編輯——變電站電容器的作用作為電力系統(tǒng)無功補償和調(diào)整電壓用的高壓并聯(lián)電容器裝置，當其額定電壓、額定容量，以及與電網(wǎng)連接方式確定以后，設計選擇電容器組的接線方式，便成為關系到電容補償裝置是否安好穩(wěn)當與經(jīng)濟合理的關鍵問題。文章根據(jù)工程實踐處境說明電容器組設計的主要技術原那么，為了保障電容器組的運行安好，提出了在電容器組工程設計時，應留神接線、養(yǎng)護、設備選擇與安裝布置等相關問題。

電力變電站；電容器組；設計分析；安裝布置

隨著我國電力事業(yè)的進展，我國電網(wǎng)規(guī)模在逐步擴大，供電公司其變電站的電容器發(fā)生故障也越來越多。在電力工程設計時電容器組的安好運行是設計師考慮的重點。近年來，科技進展使得電容器及其同路配套設備質(zhì)量有很大程度提高，這都為并聯(lián)電容器裝置發(fā)生故障幾率大大降低，但實際處境并非如此。由于并聯(lián)電容器裝置是一個整體系統(tǒng)，系統(tǒng)中的全體元件都安裝正確并不能保證電容器沒有問題。本人由工作閱歷得知，接線方式、養(yǎng)護方式和安裝方式是并聯(lián)電容器裝置運行中展現(xiàn)最多的問題。本文將對上述問題舉行分析議論并提出工程設計時應留神的問題。

1并聯(lián)電容器裝置設計技術原那么

在對電容器組展現(xiàn)的大量故障分析說明，電容器裝置設計上存在技術缺陷是導致電容器發(fā)生故障的主要理由，以下對電容器裝置接線和養(yǎng)護問題舉行了探究。

1.1電容器組接線

由于三角形接線在技術上存在擔心全因素，運行中又發(fā)生了大量的電容器爆裂起火事故，早在1985年公布執(zhí)行的部頒標準《并聯(lián)電容器裝置設計技術規(guī)程》規(guī)定采用星形接線取代了三角形接線。由于現(xiàn)階段電容器組的電壓等級為65kV及以下，屬于中性點不接地系統(tǒng)，所以，電容器組的中性點也不接地。星形接線又有單星形和雙星形之分。根據(jù)電壓等級和電容器組容量選用。

1.2電容器和電容器組養(yǎng)護

1.2.1單臺電容器養(yǎng)護

電容器養(yǎng)護的任務是在單臺電容器內(nèi)部元件發(fā)生擊穿，其健全元件過電壓在安好值范圍之內(nèi)，吸收能量缺乏以引起外殼爆裂前動作，切除故障元件、停運有故障元件的電容器或有故障電容器的電容器組。養(yǎng)護方式有內(nèi)熔絲、外熔斷器和繼電養(yǎng)護3種方式。電容器內(nèi)部元件擊穿時，內(nèi)熔絲動作隔離故障元件，多個元件被隔離后健全元件或單臺電容器過電壓時，不平衡養(yǎng)護動作于跳閘；外熔斷器動作可切除有內(nèi)部元件故障的電容器：繼電養(yǎng)護動作可切除有電容器內(nèi)部故障的電容器組。電容器組都是由多臺電容器組合而成，每臺電容器又是由好多電容器元件并聯(lián)與串聯(lián)后組合構成，運行中個別電容器內(nèi)部元件擊穿損壞是常有的事，運行中允許電容器個別元件損壞（內(nèi)熔絲電容器）或一臺電容器損壞，但不應影響電容器組的安好運行，更不能使故障擴大造成電容器爆裂著火等惡性事故。所以，務必設置安好穩(wěn)當?shù)膯闻_電容器內(nèi)部故障養(yǎng)護。

1.2.2電容器組養(yǎng)護

當電容器組中某個單臺電容器發(fā)生元件擊穿故障，或電容器缺臺運行，引起正常電容器過電壓達成1.1倍，這時繼電養(yǎng)護應動作，停運整組電容器。養(yǎng)護的根本原理是利用電容器組內(nèi)部相關的兩片面之間的電容量之差，形成電流差或電壓差構成養(yǎng)護.故稱為不平衡養(yǎng)護，可分為：不平衡電流養(yǎng)護和不平衡電壓養(yǎng)護，全體電容器組均應裝設不平衡養(yǎng)護，根據(jù)電容器組的接線方式，可以有不同的選擇.這是電容器養(yǎng)護的重要原那么，務必遵循。不平衡養(yǎng)護通常為電容器組短路故障和危及電容器的奇怪狀態(tài)供給主養(yǎng)護。不平衡養(yǎng)護最重要的作用是在故障擴展前將電容器組立刻退出運行。

2設備選擇的有關問題

并聯(lián)電容器裝置的設備選擇涉及好多問題，如：斷路器、操作過電壓養(yǎng)護用避雷器、放電線圈、串聯(lián)電抗器、電容器和外熔斷器等。本文不打定逐一介紹，以下僅對電容器、過電壓阻尼裝置和串聯(lián)電抗器的電抗率予以說明。

2.1電容器

電容器選型也涉及諸多問題：介質(zhì)、絕緣油、套管、元件的并聯(lián)和串聯(lián)、內(nèi)熔絲和內(nèi)放電電阻等。本文不去一一闡述，僅說明幾個相關問題。

（1）單臺容量選擇。由于電容器生產(chǎn)的進展，廠家的產(chǎn)品容量，好多已超出了產(chǎn)品標準規(guī)定的優(yōu)選容量系列。原那么上說，只要能得志電容器組的容量組合需要和得志安好運行條件，單臺容量可以不作限制。但是，從一個地區(qū)（或一個單位）打定電容備品考慮，備品型式愈少愈好。同時，要考慮單臺電容器容量與電容器組容量相適應，如10kV電容器組，容量3000kvar，假設選用500kvar的單臺電容器每相2臺組成電容器組，那么單臺容量偏大；但是，假設采用單臺容量50kvar的電容器，每相將會有20臺并聯(lián)，那么單臺容量偏小，臺數(shù)太多，運行維護麻煩上述2種容量組合都欠妥。假設采用單臺容量100kvar的電容器，可以采用外熔斷器養(yǎng)護，同時可以得志缺臺運行條件，對110kV變電站是對比好的配置；當然，還可以采用334kvar帶內(nèi)熔絲的電容器或3相集合式電容器。

（2）內(nèi)熔絲電容器。工程中采用內(nèi)熔絲電容器愈來愈多，這種電容器的優(yōu)點何在？內(nèi)熔絲回響于1個電容元件擊穿而動作，外熔斷器回響于2個以上內(nèi)部元件串聯(lián)段擊穿而動作；外熔斷器動作分散性大、安裝要求高、易受氣候影響而誤動或拒動；內(nèi)熔絲無安裝要求，不受氣候影響，動作一致性好；內(nèi)熔絲動作幾乎可以實現(xiàn)4無過渡過程”開斷，外熔斷器在電容器內(nèi)部1個串聯(lián)元件段擊穿時將長期不動作；內(nèi)熔絲動作特性按限流熔斷器設計，可以實現(xiàn)“無重擊穿”開斷，外熔斷器屬噴逐式熔斷器，無論是滅弧機理，還是滅弧介質(zhì)都不如內(nèi)熔絲夢想，輕易發(fā)生“重擊穿”，造成電容器損壞；內(nèi)熔絲有“自愈式”養(yǎng)護，延長電容器使用壽命，內(nèi)熔絲動作后，故障被隔離在1個元件范圍內(nèi).引起的相電壓和相電流變化極其微小.單臺電容器容量變化約1%，不影響持續(xù)使用。外熔斷群動作后，單臺電容器故障依舊存在，無法持續(xù)使用，壽命終結；內(nèi)熔絲對裝置來說不占空間、免安裝免維護。應當留神。內(nèi)熔絲電容器優(yōu)點雖然好多，并不是全體電容器都可以裝設內(nèi)熔絲（前面已說明）。（3）套管安裝。電容器接線端子與瓷套管之間、瓷套管與箱蓋之間的連接方式有2種：焊接和輥壓式密封連接。后者強度高，漏油率低，優(yōu)于前者，產(chǎn)品訂貨時應提出要求。

2.2過電壓阻尼裝置

無功補償專業(yè)技術人員，研究了各種抑制電容器組操作過電壓的方法，過電壓阻尼裝置已經(jīng)在工程中應用，并獲得了很好的效果。在串聯(lián)電抗器旁并聯(lián)過電壓阻尼裝置（主要由電阻器和真空間隙串聯(lián)造成），當電容器組操作時，作用在串聯(lián)電抗器上的電壓可使真空間隙擊穿放電，將與其串聯(lián)的電阻器接入回路，電阻器可消耗電磁振蕩能量，阻尼回路的過渡過程，抑制電容器組的過電壓和過電流。在過渡過程終止后，串聯(lián)電抗器恢復穩(wěn)態(tài)電壓，真空間隙穩(wěn)當滅弧，將電阻器從回路中斷開，制止了功率損耗。采用過電壓阻尼裝置，可降低操作過電壓的陡度和幅值（合閘過電壓一般不超過1.5倍，重擊穿過電壓一般不超過2.2倍），縮短操作渡過程，一般僅維持10～20ms，不再重擊穿。

2.3電抗率

根據(jù)最近的調(diào)查，在500kV變電站中35kV電容器組的電抗率有3種：5%、6%、12%；66kV電容器組的電抗率只有6%一種。330kV變電站與500kV變電站類似。220kV和110kV變電站中的電容器組的電抗率對比多，有0.5%、1%、4.5%、5%、6%、12%、13%等多種。電抗率與單臺電容器的額定電壓相關，電抗率選取主要考慮串聯(lián)電抗器的作用：當電網(wǎng)背景諧波很小，串聯(lián)電抗器僅用于限制合閘涌流時，宜取0.1%～1%。用于抑制諧波，分為以下2種處境：當并聯(lián)電容器裝置接人電網(wǎng)處的背景諧波為5次及以上時，宜取4.5%～5%；當背景諧波為3次及以上時，宜取12%，在同一個變電站里，亦可采用4.5%～6%與12%2種電擾率混裝方式（見GB50227--1995標準第5.5.2.2條款）。

3電容器組布置

3.1電容器組布置

在電容器組的布置上，要得志配電裝置的布置要求，盡量使電容器組距離重要設備遠一點，防止發(fā)生電容器爆裂起火事故時擴大影響范圍。為了給運行維護創(chuàng)造良好條件，需更加留神。電容器臥式安裝的框架相互之間的距離，應得志更換故障電容器時，從架子上向一側(cè)取出電容器需要的最小距離。電容器臥式安裝可以降低裝置的高度，但為了得志上述要求，占地面積可能需要