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)進行無功補償，降低有功電量的損失，改善電壓質(zhì)量，充分發(fā)揮供電設備的效率，電力系統(tǒng)中安裝有大量的并聯(lián)無功補償電容器組。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行了論述。

[關(guān)鍵詞] 無功補償 電容器組 組成 分類

中圖分類號：TM53 文獻標識碼：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)品使用時間最長，運行經(jīng)驗豐富。優(yōu)點是安全距離大，故障影響范圍小、檢修維護方便、容量增減靈活、單位容量造價較低。缺點是占地面積較大、安裝及檢修維護工作量大。

（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，價格比集合式電容器要低。缺點是內(nèi)部元件發(fā)生故障由內(nèi)熔絲切除后，會對大油箱內(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)點是結(jié)構(gòu)緊湊，不需要設置隔離圍欄。缺點是帶電部分封閉后通風散熱條件較差，內(nèi)部濕度較大時易形成凝露，造成閃絡放電。

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)電容器組和相應的配套設備（串聯(lián)電抗器、氧化鋅避雷器及其在線監(jiān)測儀、放電裝置）及相應的控制、保護、儀表裝置組成。

（一）高壓并聯(lián)電容器組

高壓并聯(lián)電容器組是裝置實現(xiàn)補償功能的主體設備，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）實測電容與額定電容之間總會存在一定的偏差，偏差往往有正有負，對于裝置內(nèi)由多個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，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，并應滿足繼電保護整定的要求。電容器（組）三相之間電容也會存在一定的偏差，造成三相不平衡。過大的偏差一方面會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，會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，并應滿足繼電保護整定的要求。電容器組串聯(lián)段之間的電容偏差會造成各串聯(lián)段電壓分布不均與，電容偏小的串聯(lián)段會承受較高的試驗電壓和運行電壓。串聯(lián)段間電容偏差過大會嚴重影響電容器運行的安全性及其使用壽命。

舉例說明：某變電站共有12臺電容器，每相4臺電容器并聯(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)的改變往往會導致系統(tǒng)諧波分量的放大，嚴重的還會產(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，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。當諧波為5次及以上時，電抗率k宜取5%；當諧波為3次及以上時，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，由于電容器仍帶有電荷而產(chǎn)生危及設備安全的合閘過電壓和過電流，保證電容器（組）的安全運行，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)測和二次保護用。放電線圈是電容器（組）常用的放電元件，有時放電線圈會用放電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)電容組上的應用

氧化鋅避雷器在防止電容器組過電壓保護方面性能突出，金屬氧化物避雷器由若干電阻片疊裝而成。實際上是一個非線性電阻器，利用其良好的非線性的伏安特性，實現(xiàn)對過電壓的限制，起到對電氣設備的保護作用。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，同時不會影響設備的正常運行。當出現(xiàn)高幅值的危險過電壓時，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)設備在高壓并聯(lián)電容組上的應用

開關(guān)設備的主要功能為實現(xiàn)電容器組正常投、切操作及裝置短路故障時的開斷。變電站高壓電容器裝置一般在電源側(cè)安裝隔離開關(guān)，以實現(xiàn)檢修時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)，是一項投資少，收效快的降損節(jié)能措施。

參考文獻

[1]GB 50227-2008 并聯(lián)電容器裝置設計規(guī)范.

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