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DQZHAN技術訊：電力電容器的保護與選型

1、電力電容器的保護與選型

? 電力電容器的特點是工作場強高、基板面積大，在電力系統中得到廣泛的使用。

? 在實際運行中，電力電容器的個別單元或者個別元件在內外因素的作用下發生故障擊穿是難以避免的。為了防止的事故的擴大，保證正常運行的電容器中的完好單元和完好元件能夠繼續運行，有必要及時將這些擊穿的元件或者故障單元從正在運行的單元或電容器組中切除。

? 上述要求通常可以通過在電容器單元內部設置內熔絲保護或者外部設置外熔絲保護來實現。為了確保電力電容器在電力系統的**運行，正確、可靠的熔絲保護是十分重要的。

? 在此和大家一起分析探討電力電容器熔絲保護的原理和動作過程，供大家參考。

本文轉載自“亞洲電能質量聯盟”ID：APQI20080919，作者：張永康 ，轉載請聯系原作者。

內熔絲電力電容器內部接線方式

圖a的形式不宜采用

下面以圖b所示的內熔絲電容器進行分析

內熔絲電力電容器內部接線方式

下圖為正常運行的內熔絲電容器單元內部結構圖，定義為C1：

P為內部電容元件并聯數

R為內部電容元件串聯數

每只電容器元件的電容量為C

正常情況下電容器單元總電容:

電容器單元中在同一并聯支路有m個電容器元件擊穿其內熔絲熔斷開路時如左圖所示，定義為C2：

雙星形接法接入電力系統的電容器組示意圖

圖中S、T分別為接入電力系統的電容器組

在每相單個分支的電容器單元的串并聯數

在已知P、R、m、T、S的情況下可以求出KC。

表1為ASA標準規定的電容器內熔絲過電流與熔斷時間之間對應關系的特性數據。

可以看出，當過電流倍數大于1.5倍時，熔絲的壽命就非常短了，可能引發快速連鎖熔斷。實際運行中考慮電容器單元各元件參數的不均勻以及系統電壓的波動等因素，我們要求當過電流倍數大于1.33倍時，對應的中性點不平衡保護裝置應該動作。

下面以某35kV濾波裝置為例說明過電壓的計算以及不平衡保護裝置的整定方法。

各濾波裝置的技術參數如表2所示

上表的參數結合上面推導的公式，可以得到電容器內部過電壓KC表3

則故障相的諧振頻率比正常相提高了1%。

? 一般濾波回路的自然諧振頻率設定為諧波頻率的97%左右，所以頻率升高1%不會發生失諧而引起諧波放大等嚴重后果。

? 假如電容器不是接在35(或者33)kV供配電系統，而是在10kV、6kV及3kV供配電系統，情況又是如何呢?

? 下面以10kV系統為例闡述，10kV系統的相電壓為5.77kV，所以10kV系統濾波回路的電容器都是單串的，由于補償容量不大，電容器單元并聯也不大。

? 設每相并聯2個，電容器單元內部4串10并，電容器單元以單串2并的方式接入電力系統，正常的電容器單元電容量C1=2.5C，每相電容量C相=5C;那么當m=3時，故障電容器單元電容量C2=70/31=2.26C，則故障相電容器的容量C相故障=4.76C。

? 在這種情況下，濾波回路該相的諧振頻率提高了2.5%，如果是單串單并的話，諧振頻率提高了5%，加上系統頻率的偏差以及電容器受溫度等影響自然發生的電容量偏差，很有可能出現諧振頻率大于系統頻率(例如，250Hz濾波回路的諧振頻率大于250Hz)，從而發生失諧，使諧波濾波回路蛻變為諧波放大裝置。

? 在實際情況中，10kV尤其是10kV以下的供配電系統中，由于補償容量的限制，電力電容器內部的電容器元件數往往少于20個，在這種情況下，個別電容器元件的擊穿極有可能會引起對應濾波回路的失諧。

? 為此，在10kV及以下的供配電系統中，我們原則上不建議采用內熔絲電容器，當然也不采用不平衡保護，而是采用外熔絲保護，在電容器內部電容器元件擊穿時直接發出跳閘指令。

2、電容器技術參數要求(除了國標規定的以外)

根據電容器在項目中的實際使用情況，明確是內熔絲還是外熔絲結構

電容器內部場強影響電容器的制造成本、運行**性以及壽命，一般要求在50kV/cm以下

根據使用環境選擇外殼材料，室內干燥的環境可以選擇有良好防腐蝕層的外殼，室外建議選擇不銹鋼材質的外殼，耐爆裂能量大于8KJ

電容器內部元件的串并聯數由電容器生產廠商的工藝技術決定，但是可以要求廠家提供對應的數據，以便進行電容器不平衡保護的科學計算與整定

高壓電力電容器采用全膜結構形式

內部絕緣浸漬現在已經禁止采用PCB材料，但可以要求供貨商告知實際使用的浸漬材料名稱，以便漏液及報廢的時候進行環保處理

單臺電容器的容量，10kV及以下供配電系統依據是否采用中性點不平衡保護而方便分組來確定單臺電容器的容量，35kV供配電系統建議單臺電容器的容量控制在500Kvar以下

3、特別提示：電容器及濾波回路的投切

? 電容器及濾波回路分閘后至少延時6~10分鐘后再合閘

? 電容器及濾波回路的斷路器必須通過機械或電子(腦)的方式設置分合閘延時控制功能

? 電容器送電時，工作人員應該離電容器有一定的距離(尤其是戶內電容器)