摘要：高(gāo)壓并聯補償電容裝置可(kě)以提高(gāo)電網功率因數, 實現用(yòng)戶無功自給爲主要目的(de),并具有改善系統電壓質量的(de)作用(yòng)。合理(lǐ)的(de)選型,對(duì)節電 、系統的(de)安全運行具有現實意義, 本文通(tōng)過多(duō)年的(de)實踐體會, 就高(gāo)壓并聯電容器的(de)選型、串聯電抗器主要參數的(de)選取、主接線方式等實際應用(yòng)中應注意的(de)問題和(hé)計算(suàn)方法扼要的(de)加以闡述和(hé)分(fēn)析。
0、前言：随著(zhe)電網容量增加和(hé)電壓等級增多(duō), 爲使各級電網和(hé)用(yòng)戶的(de)電壓穩定 ,降低線損、充分(fēn)利用(yòng)變壓器的(de)容量 ,必須要裝設更爲靈活的(de)無功補償裝置。無功電源和(hé)有功電源一樣, 是保證系統電能質量和(hé)安全供電所不可(kě)缺少的(de)。無功電源不足,将使系統電壓降低, 直接影(yǐng)響電動機的(de)出力,嚴重時(shí)會導緻用(yòng)電設備的(de)損壞乃至系統電壓崩潰。對(duì) 6 、10KV 電網而言 , 作爲無功補償裝置 , 因爲與調相機相比,并聯補償電容器具有安裝簡單,有功損耗小,可(kě)以做(zuò)到自動投切以增減其補償容量,所以爲廣大(dà)用(yòng)戶首選。2004 年,我公司在專業廠家的(de)幫助下(xià),圓滿的(de)實現 6KV 補償電容細化(huà)分(fēn)組的(de)自動投切,達到了(le)全廠功率因數按設定值的(de)自動化(huà)運行。
通(tōng)過這(zhè)項工作和(hé)一年的(de)運行實踐 ,對(duì)高(gāo)壓并聯電容器裝置一次設備的(de)選型和(hé)應用(yòng)有了(le)進一步的(de)體會。本文就高(gāo)壓電容器的(de)選型 、主接線方式、串聯電抗器電抗率的(de)選取作概要性的(de)分(fēn)析和(hé)經過實踐的(de)再認識 。
1、高(gāo)壓并聯電容器選型中 , 應重視的(de)幾項技術指标：
當前 ,電力電容器的(de)國内生産廠有 30 多(duō)家,其中 16 家爲原機械部定點生産廠 ,所生産電力電容器的(de)型号也(yě)很多(duō)。國家标準“高(gāo)壓并聯電容器”對(duì)運行參數、過載能力、放電性能、環境條件 、散熱(rè)條件 、制造容量的(de)誤差、試驗方法 、耐壓标準都有詳細規定, 各種型号的(de)并聯電容器都必須滿足。由于固體介質和(hé)液體介質的(de)不同, 又使得(de)不同型号的(de)電容器具有不同的(de)技術指标, 這(zhè)在選型時(shí)要予以重視 ,主要有:
(1)容比特性 :即單位千乏的(de)質量 ,kg/千乏 。容比特性好的(de)電容器, 體積小、質量小, 單台容量可(kě)以做(zuò)的(de)較大(dà), 總容量相同的(de)電容器組.,不但所占空間小 ,方便布置 ,而且由于單台容量大(dà)可(kě)以簡化(huà)一次接線。
(2)有功功率消耗和(hé)介質損失。并聯補償電容器一般是長(cháng)期接入電網運行的(de)。在補償無功的(de)同時(shí) , 也(yě)在消耗有功。因此有功消耗低的(de)電容器, 對(duì)節電具有實際的(de)現實意義。另外 ,有功消耗要以發熱(rè)而放散,所以有功消耗低者,由于發熱(rè)小不易産生“鼓肚” , 擺放可(kě)以緊湊,具有占用(yòng)散熱(rè)空間較小的(de)優點 。
因爲極闆鋁箔和(hé)引線的(de)電阻損耗 ,電容器内端子間的(de)放電電阻損耗 ,元件内絕緣材料的(de)介質損耗均要消耗有功 。所以在電容器的(de)有功消耗中,介質損失占主要部分(fēn) ,因此 ,采用(yòng)新絕緣材料,改變介質結構是減少有功損耗的(de)焦點。我們選用(yòng)上電電容器廠生産的(de) BAM 型電容器,其有功消耗小于 0 .3 瓦/千乏 , 介質損失角正切值小于 0 .0005 , 這(zhè)比 BWF 型減小了(le) 5 倍左右 , 比過去的(de)老産品 YY 型、YL 型減小了(le) 7 ～ 10 倍 。
(4)電容器額定電壓的(de)選取：額定電壓是電容器的(de)重要參數 ,正确選擇電容器的(de)額定電壓是十分(fēn)重要的(de) 。電容器的(de)輸出容量與其運行電壓的(de)平方成正比 ,即 Q =2πf CU2,電容器運行在額定電壓下(xià) ,輸出額定容量,運行電壓低于額定電壓,則達不到額定輸出。因此, 電容器的(de)額定電壓若選擇過大(dà) ,會出現過大(dà)的(de)容量虧損。若運行電壓超過額定電壓的(de)1 .1 倍,将造成不允許的(de)過負荷,而且電容器内部介質将産生局部放電,從而産生局部過熱(rè)并可(kě)能發展成絕緣擊穿。
2、電容器組的(de)主結線方式和(hé)串聯電抗器電抗率的(de)選取：
(1)對(duì)于分(fēn)組自動投切并聯補償電容器裝置,爲了(le)便于日常維護和(hé)運行管理(lǐ), 一般采用(yòng)電容器專用(yòng)母線的(de)接線方式 , 串聯電抗器裝設于電容器組的(de)中性點, 采用(yòng)星形或雙星形接線 。在中性點非直接接地系統 ,中性點不應接地。
串聯電抗器的(de)主要作用(yòng)是抑制諧波和(hé)限制湧流,電抗率是串聯電抗器的(de)重要參數,電抗率的(de)大(dà)小直接影(yǐng)響著(zhe)它的(de)作用(yòng)。選用(yòng)電抗器要根據它的(de)作用(yòng)來(lái)确定。當電網中諧波含量甚少, 裝設串聯電抗器的(de)目的(de)僅爲限制湧流, 電抗率可(kě)選的(de)比較小,一般爲 0 .1 ～ 1 %。實際應用(yòng)中應限制湧流不超過額定電流的(de)20 倍。
一般來(lái)講 ,單組電容器投入,含合閘湧流通(tōng)常不很大(dà)。追加投入時(shí), 湧流倍數較高(gāo) 。在細化(huà)分(fēn)組投切時(shí) ,最後一組的(de)投入湧流最大(dà)。所以 ,分(fēn)組自動投切裝置應接入串聯電抗器限制湧流。而對(duì)于諧波量很小, 系統容量又較小的(de)單組并聯補償電容器組 ,也(yě)可(kě)以不串接電抗器。
(2)分(fēn)組自動投切裝置 ,當分(fēn)組電容器按各種容量組合運行時(shí) ,不應發生諧振。這(zhè)一點也(yě)是非常重要的(de)。有信息報告 2004 年陝西西安地區(qū)某單位 ,分(fēn)組自動投切裝置投入運行後,連續多(duō)次發生電容器爆裂 ,可(kě)能與此有關 。
(3)在電網中性點非直接接地系統,電容器組應采用(yòng)星形接線或雙星形接線, 且串聯電抗器應裝于電容器組的(de)中性點側 。串接的(de)電抗器無論裝在電容器的(de)電源側還(hái)是中性點側, 從限制合閘湧流和(hé)抑制諧波而言 ,作用(yòng)是一樣的(de)。但串接在中性點側, 正常運行時(shí) ,電抗器承受的(de)對(duì)地電壓低,事故時(shí),可(kě)以不受短路電流的(de)沖擊 ,對(duì)動熱(rè)穩定沒有特殊要求,有利于減少事故 ,使運行更安全 。而由于某種需要 ,必須接在電源側時(shí) ,普通(tōng)電抗器不能滿足要求,應采用(yòng)加強型電抗器 。
我公司執行國家利率政策, 以往由于采用(yòng)的(de)不是跟蹤調節 ,每月(yuè)要被罰款近 10 萬元。而通(tōng)過更換和(hé)改造(自動投切已增減其補償容量),現在我公司不但不被罰款還(hái)得(de)到上級電業部門的(de)獎勵。爲我公司創造了(le)可(kě)觀的(de)效益。
