用(yòng)于電容補償櫃的(de)低壓斷路器

随著(zhe)社會的(de)發展,對(duì)工業化(huà)的(de)要求程度越來(lái)越高(gāo),各種電器的(de)使用(yòng)使人(rén)們對(duì)電力的(de)需求和(hé)依賴性都越來(lái)越大(dà)。在電力供電系統中,爲了(le)提高(gāo)電網的(de)功率因數,節約電能,提高(gāo)供電質量,改善供電環境,無功功率補償裝置被廣泛應用(yòng)于電力供電系統。

無功補償的(de)具體實現方式主要爲:把具有容性功率負荷的(de)裝置與感性功率負荷并聯接在同一電路,能量在兩種負荷之間相互交換。這(zhè)樣,感性負荷所需要的(de)無功功率可(kě)由容性負荷輸出的(de)無功功率補償。

目前,低壓無功補償内使用(yòng)的(de)電力電容器裝置,經常會選用(yòng)微型斷路器作爲保護,也(yě)經常發生一些事故和(hé)災害。爲了(le)讓潛在的(de)危害盡可(kě)能地少發生,需要了(le)解微型斷路器相關知識及保護特性,也(yě)要了(le)解電力電容器的(de)配套要求。

用(yòng)于低壓補償櫃内的(de)斷路器,主要是用(yòng)來(lái)保護其内部的(de)電力電容器及其相關電氣元件。

根據GB 50227—2008的(de)4.2.9的(de)條款要求,低壓并聯電容器裝置宜裝設以下(xià)配套元件:總回路刀(dāo)開關和(hé)分(fēn)回路投切器件、操作過電壓保護用(yòng)避雷器、短路用(yòng)的(de)保護熔斷器、過載保護器件、限流線圈、放電器件及諧波含量超限保護、自動投切控制器、保護元件、信号和(hé)測量表計等配套器件,接線圖如圖1所示。

在圖1中,QS爲刀(dāo)開關或隔離開關,TA爲電流互感器,FV爲避雷器,FU爲熔斷器,L爲電抗器或限流線圈,KM爲交流接觸器,FR爲熱(rè)繼電器,C₁、C₂、…、C_n爲電容器,TV爲放電線圈,HL爲照(zhào)明(míng)指示燈。

根據GB 50227—2008的(de)5.3.1要求,應用(yòng)于并聯電容器裝置的(de)斷路器選型,應采用(yòng)真空斷路器或SF₆斷路器等适合于電容器組投切的(de)設備,其技術性能應符合斷路器共用(yòng)技術要求,尚應滿足下(xià)列要求:

(1)應具備頻(pín)繁操作的(de)性能;

(2)合、分(fēn)時(shí)觸頭彈跳不應大(dà)于限定值,開斷時(shí)不應出現重擊穿;

(3)應能承受電容器組的(de)關合湧流和(hé)工頻(pín)短路電流以及電容器高(gāo)頻(pín)湧流的(de)聯合作用(yòng)。

目前電容器配套有以下(xià)幾種用(yòng)法:

如圖1所示,總線回路開關使用(yòng)框架式斷路器ACB替代刀(dāo)開關QS,用(yòng)塑殼斷路器(MCCB)替代熔斷器FU和(hé)電抗器L,用(yòng)微型斷路器(MCB)替代接觸器KM和(hé)熱(rè)繼電器FR。

如圖1所示,他(tā)們使用(yòng)MCB替代熔斷器FU和(hé)電抗器L,其它不變。

按圖1所示,使用(yòng)刀(dāo)熔開關替代刀(dāo)開關QS,用(yòng)微型斷路器MCB替代熔斷器FU和(hé)電抗器L,其它不變。

即圖1所示,此種情況最爲合理(lǐ)。

作爲總回路刀(dāo)開關QS是對(duì)總回路電流的(de)接通(tōng)和(hé)分(fēn)斷。

熔斷器FU主要是對(duì)分(fēn)回路進行過電流保護,它是根據電流的(de)熱(rè)效應工作,當電流超過規定值一段時(shí)間後,以其自身産生的(de)熱(rè)量使熔體熔化(huà),從而使電路斷開;它的(de)優點爲:價格低廉、過電流保護效果好(因爲動作快(kuài)速且分(fēn)斷短路電流時(shí),不産生噴弧,對(duì)其周邊元件和(hé)設備不會産生傷害);缺點爲:安裝不太方便,反時(shí)限電流保護範圍小,分(fēn)斷短路電流後,需要更換熔體,不能實現遙控。

避雷器FV主要用(yòng)來(lái)抑制電氣回路中産生的(de)操作過電壓。

電抗器L主要用(yòng)來(lái)限制電網電壓突變和(hé)操作過電壓引起的(de)電流沖擊;另外,電抗器也(yě)是用(yòng)來(lái)抑制諧波以及用(yòng)來(lái)限制電容器合閘時(shí)過高(gāo)的(de)湧流值。

接觸器KM主要用(yòng)來(lái)對(duì)電氣回路進行快(kuài)速接通(tōng)和(hé)斷開的(de)頻(pín)繁操作控制。

熱(rè)繼電器FR主要利用(yòng)電流的(de)熱(rè)效應對(duì)電氣回路進行過載保護。

放電線圈TV與電容串聯,起放電作用(yòng),就是當系統斷電的(de)時(shí)候,放電線圈可(kě)以卸除電容裏的(de)剩餘電量。

電容器在投切運行時(shí),在投入瞬間出現較高(gāo)的(de)頻(pín)率和(hé)較大(dà)幅值的(de)電流(湧流)和(hé)過電壓,嚴重時(shí)伴随諧波的(de)産生。

按GB 50227—2008的(de)5.5.3要求,電容器合閘湧流最高(gāo)可(kě)達到電容器組額定電流的(de)20倍。

另外,電容器作爲容性載荷,負載超前電壓的(de)相位角爲90°,對(duì)線路上的(de)元件産生較大(dà)的(de)傷害。

在上述第2章(zhāng)節(1)、(2)、(3)中,都爲取消熔斷器FU及電抗器L,如此,電網電壓突變、操作過電壓引起的(de)電流沖擊及湧流等直接施加給斷路器,斷路器容易受到過度傷害而造成保護失效;另外,斷路器在分(fēn)斷短路電流瞬間會産生噴弧,對(duì)電容櫃内其它元件造成傷害。

對(duì)上述第2章(zhāng)節(1),由于取消接觸器KM,MCB爲非頻(pín)繁操作元件,此場(chǎng)合下(xià),MCB因爲頻(pín)繁通(tōng)斷電流易受到傷害而造成保護失效;且由于去除熱(rè)繼電器FR,電流的(de)熱(rè)效應對(duì)電氣回路中的(de)元件傷害而不能及時(shí)被保護,從而發生電氣事故。

用(yòng)于保護電容器裝置的(de)MCB,在選用(yòng)時(shí)要注意以下(xià)方面:

(1)MCB隻能用(yòng)于保護中小型容量的(de)電容器載荷系統,容量一般爲40 kvar以下(xià)。

(2)注意電氣配套元件的(de)選用(yòng),見圖1,用(yòng)MCB替代熔斷器FU,但電抗器L、接觸器KM、熱(rè)繼電器FR等應保留。

(3)盡可(kě)能選用(yòng)額定短路分(fēn)斷能力不低于10 k A的(de)MCB。

(4)要根據電容器的(de)規格,确定選用(yòng)合适技術參數及規格的(de)MCB。

(5)選用(yòng)的(de)電容器及接觸器應符合GB 50027的(de)相關要求。

(6)電容櫃内的(de)連接導線或彙流排應符合相關GB 7251.1—2013、GB 7251.12—2013等标準要求,型号規格正确,安裝接線及帶電導體間的(de)電氣距離等應符合标準及規範要求。

(7)所有配套元件及電容器安裝完畢,需要仔細檢查,對(duì)電容器的(de)放電部件進行放電(除非此電容器本身有自動放電的(de)部件),确定無誤後,人(rén)工進行試運行,此步驟要注意操作元件的(de)次序,具體爲:首先閉合MCB—關上電容櫃門—總回路控制開關(刀(dāo)開關或隔離開關)合閘—電容器控制器得(de)電—轉換櫃組控制開關,使電容器投入切換工作。

運行過程中有異常情況,應立即停止,斷電檢查,故障排查完畢,要對(duì)電容器的(de)放電部件進行放電(除非此電容器本身有自動放電的(de)部件,此點要注意,曾經見到運行檢查人(rén)員(yuán),在未對(duì)電容器的(de)放電部件進行放電的(de)情況下(xià),直接閉合MCB,導緻MCB當場(chǎng)爆炸,噴出的(de)電弧傷害臨近的(de)MCB即櫃體底闆,幸而未傷害到人(rén)體,事故未擴大(dà))。

在試運行時(shí),對(duì)于一台電容櫃内有多(duō)組電容器的(de)情況,不要同時(shí)啓用(yòng)讓多(duō)組電容器同時(shí)切換投入工作,要依次、逐組性地讓其切換投入工作。

根據标準要求,選用(yòng)斷路器的(de)額定電流爲(1.37~1.5)I_c(I_c爲電容器額定電流),實際中常常取用(yòng)I_n=1.5I_c。

如電容器未标明(míng)額定電流,可(kě)通(tōng)過下(xià)述的(de)公式計算(suàn):

式中:Q—電容器的(de)容量,kvar;

U—電容器的(de)工作電壓,kV。

示範舉例:有一台電容器,工作電壓爲400 V,容量30 kvar,求其額定電流。

根據公式(1):

實際上,可(kě)以根據電工手冊的(de)經驗公式來(lái)估算(suàn),其估算(suàn)公式:

如上例,I_c=1.5Q=1.5×30=45(A)。

根據5.1中的(de)公式(2),可(kě)用(yòng)MCB來(lái)保護的(de)電容器最大(dà)容量(目前短路分(fēn)斷能力爲10 k A及以上的(de)MCB,其額定電流爲63 A):

Q=63×2/3=42(kvar)。

則電容器最大(dà)容量規格爲40 kvar。

但在實際應用(yòng)中,可(kě)能涉及一些影(yǐng)響因素,如高(gāo)溫環境、密閉櫃體内散熱(rè)不良等影(yǐng)響因素,需要對(duì)選用(yòng)的(de)保護斷路器降容使用(yòng),一般根據使用(yòng)的(de)環境及場(chǎng)合,降容系數約爲0.9。

随著(zhe)短路高(gāo)分(fēn)斷能力MCB的(de)問世,MCB用(yòng)于保護電容器載荷的(de)場(chǎng)合也(yě)會越來(lái)越多(duō),但要真正讓MCB正常用(yòng)于該場(chǎng)合,且發揮其應有的(de)保護效果,要有一個(gè)過程,這(zhè)也(yě)是MCB生産廠家與低壓無功補償櫃的(de)生産公司共同研究的(de)課題。這(zhè)不僅需要提高(gāo)MCB的(de)短路分(fēn)斷能力,還(hái)需要解決其在分(fēn)斷額定短路電流時(shí),不能有明(míng)顯噴弧。