摘要：高壓并聯補償電容裝置可以提高電網功率因數, 實現用戶無功自給為主要目的,并具有改善系統電壓質量的作用。合理的選型,對節電 、系統的安全運行具有現實意義, 本文通過多年的實踐體會, 就高壓并聯電容器的選型、串聯電抗器主要參數的選取、主接線方式等實際應用中應注意的問題和計算方法扼要的加以闡述和分析。
0、前言：隨著電網容量增加和電壓等級增多, 為使各級電網和用戶的電壓穩定 ,降低線損、充分利用變壓器的容量 ,必須要裝設更為靈活的無功補償裝置。無功電源和有功電源一樣, 是保證系統電能質量和安全供電所不可缺少的。無功電源不足,將使系統電壓降低, 直接影響電動機的出力,嚴重時會導致用電設備的損壞乃至系統電壓崩潰。對 6 、10KV 電網而言 , 作為無功補償裝置 , 因為與調相機相比,并聯補償電容器具有安裝簡單,有功損耗小,可以做到自動投切以增減其補償容量,所以為廣大用戶首選。2004 年,我公司在專業廠家的幫助下,圓滿的實現 6KV 補償電容細化分組的自動投切,達到了全廠功率因數按設定值的自動化運行。
通過這項工作和一年的運行實踐 ,對高壓并聯電容器裝置一次設備的選型和應用有了進一步的體會。本文就高壓電容器的選型 、主接線方式、串聯電抗器電抗率的選取作概要性的分析和經過實踐的再認識 。
1、高壓并聯電容器選型中 , 應重視的幾項技術指標：
當前 ,電力電容器的國內生產廠有 30 多家,其中 16 家為原機械部定點生產廠 ,所生產電力電容器的型號也很多。國家標準“高壓并聯電容器”對運行參數、過載能力、放電性能、環境條件 、散熱條件 、制造容量的誤差、試驗方法 、耐壓標準都有詳細規定, 各種型號的并聯電容器都必須滿足。由于固體介質和液體介質的不同, 又使得不同型號的電容器具有不同的技術指標, 這在選型時要予以重視 ,主要有:
(1)容比特性 :即單位千乏的質量 ,kg/千乏 。容比特性好的電容器, 體積小、質量小, 單臺容量可以做的較大, 總容量相同的電容器組.,不但所占空間小 ,方便布置 ,而且由于單臺容量大可以簡化一次接線。
(2)有功功率消耗和介質損失。并聯補償電容器一般是長期接入電網運行的。在補償無功的同時 , 也在消耗有功。因此有功消耗低的電容器, 對節電具有實際的現實意義。另外 ,有功消耗要以發熱而放散,所以有功消耗低者,由于發熱小不易產生“鼓肚” , 擺放可以緊湊,具有占用散熱空間較小的優點 。
因為極板鋁箔和引線的電阻損耗 ,電容器內端子間的放電電阻損耗 ,元件內絕緣材料的介質損耗均要消耗有功 。所以在電容器的有功消耗中,介質損失占主要部分 ,因此 ,采用新絕緣材料,改變介質結構是減少有功損耗的焦點。我們選用上電電容器廠生產的 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 , 這比 BWF 型減小了 5 倍左右 , 比過去的老產品 YY 型、YL 型減小了 7 ～ 10 倍 。
(4)電容器額定電壓的選取：額定電壓是電容器的重要參數 ,正確選擇電容器的額定電壓是十分重要的 。電容器的輸出容量與其運行電壓的平方成正比 ,即 Q =2πf CU2,電容器運行在額定電壓下 ,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, 電容器的額定電壓若選擇過大 ,會出現過大的容量虧損。若運行電壓超過額定電壓的1 .1 倍,將造成不允許的過負荷,而且電容器內部介質將產生局部放電,從而產生局部過熱并可能發展成絕緣擊穿。
2、電容器組的主結線方式和串聯電抗器電抗率的選取：
(1)對于分組自動投切并聯補償電容器裝置,為了便于日常維護和運行管理, 一般采用電容器專用母線的接線方式 , 串聯電抗器裝設于電容器組的中性點, 采用星形或雙星形接線 。在中性點非直接接地系統 ,中性點不應接地。
串聯電抗器的主要作用是抑制諧波和限制涌流,電抗率是串聯電抗器的重要參數,電抗率的大小直接影響著它的作用。選用電抗器要根據它的作用來確定。當電網中諧波含量甚少, 裝設串聯電抗器的目的僅為限制涌流, 電抗率可選的比較小,一般為 0 .1 ～ 1 %。實際應用中應限制涌流不超過額定電流的20 倍。
一般來講 ,單組電容器投入,含合閘涌流通常不很大。追加投入時, 涌流倍數較高 。在細化分組投切時 ,最后一組的投入涌流最大。所以 ,分組自動投切裝置應接入串聯電抗器限制涌流。而對于諧波量很小, 系統容量又較小的單組并聯補償電容器組 ,也可以不串接電抗器。
(2)分組自動投切裝置 ,當分組電容器按各種容量組合運行時 ,不應發生諧振。這一點也是非常重要的。有信息報告 2004 年陜西西安地區某單位 ,分組自動投切裝置投入運行后,連續多次發生電容器爆裂 ,可能與此有關 。
(3)在電網中性點非直接接地系統,電容器組應采用星形接線或雙星形接線, 且串聯電抗器應裝于電容器組的中性點側 。串接的電抗器無論裝在電容器的電源側還是中性點側, 從限制合閘涌流和抑制諧波而言 ,作用是一樣的。但串接在中性點側, 正常運行時 ,電抗器承受的對地電壓低,事故時,可以不受短路電流的沖擊 ,對動熱穩定沒有特殊要求,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 ,普通電抗器不能滿足要求,應采用加強型電抗器 。
我公司執行國家利率政策, 以往由于采用的不是跟蹤調節 ,每月要被罰款近 10 萬元。而通過更換和改造(自動投切已增減其補償容量),現在我公司不但不被罰款還得到上級電業部門的獎勵。為我公司創造了可觀的效益。