并聯(lián)電容�,shunt capacitor,原稱移�電容�。主要用于補償電力系�(tǒng)感性負荷的無功功率,以提高功率因數(shù),改善電壓質(zhì)量,降低線路損�。單相并�(lián)電容器主要由心子�外殼和出線結(jié)�(gòu)等幾部分組成。用金屬箔(作為極板)與絕緣�或塑料薄膜疊起來一起卷繞,由若干元�、絕緣件和緊固件�(jīng)過壓裝而構(gòu)成電容心�,并浸漬絕緣油。電容極板的引線�(jīng)�、并�(lián)后引至出線瓷套管下端的出線連接�。電容器的金屬外殼內(nèi)充以絕緣介質(zhì)油�
電網(wǎng)中的電力負荷如電動機、變壓器等,大部分屬于感性負�,在運行過程中需向這些�(shè)備提供相�(yīng)的無功功�。在電網(wǎng)中安裝并�(lián)電容器等無功補償�(shè)備以后,可以提供感性負載所消耗的無功功率,減少了電網(wǎng)電源向感性負荷提�、由線路輸送的無功功率,由于減少了無功功率在電�(wǎng)中的流動,因此可以降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損��
1 諧振
�(dāng)諧波與并�(lián)電容器在低壓電網(wǎng)中并存時,最怕的就是引發(fā)串聯(lián)諧振與并�(lián)諧振�
1.1 串聯(lián)諧振
若諧波來自電源系�(tǒng),則變壓器的電抗和低壓并�(lián)電容器的電容在一定的參數(shù)下配合,就能引發(fā)串聯(lián)諧振,文獻[1]有數(shù)字實例,一臺Uk�6%�1000kVA變壓�,在低壓母線上接�160kVar的并�(lián)電容�,結(jié)果引�(fā)�11次諧波的諧振,使電容器中�11次諧波電流達175A,電容器中的基波電流只有233A,總有效電流Iceff�313A,過�1.35�,已超過允許�1.30�。負載母線上11次諧波電壓畸變系�(shù)�6.9%,也已超過允許�,而低壓電�(含變壓器阻抗ZT在內(nèi))母線上的畸變率只�1.5%�
1.2 并聯(lián)諧振
若諧波源來自低壓�(cè)的非線性負�,例如變頻器,則變壓器的電抗(加上電源系統(tǒng)的少量電�)和低壓側(cè)的電容可�(gòu)成并�(lián)諧振,文獻[1]也有�(shù)字實�,低壓側(cè)接有300kvA的驅(qū)動裝置,其它如變壓器和電容器參數(shù)��1.1節(jié)串聯(lián)諧振中的實例,結(jié)果引�(fā)11次諧波的并聯(lián)諧振,使電容器中11次諧波電流達�212A,已大于電容器中基波�90%,總有效電流�334A,過�1.45倍,也超過允許�1.30�,其實負載的11次諧波電流才39A,又11次諧波電壓的畸變率已�8.3%,大大超過允許��
2 避免諧振的措�
措施之一為改變網(wǎng)�(luò)元件的電抗電容量�,然�,它的可能性不大,特別�(dāng)電容器組是自動控制的場合,將有許多諧振條件都要考慮。同時要注意,即使系�(tǒng)參數(shù)只是接近諧振頻率也能使電容器組過電流和電壓畸變率超過標準�
最常用的方法是與電容器串聯(lián)一個電抗器,調(diào)諧的諧振頻率低于�(wǎng)�(luò)中產(chǎn)生的次諧波的頻率,這樣,無論是串聯(lián)諧振還是并聯(lián)諧振就不會發(fā)��
�(xiàn)代的工業(yè)和建筑物電網(wǎng)中完全沒有諧波電壓和電流是不可能�,那么是否凡并聯(lián)電容器都要串電抗器呢?那也不一定,如果需要串,電抗值取多少�?下面著重討�1000V以下低壓電網(wǎng)情況�
2.1 并聯(lián)電容器組(不串電抗�)
�(dāng)不存在諧振條件即電網(wǎng)的電抗值和并聯(lián)電容器的電容值所�(gòu)成的諧振頻率比較高而負載產(chǎn)生的諧波電流和母線的諧波電壓又很低時,此�,不需要考慮降低諧波值,但是IEC標準[1]并未給出劃分界線的具體數(shù)�(jù)。筆者認�,諧波次�(shù)�17就可以不考慮,即諧振頻率�17次諧泀�
15次諧波是3的整�(shù)�,一般只存在于單�220V的設(shè)備中,這樣只考慮到了13次就可以�。什么場合一定要串聯(lián)電抗,GB[3]對此問題沒有提及,廠家[4]在樣本中�(guī)定的條件為GN/SN<15%,GN為產(chǎn)生諧波設(shè)備的�(xiàn)在功率。SN為變壓器視在功率。筆者認為產(chǎn)生諧波的�(shè)備類型有幾種,發(fā)射諧波電流的大小也不�,還與一些外部條件的變動有關(guān)。因�,規(guī)� GN/SN<15%似乎并不明確說明什么問�,還不如IEC標準[1]的條件,至少概念上是明確��
2.2 失諧濾波�(detuned filter)
失諧濾波器是一種濾波器,它的調(diào)諧頻率比有相�(dāng)�(considerable),電�(電流)副值的次諧波頻率還要小�10%��
常用的并�(lián)電容器按其結(jié)�(gòu)不同,可分為單臺鐵殼�、箱�、集合式、半封閉�、干式和充氣式等多類品種�
單臺鐵殼式并�(lián)電容�
這類電容器量大面�,單臺容量一般是50�100�200�334kvar等多�,現(xiàn)在還有更大容量(例如500kvar及以上容量)的產(chǎn)品問�,一�100kvar以上容量的產(chǎn)品帶有內(nèi)熔絲。這種�(chǎn)品一旦損�,用戶可以很快用備品自行更換,及時讓裝置恢復(fù)運行,因此采用此類產(chǎn)品時投運率高。加之可以配置外熔斷�,保護相對比較完�。目�220kV、特別是330kV及以上電壓等級變電站大多采用單臺鐵殼式并�(lián)電容�。也有越來越多的人為了提高電容器的防銹防腐能力,要求用不銹鋼板代替普通鋼板生�(chǎn)電容�。即使如�,也有的還要在其表面噴涂防紫外線漆;這樣的防護層即可防銹防腐�,又可大大減少紫外線輻射對電容器溫升的負面效�(yīng),從而延長電容器的使用壽��
這種款式的電容器�,我國二三十年間一直以�(nèi)熔絲電容器為�,即電容器內(nèi)部每個元件上都配裝一根小熔絲。近幾年來出�(xiàn)了無熔絲電容�,是一種既無內(nèi)熔絲、也無外熔絲的電容器�20世紀70年代以前,國�(nèi)生產(chǎn)的全紙電容器與早期的紙膜�(fù)合電容器,白于當(dāng)時內(nèi)熔絲還處在研究階段,不可能采用到�(chǎn)品中�,保護電容器的專用外熔斷器也是從1980年起才開始研制。電容器出現(xiàn)�(nèi)部元件擊穿后,全依靠電磁式繼電器來保�,所以當(dāng)時的電容器都是完全的無熔絲電容器。隨后內(nèi)外熔絲的相繼�(yīng)用,使我國的無熔絲電容器消失了約30�。此間雖然也一直存在無�(nèi)熔絲電容�,但要配置外熔絲后才允許使用�
無熔絲全膜電容器有與前不同的新含�,越過了晶體管繼電器、集成電路繼電器階段,直接進入了微機保護時�。我國無熔絲電容器內(nèi)部元件的連接方式,有以下三種�
(1)傳統(tǒng)的占主導(dǎo)地位的元件先并聯(lián)后串�(lián)的方�。內(nèi)部并�(lián)元件�(shù)量比較少,不宜配置內(nèi)熔絲的小容量電容器(例如lO0kvar以下�,一直沿用這種接線方式�
(2)�(nèi)部元件先串聯(lián)后并�(lián)的方�,即最近又被重新倡導(dǎo)的一種接線方��
(3)�(nèi)部元件既有串�(lián)成分,也有并�(lián)成分,但與上述兩種接線方式不�,串中有�,并中有�,屬于混合連接方式。這樣的接法沒有統(tǒng)一的格�,需要根�(jù)�(shè)計時對單臺容量大小與保護上的要求而定�
這類電容器不宜用于lOkV級電容器成套裝置。先串后并的元件接線方式雖然在三者中相對來說好一些,其單臺容量也不宜做得大于lOOkvar。無熔絲電容器的�(yōu)點是�(jié)�(gòu)簡單,損耗與制造成本較低�
箱式并聯(lián)電容�
該電容器外形和中小型變壓器相�,內(nèi)部為去掉鐵殼的單臺電容器芯子,按�(shè)計要求若干個串并聯(lián)、預(yù)留散熱油�、抽空脫氣后注滿合格的油而成。這種�(chǎn)品單臺容量較�(500kvar及以�),內(nèi)部出�(xiàn)損壞元件�,一旦炭黑析出并擴散,則基本無法修理��
集合式并�(lián)電容�
這款電容器按其結(jié)�(gòu)�,有半密封和全密封兩大類。儲油柜加干燥過濾器的,入口處無論有無油�,屬于前�;無儲油柜而在箱體�(nèi)部用其他方式來補償油位冷熱變化的,屬于后�。目前研�(fā)的一種電動調(diào)容產(chǎn)�,運行實踐表明不太可�,它的活動觸點在油里�,久而久之很容易出現(xiàn)接觸不良,可能產(chǎn)生局部過�,加上在兩個端子間�(zhuǎn)接瞬間會�(chǎn)生相位問�,可能引�(fā)麻煩,因此可采用斷電后用開關(guān)手動�(diào)容的方法�
該電容優(yōu)點突出,缺點也突�。其主要�(yōu)點是安裝方便、維護工作量�、節(jié)省占她面積。而其缺點主要是給用戶帶來不便,它的維護工作量雖小,但對它的觀察很不直觀,不能放松對其容量變化的�(guān)注;特別是在有諧波的場所,對其容量的變化必須時刻注意。隨著運行時間的推移,內(nèi)熔絲可能會逐步動作,從而引�(fā)三相電容量失�,這一故障很難在現(xiàn)場修�(fù),返廠修理又費時�,影響電容器的投運率。再者因此引起的并補裝置串聯(lián)電抗百分率的變化,大到一定程度時會遠離預(yù)定目�,甚至帶來麻煩。特別是選取4. 5%電抗百分率的并聯(lián)補償裝置,應(yīng)事先做好�(yù)案,一旦這個百分率出現(xiàn)下滑�4%靠近�,要有可靠的�(yīng)對措施。更值得注意的是,電容器高壓出線套管下端(在油中)對地閃�(luò)或擊穿時,對地保護有“死區(qū)�?!恫�?lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范�(GB 50227 --1995)及相�(guān)國家行業(yè)標準均對此沒有針對性措�;一旦發(fā)生這類事故,只能待其發(fā)展到元件損壞而出�(xiàn)不平衡電壓或電流�,才能迫使后備繼電保護動�。運行實踐表明已有這類事故�(fā)�,而且都是惡性事�。因此在投運該類�(chǎn)品時,應(yīng)考慮對此問題加以防范。其實這類事故的起因是對地絕緣失效,在保護上存在盲區(qū)造成的。后備保護動作是事故已經(jīng)擴大,導(dǎo)致集合式電容器嚴重損�,產(chǎn)生了不平衡電壓或電流后的補救揩施,現(xiàn)有保護不能對這類惡性事故起到預(yù)防作��
近年來并�(lián)補償裝置實際運行的統(tǒng)計數(shù)�(jù)表明,集合式電容器的年損壞率大約是單臺鐵殼式電容器的4倍,有些地區(qū)還要高一�;加上現(xiàn)場無法維修等因素,近年來這類�(chǎn)品的市場份額呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢�
半封閉式并聯(lián)電容�
半封閉式并聯(lián)電容器是將單臺電容器套管對套管臥放在特制的鋼架上,然后封閉其�(dǎo)電部分(地電位部分不封閉)而成的組裝體。可多層布放、向高空�(fā)展以節(jié)省占地面�。這種�(chǎn)品對電容器單元的浸漬工藝要求較高,要裝外熔絲,否則難以保證運行安�。該類產(chǎn)品由ABB公司生產(chǎn),國�(nèi)亞熱帶地區(qū)有他們的�(chǎn)�,已安全運行10多年。國�(chǎn)的早期出過一些問�,也有人主張禁止使用,但改進后的產(chǎn)品已�10年以上安全運行記��
干式并聯(lián)電容�
該電容器是將低壓金屬化膜技�(shù)移植過來,若干個元件串、并�(lián)后制成高壓電容器,因而仍具有自愈特性,而且符合�(chǎn)品無油化的發(fā)展方�。無油電容器不會像人們期待的那樣不燃燒,電容器內(nèi)部的聚丙烯基膜在條件具備時仍會著�。另�,自愈式電容器也不能萬無一�,每次局部擊穿后都能可靠自愈。實踐證明不“自愈”(即自愈失效)的概率是存在�,因此這種�(chǎn)品設(shè)計時必須要有切實的防火措施和特殊的保護措�,方能確保安全運行�
充氣式并�(lián)電容�
這款電容器目前實際上是油氣并存,即將集合式產(chǎn)品箱體內(nèi)的油換成氣體,內(nèi)部的單臺鐵殼�(chǎn)品仍然是油浸�。由于氣體導(dǎo)熱性能不及液體,所以這類�(chǎn)品在這一方面要有特別措施,以便散熱可�。熱管技�(shù)是其中常用的一�。但�,這類�(chǎn)品的實際表現(xiàn)不盡如人�;其原因之一是氣體的泄漏無法及時自動報警,同時還要給斷路器發(fā)出跳閘信�,以便適時切除電容器,防止氣體泄漏導(dǎo)致絕緣水平下降引起惡性事��
維庫電子�,電子知�,一查百��
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