高壓并聯電容器
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高壓并聯電容器范文第1篇
引言
隨著國家經濟的快速發展，電網建設也在快速發展中。可是由于環境污染日益嚴重、資源面臨消耗殆盡等原因，如何保護環境、如何保持可持續性發展成為了重要課題。本文對緊湊型集合式高壓并聯電容器裝置做了分析。
1 緊湊型集合式高壓并聯電容器裝置的特點和分析
裝置由集合式II型高壓并聯電容器、油浸式串聯電抗器、放電線圈、保護器件及電纜進線箱等組成。電容器、電抗器和放電線圈為一體式全密封油浸式結構。根據類型分別裝設絕緣油補償裝置、溫度保護器件。裝置采用近似于零故障的設計理念、獨特的內部結構、先進的工藝及設備，使其具有抗惡劣自然環境強、占地面積小、運行安全可靠、壽命長、安裝方便、維護量小等特點。
1.1 抗惡劣自然環境強
（1）抗地震：直接落地安裝的裝置在抗震方面優點明顯，在一旦發生地震中保持完好的可能性極大，能夠降低地震災害造成的損失。（2）抵抗覆冰和鹽害：裝置由于外露的帶電部位極少，能有效的抵抗覆冰和鹽害。（3）抗高強度光照：全密封結構和優良的散熱性能，能讓裝置抵御更強的光照烈度而不會發生絕緣介質加速老化和容量變化。（4）適用高海拔和晝夜溫差大地區：增加裝置瓷套爬電裕度或遮蔽帶電部位以應對高海拔地區防污要求，采用膨脹器補償溫差引起的油量變化。
1.2 占地面積小
以10kV 6000kvar電容器成套裝置為例，緊湊型集合式高壓并聯電容器裝置占地面積6.67m2；集合式II型電容器裝置占地面積19.2m2。兩種方案相比較，緊湊型集合式高壓并聯電容器裝置的占地面積僅為集合式II型電容器裝置的三分之一。
1.3 運行安全可靠
1.3.1 繼電保護
35kV 60000kvar電容器組，框架結構由于電壓及容量的關系，采用開口三角保護時，得到二次電壓整定值過小，無法達到繼電保護要求，所以采用橋差保護。而緊湊型集合式高壓并聯電容器裝置采用的集合式II型電容器，內部采用大容量元件構成及不采用內熔絲結構，當內部一個元件故障時，整個串聯段退出運行，容量變化極大，裝置采用開口三角繼電保護整定值為3.5V左右，當相間偏差為1.01時，初始不平衡保護整定值為0.8V，遠遠小于開口三角保護的整定值。因此緊湊型集合式高壓并聯電容器裝置即使采用開口三角保護，也同樣保證電容器故障時，快速的退出運行。
1.3.2 壓力保護
電容器、電抗器、放電線圈發生嚴重故障后，釋放大量氣體而會引起內部壓力增高。裝置裝有壓力釋放閥，當內部壓力超過0.05MP時，釋放內部壓力的同時，也可以發出繼電保護信號，使裝置退出運行。
1.3.3 溫度保護
電容器、電抗器裝有油面溫度控制器，當上層油溫超過預設值時，可向主控室發出警報。也可以通過PT100向主控室輸出電阻信號或電流信號，使監控人員可以實時監測裝置的油溫。
1.3.4 防爆防火
裝置采用全封閉結構，油箱外殼由厚度5～20mm的鋼板制成，為了保證油箱機械強度達到標準要求，同時滿足抽真空注油工藝，外部焊有加強筋，加強箱體。保證裝置油箱能承受住0.1MPa負壓及0.06MPa正壓的機械強度，而無損傷及永久性變形。由于箱體結構及完善的保護措施，保證了裝置在任何情況下都不會出現爆炸或者失火現象。
1.4 壽命長
裝置中壽命終結的具體表現為內部絕緣介質絕緣失效。而導致內部絕緣介質絕緣失效的原因主要有溫升過高引起的熱老化、局部放電引起的電老化、油箱及外部構件機械老化。以下將從產品的設計、工藝等方面介紹采用何種措施，確保裝置具有較長的壽命。
1.4.1 產品設計
（1）容器設計。a.采用較低的電場強度，低場強設計是延長電容器使用壽命最有效的方法之一。b.優化元件及芯體設計，達到降低電容器的損耗和改善電場分布。c.增大導體截面積，避免因為通流能力不足引起的發熱。d.增大油隙，避免芯體內部局部溫升過高。（2）電抗器及放電線圈設計。a.原材料采用高品質取向性冷軋硅鋼片，夾件采用高強度非磁性特種鋼。b.獨有的屏蔽技術優化磁場結構。c.線圈恒張力卷繞保證線圈的均勻性，線圈恒壓力干燥保證線圈的一致性。d.采用真空浸漬整體固化技術，損耗和噪音減至最低。e.專有線圈換位技術，防止渦流損耗。（3）裝置結構設計。a.采用全密封油箱結構，避免由于裝置滲漏油，引起外部水分進入箱體內部，破壞電容器絕緣，影響裝置壽命。b.采用進口油量補償裝置，用以補償溫度引起的浸漬劑體積變化，使密封的裝置內部處于充滿浸漬劑的微正壓狀態。
1.4.2 產品工藝
（1）嚴控原材料品質。絕緣介質的介損對裝置溫升有比較顯著的影響，故有必要通過對原材料性能的控制降低裝置溫升。針對裝置所用的原材料，與供應商簽訂專用的技術協議，對原材料性能指標、檢驗監測方法等進行嚴格要求，其中對原材料的介損性能進行了進一步的規定。其次原材料的入廠檢驗適當的增加了抽檢范圍和頻率，確保使用的不同批次原材料性能在較高水平上盡量接近。（2）電容器鋁箔采用折邊工藝。鋁箔采用激光切割工藝，元件卷繞時鋁箔一邊折邊、一邊凸箔，一邊折邊后，邊緣消除毛刺，曲率半徑增大，大大改善邊緣電場畸變，提高元件的局部放電水平，增強耐受過電壓的能力。（3）電容器獨特元件的連接方式。元件采用機械壓接方式，壓接端子為進口的專用端子，具有兩項主要優點：壓接效果可視化，不會發生連接處接觸不良現象；壓接端子經過特殊鈍化處理，不會發生毛刺放電。避免導體之間的連接處不良引起局部發熱。（4）采用獨特的真空浸漬技術降低局放量。真空處理采用三步法，真空干燥、真空注油、熱烘試漏分步進行，處理終點以處理效果來判定不以固定時間來判定，保證達到工藝要求，使工藝過程合理化，科學化。真空干燥過程采用雙抽變壓法先進工藝，注油過程采用爐外單抽單注、加壓浸漬工藝，保證浸漬充分。提高了裝置的局部放電水平。（5）添加進口環氧添加劑降低局放量。絕緣油老化過程中，會產生少量的活性氫離子。在絕緣油中添加進口環氧添加劑，通過活性鍵吸收絕緣油老化產生的活性氫離子，有效的抑制絕緣油絕緣耐力的下降，減少局放的生成。
1.5 安裝方便免維護
（1）裝置采用全封閉結構，絕緣油完全與大氣隔離，整個壽命期內無需油樣檢測。電容器箱壁采用6mm以上的鋼板雙面焊接，壽命期內不會出現任何漏油點。（2）裝置采用一體化設計，外露的帶電部位全部遮蔽，此種布置使得裝置在整個壽命期間內不需要任何維護。對于沒有專業電容器裝置維護人員的企業用戶，免維護是非常適用的。（3）裝置運至現場后，不需要出更多的人力物力來安裝。直接將裝置落在基礎上，電纜接入裝置便可上網運行。
2 結束語
公司幾十年的電力電容器設計、制造的經驗基礎，憑借先進科學的工裝設備和生產工藝，依托對產品技術的深刻研究和全面掌握，以“為客戶提供滿意的產品和服務”為宗旨，不斷的進行產品技術和原材料性能的研究和結合自身設計和制造能力，提高產品性能并滿足客戶的需求。
參考文獻
高壓并聯電容器范文第2篇
關鍵詞：混合氣體絕緣結構集合式高電壓并聯電容器
隨著目前電力需要量的不斷增長和環境保護問題的日趨嚴重，迫切需要難燃、不易污染的輸電設備。充氣集合式高電壓并聯電容器便應運而生。目前在電力電容器市場份額中，充氣集合式高電壓并聯電容器所占比例越來越大，單臺容量也越來越大，這就迫切需要我們研究、開發出性能更好，更能適應市場需求的新產品。西安西電電力電容器有限責任公司于2001年成功地研制了BAMHL11／-7200-1×3W產品，并通過了所有的型式試驗，即將在南寧七一變電站掛網運行。
-7200-1×3W是在以往產品的設計和制造技術基礎上，總結經驗，揚長避短，主要在以下幾個方面進行了改進。
1內部結構
第一臺充氣集合式高電壓并聯電容器產品-2000-1×3W內部結構為：電容器單元立放布置，由于其整臺容量較小，在設計時選用較大容量的電容器單元，使電容器單元數量少，且接線方便，出線簡單。其外形長寬高比為：長∶寬∶高＝1．7∶1∶2．1。由此可見該產品外形協調、美觀。且已于1999年在呼和浩特順利運行。
但通過這幾年的充氣集合式高電壓并聯電容器的研究表明：電容器單元立放布置這種結構在容量較大時，由于電容器單元數量多，致使其接線復雜、出線不方便，且其高度低，占地面積大，故不再適合采用這種結構。
新研制的BAMHL11／-7200-1×3W較產品BFMHL11-2000-1×3W容量增大了2倍多，故不宜采用電容器單元立放結構，本產品把電容器單元分3層臥放布置，電容器單元采用新式內熔絲結構，并合理改進其接線方式和選用可靠的絕緣材料，經過以上改進后，其外形尺寸的長寬高比為長∶寬∶高＝1．4∶1∶1．5，該產品外形美觀、結構協調、占地面積較小。其各項性能指標經國家電力電容器質量監督檢驗中心的測試，均符合要求，其主要試驗結果如下表：
2筋板
產品BFMHL11-2000-1×3W的外形見圖1.
產品外殼上的筋板是用鋼板彎成，單面焊接在箱壁上，在電容器容量較小時，電容器外形尺寸較小，故在額定表壓下外殼變形量也較小，該筋板還兼有散熱作用。因筋內側無法表面處理，在戶外長時間運行以后，容易在筋板的下端生成銹跡、影響其外觀。電容器容量較大時，其外殼表面積較大，這種筋板結構的缺點便更明顯。故經過比較后BAMHL11／-7200-1×3W產品選用10mm×60mm板條為加強筋，兼有散熱功能，板條雙面焊接在箱壁上，所有焊縫均經過打磨和表面處理，這種結構不易生銹，其外形見圖2。經試驗最大變形量為5mm（0．065MPa時），滿足設計要求。
3絕緣氣體的確定
SF6氣體具有良好的電氣特性和化學穩定性，但其價格較貴，且對電場不均勻度較敏感，所以，目前國內外都在研究用SF6的混合氣體來替代純SF6氣體。
研究表明用廉價的N2加入適量的SF6氣體就能使這些常見氣體的電氣強度有很大的提高。我們合理改進絕緣結構設計，便能滿足其電氣性能的要求。
目前已獲工業用N2＋SF6混合氣體采用50％∶50％或60％∶40％，其主要用于高寒地區斷路器的絕緣媒質和滅弧媒質。在BAMHL11／-7200-1×3W產品中我們選用適當比例的體積比，提高了設備的絕緣性能。
4小結
高壓并聯電容器范文第3篇
1、變電站無功補償提高10KV配網線路電壓質量
在變電站，為了保證電網系統無功平衡，在設計上要配置一定容量的無功補償裝置。補償裝置包括并聯電容器、同步調相機、靜止補償器等。在35KV降壓變電站中主要采用無功補償裝置為并聯電容器。并聯電容器一般連接在變電站10KV母線上。主要目的是接近向配電線路前端（靠近變電站的線路）輸送無功，提高配電網的功率因數，同時實現調壓的目的。并聯電容器的容量按變電站主變壓器容量的15%-30%原則配置。
變電站無功補償的原理：利用并聯電容器的投、退改變無功功率在電抗上產生的電壓降的縱向分量的大小，達到調壓目的。
假定高壓母線為無窮大系統，按照母線電壓U1不變。則
如上圖所示：
1）電容器沒有投入時，變壓器低壓側母線電壓U2如下式所示：
U2= （1）
電容器投入時，假定負荷不變，變壓器低壓側母線電壓U2′如下式所示：
U2′= （2）
分析以上兩種情況可以看到:
U2< U2′
即在變電站內部投切并聯電容器，提高10KV配網線路電壓質量有一定的積極作用。
在實際運行中往往采用分組是電容器，在設備銘牌上單組電容器型號如：BAMH 11/ -600-1×3W，分組式電容器如BAMH 11/ -600+600-1×3W。
按照公式（2）分析很容易得出結論：分組式電容器在變電站內無功補償和調壓方面更加靈活。
另外，《渭南電力系統調度規程》明確規定了：變電站電容器投、停的原則為保證變電站10KV母線電壓在10-10.7KV范圍內，投入容量應就地補償無功不向系統到送無功為原則。分組電容器在本站負荷較小時投入一組，負荷較大時全部投入。可見，分組式電容器更適合無功補償、電網電壓調整和電網經濟運行的要求。
2、調整變電站主變器分接頭的方式提高10KV配網網線路電壓的方式
變壓器調壓分為：順調壓、逆調壓和常調壓三種方式。其中：
逆調壓是在高峰負荷時升高電壓，低谷負荷時降低的調壓方式。順調壓是在供電線路不長，負荷變動不大的情況下，高峰負荷時降低電壓，低谷負荷時升高電壓的調壓方式。常調壓是保持電壓為一基本不變的數值的調壓方式。
由于10KV配電線路廣泛采用大樹干、多分支單向輻射性供電方式。高峰負荷時，線路電壓偏低，低谷負荷時線路電壓偏高。所以，對于35KV/10KV降壓變電站大多采用逆調壓的調壓方式，即在高峰負荷時升高電壓，低谷負荷時降低電壓。
變壓器調壓的原理；
設變壓器一次側電壓為U1，二次側電壓為U2，變壓器變比為K。因為：
K=
高峰負荷時，U2降低，要提高電壓，就需要減少變壓器變比K，即減少變壓器一次側線圈匝數，同理，低谷負荷時，U2升高，要降低電壓，就需要增大變壓器變比K，即增加變壓器一次側線圈匝數。
現場運行人員在實際工作中，要按照《變電站現場運行規程》規定，將電容器的投切和變壓器檔位的調整要相互配合，來達到提高10KV配電網線路首端即變電站10KV母線電壓在規定的范圍內，
3、10KV配電線路上裝設高壓并聯電容器
10KV配網線路的特點是：負荷率低，負荷季節性波動大，配電變壓器的平均負荷率低，供電半徑長，無功消耗多，功率因數低，線路損耗大，末端電壓質量差。所以，在10KV配電線路上宜采用分散補償的方式，來提高線路的運行性能，降低電能損耗，提高網絡的電壓質量。
配電線路分散補償，是指把一定容量的高壓并聯電容器安裝在供電距離遠，負荷重、功率因數低的10KV架空線路上。如下圖所示：
圖2
10KV配電線路上利用并聯電容器無功補償來提高電壓質量的原理：
圖3
假定圖3中AB段線路的阻抗為R+jX
（1）線路電容器不投入時，線路末端電壓U2如下式所示：
U2= （3）
（2）線路并聯電容器投入時，線路末端電壓U2′如下式所示：
U2′= （2）
可見并聯電容器后，10KV配網線路的電壓質量有一定程度的提高。
4、10KV配電線路無功補償安裝位置的確定和裝設容量原則
（1）就近補償適應于線路主干線長度超過10KM，超過經濟電流密度運行的中負荷吸納路，電壓質量差的線路；
（2）防止輕載時想電網到送無功，容量選擇以補償局部電網中配電變壓器的空載損耗總值為度。
（3）合理選擇安裝位置。和補償容量
無功補償裝置安裝位置選擇應符合無功就地平衡的原則，盡可能減少主干線上無功電流為目標。補償容量以每個補償點不超過100-150kvar為依據。補償位置遵循2n/(2n+1)規則，每條線路上安裝一處為宜，最多不超過兩處。
在實際運行中，在設備選型方面，要盡可能選擇具有根據電壓質量和負荷變化情況自動投切功能的高壓線路并聯電容器。
高壓并聯電容器范文第4篇
【關鍵詞】電力變電站；電容器組；設計分析；安裝布置
隨著我國電力事業的發展，我國電網規模在逐步擴大，供電公司其變電站的電容器發生故障也越來越多。在電力工程設計時電容器組的安全運行是設計師考慮的重點。近年來，科技發展使得電容器及其同路配套設備質量有很大程度提高，這都為并聯電容器裝置發生故障幾率大大降低，但實際情況并非如此。因為并聯電容器裝置是一個整體系統，系統中的所有元件都安裝正確并不能保證電容器沒有問題。本人由工作經驗得知，接線方式、保護方式和安裝方式是并聯電容器裝置運行中出現最多的問題。本文將對上述問題進行分析討論并提出工程設計時應注意的問題。
1 并聯電容器裝置設計技術原則
在對電容器組出現的大量故障分析表明，電容器裝置設計上存在技術缺陷是導致電容器發生故障的主要原因，以下對電容器裝置接線和保護問題進行了探究。
1.1 電容器組接線
由于三角形接線在技術上存在不安全因素，運行中又發生了大量的電容器爆裂起火事故，早在1985年頒布執行的部頒標準《并聯電容器裝置設計技術規程》規定采用星形接線取代了三角形接線。由于現階段電容器組的電壓等級為65 kV及以下，屬于中性點不接地系統，所以，電容器組的中性點也不接地。星形接線又有單星形和雙星形之分。根據電壓等級和電容器組容量選用。
1.2電容器和電容器組保護
1.2.1單臺電容器保護
電容器保護的任務是在單臺電容器內部元件發生擊穿，其健全元件過電壓在安全值范圍之內，吸收能量不足以引起外殼爆裂前動作，切除故障元件、停運有故障元件的電容器或有故障電容器的電容器組。保護方式有內熔絲、外熔斷器和繼電保護3種方式。電容器內部元件擊穿時，內熔絲動作隔離故障元件，多個元件被隔離后健全元件或單臺電容器過電壓時，不平衡保護動作于跳閘；外熔斷器動作可切除有內部元件故障的電容器：繼電保護動作可切除有電容器內部故障的電容器組。電容器組都是由多臺電容器組合而成，每臺電容器又是由很多電容器元件并聯與串聯后組合構成，運行中個別電容器內部元件擊穿損壞是常有的事，運行中允許電容器個別元件損壞（內熔絲電容器）或一臺電容器損壞，但不應影響電容器組的安全運行，更不能使故障擴大造成電容器爆裂著火等惡性事故。所以，必須設置安全可靠的單臺電容器內部故障保護。
1.2.2電容器組保護
當電容器組中某個單臺電容器發生元件擊穿故障，或電容器缺臺運行，引起正常電容器過電壓達到1.1倍，這時繼電保護應動作，停運整組電容器。保護的基本原理是利用電容器組內部相關的兩部分之間的電容量之差，形成電流差或電壓差構成保護.故稱為不平衡保護，可分為：不平衡電流保護和不平衡電壓保護，所有電容器組均應裝設不平衡保護，根據電容器組的接線方式，可以有不同的選擇.這是電容器保護的重要原則，必須遵循。不平衡保護通常為電容器組短路故障和危及電容器的異常狀態提供主保護。不平衡保護最重要的作用是在故障擴展前將電容器組立即退出運行。
2 設備選擇的有關問題
并聯電容器裝置的設備選擇涉及很多問題，如：斷路器、操作過電壓保護用避雷器、放電線圈、串聯電抗器、電容器和外熔斷器等。本文不準備逐一介紹，以下僅對電容器、過電壓阻尼裝置和串聯電抗器的電抗率予以說明。
2.1 電容器
電容器選型也涉及諸多問題：介質、絕緣油、套管、元件的并聯和串聯、內熔絲和內放電電阻等。本文不去一一闡述，僅說明幾個相關問題。
（1）單臺容量選擇。由于電容器生產的發展，廠家的產品容量，很多已超出了產品標準規定的優選容量系列。原則上說，只要能滿足電容器組的容量組合需要和滿足安全運行條件，單臺容量可以不作限制。但是，從一個地區（或一個單位）準備電容備品考慮，備品型式愈少愈好。同時，要考慮單臺電容器容量與電容器組容量相適應，如10 kV電容器組，容量3 000 kvar，假設選用500 kvar的單臺電容器每相2臺組成電容器組，則單臺容量偏大；但是，如果采用單臺容量50 kvar的電容器，每相將會有20臺并聯，則單臺容量偏小，臺數太多，運行維護麻煩上述2種容量組合都欠妥。如果采用單臺容量100 kvar的電容器，可以采用外熔斷器保護，同時可以滿足缺臺運行條件，對110 kV變電站是比較好的配置；當然，還可以采用334 kvar帶內熔絲的電容器或3相集合式電容器。
（2）內熔絲電容器。工程中采用內熔絲電容器愈來愈多，這種電容器的優點何在？內熔絲反應于1個電容元件擊穿而動作，外熔斷器反應于2個以上內部元件串聯段擊穿而動作；外熔斷器動作分散性大、安裝要求高、易受氣候影響而誤動或拒動；內熔絲無安裝要求，不受氣候影響，動作一致性好；內熔絲動作幾乎可以實現4無過渡過程”開斷，外熔斷器在電容器內部1個串聯元件段擊穿時將長期不動作；內熔絲動作特性按限流熔斷器設計，可以實現“無重擊穿”開斷，外熔斷器屬噴逐式熔斷器，無論是滅弧機理，還是滅弧介質都不如內熔絲理想，容易發生“重擊穿”，造成電容器損壞；內熔絲有“自愈式”保護，延長電容器使用壽命，內熔絲動作后，故障被隔離在1個元件范圍內.引起的相電壓和相電流變化極其微小.單臺電容器容量變化約1%，不影響繼續使用。外熔斷群動作后，單臺電容器故障仍然存在，無法繼續使用，壽命終結；內熔絲對裝置來說不占空間、免安裝免維護。應當注意。內熔絲電容器優點雖然很多，并不是所有電容器都可以裝設內熔絲（前面已說明）。
（3）套管安裝。電容器接線端子與瓷套管之間、瓷套管與箱蓋之間的連接方式有2種：焊接和輥壓式密封連接。后者強度高，漏油率低，優于前者，產品訂貨時應提出要求。
2.2過電壓阻尼裝置
無功補償專業技術人員，研究了各種抑制電容器組操作過電壓的方法，過電壓阻尼裝置已經在工程中應用，并獲得了很好的效果。在串聯電抗器旁并聯過電壓阻尼裝置（主要由電阻器和真空間隙串聯造成），當電容器組操作時，作用在串聯電抗器上的電壓可使真空間隙擊穿放電，將與其串聯的電阻器接入回路，電阻器可消耗電磁振蕩能量，阻尼回路的過渡過程，抑制電容器組的過電壓和過電流。在過渡過程結束后，串聯電抗器恢復穩態電壓，真空間隙可靠滅弧，將電阻器從回路中斷開，避免了功率損耗。采用過電壓阻尼裝置，可降低操作過電壓的陡度和幅值（合閘過電壓一般不超過1.5倍，重擊穿過電壓一般不超過2.2倍），縮短操作渡過程，一般僅維持10～20ms，不再重擊穿。
2.3電抗率
根據最近的調查，在500 kV變電站中35 kV電容器組的電抗率有3種：5%、6%、12%；66 kV電容器組的電抗率只有6%一種。330 kV變電站與500 kV變電站類似。220 kV和110 kV變電站中的電容器組的電抗率比較多，有0.5%、1%、4.5%、5%、6%、12%、13%等多種。電抗率與單臺電容器的額定電壓相關，電抗率選取主要考慮串聯電抗器的作用：當電網背景諧波很小，串聯電抗器僅用于限制合閘涌流時，宜取0.1%～1%。用于抑制諧波，分為下列2種情況：當并聯電容器裝置接人電網處的背景諧波為5次及以上時，宜取4.5%～5%；當背景諧波為3次及以上時，宜取12%，在同一個變電站里，亦可采用4.5%～6%與12%2種電擾率混裝方式（見GB 50227--1995標準第5.5.2.2條款）。
3 電容器組布置
3.1電容器組布置
在電容器組的布置上，要滿足配電裝置的布置要求，盡量使電容器組距離重要設備遠一點，防止發生電容器爆裂起火事故時擴大影響范圍。為了給運行維護創造良好條件，需特別注意。電容器臥式安裝的框架相互之間的距離，應滿足更換故障電容器時，從架子上向一側取出電容器需要的最小距離。電容器臥式安裝可以降低裝置的高度，但為了滿足上述要求，占地面積可能需要增大。
4 結束語
保證并聯電容器裝置安全運行是工程設計的首要任務，除了應選擇質量好的電容器產品和性能好的配套設備，還必須注意無功補償技術的最新發展，以便在工程設計時確定正確合理的技術原則。特別應該注意的是接線方式和保護方式的適用條件、設備選擇時應注意內熔絲電容器和外熔斷器的適用條件、電容器安裝與布置首先應滿足安全要求，其次要有利于運行維護。
參考文獻：
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高壓并聯電容器范文第5篇
[關鍵詞]電容器 電抗器 諧波
中圖分類號：F415 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）16-0051-02
一、前言
電網中的電力負荷如電動機、變壓器等，大部分屬于感性負荷，在運行過程中需向這些設備提供相應的無功功率。為了減少電網電源向感性負荷提供無功功率，降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗，所以需要在電網中安裝并聯電容器等無功補償設備提供感性負荷所消耗的無功功率。但是電網在運行時很多電氣設備和用電設備在運行時都會產生諧波，只不過一般情況下對電網波形影響不大，不會危及正常的供電和用電，但某些情況則不同，如變壓器鐵心飽和、電弧爐煉鋼、大型整流設備，都會對電網帶來嚴重的諧波干擾，不僅會產生大量的高次諧波，而且會使電壓波動、閃變、三相不平衡影響供電質量。另外隨著電力電子技術的廣泛應用與發展，在供電系統中增加了大量的非線性負載，如低壓小容量家用電器和高壓大容量的工業用交、直流變換裝置，引起電網電流、電壓波形發生畸變，從而引起電網的諧波“污染”。這不僅會導致供用電設備本身的安全性降低，而且會嚴重削弱和干擾電網的經濟運行，形成了對電網的“公害”，并且嚴重影響電網無功補償裝置的安全運行。同時并聯電容器在合閘過程中形成的合閘涌流也會對電容器產生很大的危害。在并聯電容器裝置串聯電抗器是抑制高次諧波和限制合閘涌流的有效手段，防止諧波及合閘涌流對電容器造成危害，避免電容器裝置的接入對電網諧波的過度放大和諧振發生。本文著重就串聯電抗器抑制諧波及限制合閘涌流的作用展開分析。
二、電抗器的分類
電氣回路的主要組成部分有電阻、電容和電感。電感具有抑制電流變化的作用，通常把具有電感作用的繞線式的靜止感應裝置稱為電抗器。在電網中采用的電抗器，實際上是一個沒有導磁材料的空心電感線圈。
按結構及冷卻介質電抗器分為：空心式、鐵芯式、干式、油浸式等，例如干式空心電抗器、干式鐵芯電抗器、油浸鐵芯電抗器等。
按接法電抗器分為并聯電抗器和串聯電抗器。
按用途電抗器分為限流電抗器、濾波電抗器、補償電抗器等。
三、電抗器的特性
1.鐵芯電抗器
優點是損耗小，電磁兼容性較好，體積小。缺點是噪聲大、電抗器線性度差、能引起漏磁，局部過熱，易發生磁飽和，燒毀線圈。系統過壓、過流和諧波的影響，致使鐵芯過飽和電抗值急劇下降，抑制諧波的能力下降，抗短路電流能力低。干式鐵芯式電抗器除上述缺點外，還不能在室外運行。
2.干式空芯電抗器
干式空心電抗器結構上不用任何鐵磁性材料，因此，線性度大大優于鐵芯電抗器，具有很強的限制短路電流的能力而且噪音小。但由于沒有鐵芯，繞組中通過單位電流所產生的磁通較小，所以體積較大，同時損耗也要比鐵芯電抗器大。再有空心電抗器附近存在磁導體的話，將使電抗值升高，在正常情況下電抗器的磁通在空氣中形成回路，但安裝場所屋頂、地面、墻壁、圍欄等如有鐵鋼等磁性材料存在，則會在其中引起發熱，因此空心電抗器在安裝時對周圍物體有一定距離要求，同時為避免相鄰兩組電抗器相互影響，同樣也需要保持一定距離。
四、電容器投入時的涌流
無功補償電容器在投運合閘瞬間往往會產生沖擊性合閘涌流，這是因為首次合閘的電容器處于未充電狀態，流入電容器的電流僅受回路阻抗的限制。因該回路接近短路狀態，回路阻抗很小，故而會產生很大沖擊涌流。涌流的頻率很高，幅值比電容器正常工作電流大幾倍到幾十倍。電容器的涌流由工頻部分和高頻部分組成。工頻部分就是電容器中流過的穩態電流，高頻部分為暫態電流。暫態電流的持續時間很短，根據國內多年運行經驗，20倍的涌流對設備不會造成傷害。
在變電站中，為了運行時調節無功功率的方便，將電容器分為幾組并聯聯接。一般各組電容器容量相等，分別經高壓斷路器聯接在母線上。當要求各組電容器全部或部分投入時，應按順序投入。當投入第一組涌流一般不會造成危害；投入第二組時，已帶電的第一組電容器將向第二組電容器充電，產生很大的涌流，比第一組電容器投入時嚴重得多。同理，在投入第三組及更多組時涌流將更大。如果涌流過大可能造成高壓斷路器觸頭熔焊、燒損；涌流產生的電動力可能造成零件損壞，設備絕緣損傷。
五、電抗器對合閘涌流的限制
當在電容器組回路中串聯電抗器后，增大了電路的感抗，使電容器的放電電流減小。可以把合閘涌流抑制在1+電抗率倒數的平方根倍以下。根據國內多年運行經驗，20倍的涌流對設備不會造成傷害。所以通常要求應將涌流限制在電容器額定電流的20倍以下，為了不發生諧波放大，要求串聯電抗器的伏安特性盡量為線性。網絡諧波較小時，采用限制涌流的電抗器；電抗在（0.1%-1%）Xc（Xc為電容器容抗）左右即可將涌流限制在額定電流的10倍以下，以減少電抗器的有功損耗。當需要考慮網絡諧波問題時，串入電抗為6%的電抗器可將涌流限制在5倍左右。串入電抗為12%的電抗器可將涌流限制在3倍左右。有了串聯電抗器，不論是投入單組電容器，或是運行多組，其合閘涌流的危害均不會再成為問題。
六、電網中的諧波及其產生的原因
對于交流電，人們希望的波形是正弦波形，因為這樣可以減少鐵損并提高效率。但是，電網中存在的除基波電壓、電流以外，還因為某些設備和負荷具有非線性特性，從而產生高次諧波分量即為電網諧波。
近年來，由于電力電子技術的迅速發展，非線性用電負荷以及可控硅大量應用，當電力系統中存在某些設備和負荷具有非線性特性時，所加電壓與產生的電流不成線性關系，將會造成電力系統的正弦波形畸變，出現高次諧波，即產生諧波電壓和電流。如換流設備、調壓裝置、電氣化鐵路、電弧爐、家用電器以及各種電子節能控制設備等。這些設備即使供給它理想的正弦波電壓，它們采用的電流也是非線性的電流，這些設備產生的諧波電流會注入電力系統，使系統各處電壓產生諧波分量，對電力網造成污染。同時，諧波電流在網絡的阻抗上產生壓降，使正弦電壓波形發生畸變；另一方面電力系統內并聯電容器的投入往往使母線電壓的畸變加劇，甚至可能發生危險的并聯諧振。
做為諧波源，非線性設備可劃分為：傳統非線性設備，包括變壓器、旋轉電動機以及電弧爐等；現代電力電子非線性設備，包括熒光燈、在工業界和現代辦公設備中廣泛使用的電子控制裝置和開關、電源、晶閘管控制設備等。
通過對國內多個地區變電站進行諧波測試和分析，證明系統中存在的各次高次諧波分量，以3、5、7次諧波分量較大，而且不少變電站在并聯電容器組投入后，母線電壓諧波分量顯著增加。因此，對電容器投入引起的諧波電壓畸變加劇和使電容器過電流問題，應分析它們之間的影響，進而采取有效措施。
七、諧波對電力電容器的危害
為了補償負荷的無功功率，提高功率因數，常在負荷處裝有并聯電容器組。在工頻頻率的情況下，這些電容器的容抗比系統的感抗大得多，不會產生諧振。但是對于諧波頻率而言，系統的感抗大大增加，而容抗大大減小，就可以產生并聯諧振或串聯諧振，使諧波電流放大。
由于容抗與電源頻率成反比，當高次諧波電壓作用于電容器組上時，因高頻率諧波使電容器容抗減小，所以通過電容器內的電流增大；換言之，此時，在基波電流的基礎上又增添了電流諧波分量，這樣波形勢必發生畸變，結果使系統阻抗產生諧波過電壓疊加于原電壓上，造成電壓波形畸變放大。同時，通過電容器組的電流還與其電容量有關，容量愈大，容抗愈小，進而使電流更大，故在投入大容量電容器組時，上述畸變過電壓更為嚴重。諧波過電壓不僅會使系統電流、電壓的波形發生畸變，而且還會造成電容器組的損耗功率增加，導致電容器過負荷、異常發熱、介質材料老化、電容值變化、振動及異常噪聲，最終導致電容器組被燒毀發生事故。同時影響控制、保護、檢測裝置的工作精度及工作可靠性。引起過流保護誤動作、熔斷器熔絲熔斷、電容器組無法合閘等事故或障礙。尤其當電容器組距離諧波較近處，所造成的后果更為嚴重。
八、并聯電容器對諧波的放大
并聯電容器之所以能夠引起諧波放大，在于電容器回路在諧波頻率范圍內呈現容性。在工頻頻率情況下，電容器的容抗比系統感抗大得多，不會產生諧振。但是，對于諧波頻率而言，系統感抗大大增加，而容抗大大減少。電容器的電抗隨著頻率的升高而減小，這使得電容器成為諧波的吸收點。裝有并聯電容器的變電站，當10kV或35kV母線上接有諧波源用戶時，電容器和電源電感有可能結合構成并聯諧振電路。在諧振情況下，諧波被放大，最終的電壓會大大高于電壓的額定值并導致電容器損壞或熔絲熔斷。
九、電抗器對諧波的抑制作用
并聯電容器在一定參數下會對諧波起放大作用，危及電容器本身和附近電氣設備的安全。通過改變電容器組的無功出力可以改變諧振頻率。減少電容器容抗，高次諧波不會被放大。要使容抗減小即增大電容器容量。但是，用增加電容器容量的方法是不合理的，最有效的措施是在電容器回路中串聯電抗器。當電容器回路呈電感性時，電容器回路和系統阻抗并聯分流，可使流入系統的諧波電流減小。當無功補償電容器組接入電網存在有高次諧波時，電容器組對n次諧波的容抗降為，系統感抗對n次諧波的感抗升高為。在電網存在有n此諧波電流時，如果符合=的條件，則將產生n次諧波的諧振現象。其n次諧波電流與基波電流迭加后，使流過電容器的電流驟增，此時產生的過電流必將危及電容器的自身安全。同時，諧波電流在系統阻抗上產生的諧波電壓與電源電壓迭加后產生過電壓，此過電壓也會威脅到電容器的安全運行。
采用并聯電容器進行無功補償構成的電路中，若電容器支路與系統發生并聯諧振，此時，諧振點的諧振次數為：
=
式中：----系統等值諧波短路電抗
----電抗器基波電抗
----電容器基波電抗（/=A，A為電抗率）
從上式看出，串入電抗器電感量越大，則諧波次數越低，因而，可通過串入電抗器電感量的大小來控制并聯諧振點，從而達到避開諧波源中的各次諧波。由此可見，在補償電容器回路中串聯一定電抗率的電抗器，即能有效地避開諧振點。
在電容器接入處電網存在高次諧波時，當諧波次數大于諧振點的諧波次數時，電容器回路阻抗呈感抗，此時諧波電流全部流入電容器回路中，故而電容器對諧波電流不起放大作用。但在諧波次數小于諧振點的諧波次數時，電容器回路阻抗特性呈容抗，此時串聯的電抗器不會起到抑制諧波的作用，反而對諧波電流起到放大作用。為此在電容器回路串聯的電抗器不能任意組合，一定要考慮接入處電網的諧波背景，只有根據諧波背景選擇合適的電抗率的電抗器，才能起到抑制高次諧波的作用。
當補償電容器接入處電網含有多種諧波成分，并且含量都較大時，串聯電抗器電抗率可按下式確定，此時該電容器支路對于較大含量的各次諧波均不會產生較大作用。
XL=a/n2
式中：a---可靠系數（一般取a=1.2----1.5）
---電容器組基波電抗
n-----具有較大含量的最低諧波次數
十、串聯電抗器電抗率的選擇
在電容器組與電抗器的串聯回路中，串聯電抗器的電抗值與電容器組的容抗之比就是改組電容器裝置的電抗率。電抗率是串聯電抗器的重要參數，電抗率大小直接影響著它的作用。選用電抗率要根據它的作用來確定。
1.當電網中諧波含量甚少，裝設串聯電抗器的目的僅為了限制電容器追加投入時的涌流，電抗率可選得比較小，一般為0.1%～1%，在計及回路連接電感影響后，可將合閘涌流限制到允許范圍。在電抗率選取時可根據回路連線的長短確定靠近上限或下限。
2.當電網中存在的諧波不可忽視時，則應考慮利用串聯電抗器抑制諧波。為了確定合理的電抗率，應查明電網中背景諧波含量，以期取得較佳效果。電網中通常存在一個或兩個主諧波，且多個為低次諧波。為了達到抑制諧波的目的，電抗率配置應使電容器接入處綜合諧波阻抗呈感性。通常電抗率應這樣配置：
3.當電網背景諧波為5次及以上時，可配置電抗率4.5～6%。因6%的電抗器有明顯的放大3次諧波作用，因此，在抑制5次及以上諧波，同時有要兼顧減小3次諧波的放大，電抗率可選用4.5%
4.當電網背景諧波為3次及以上時，電抗率配置方案有兩種：全部配12%電抗率或采用4.5%～6%與12%兩種電抗率相結合。采用兩種電抗率進行組合的條件是：電容器組數較多，為了節省投資和減少電抗器消耗的容性無功。
十一、電抗器的安裝位置
根據《并聯電容器裝置設計規范》GB50227-1995規定：串聯電抗器宜裝設于電容器組的中性點側。當裝設于電容器組的電源側時，應校驗動穩定電流和熱穩定電流。
串聯電抗器無論裝在電源側或中性點側，從限制合閘涌流和抑制諧波來說都是一樣的。但是，串聯電抗器裝在中性點側，正常運行串聯電抗器承受的對地電壓低，可不受短路電流的沖擊，對動、熱穩定電流沒有特殊要求，可減少事故，使運行更加安全，而且可采用普通電抗器產品，價格低廉，經濟性強。電抗器裝在電源側時運行條件苛刻，因它承受短路電流的沖擊，對地電壓也高（相對于中性點），因而對動、熱穩定要求高，甚至高強度的加強型電抗器也難于滿足運行要求。
十二、結論
電容器合閘涌流可以通過在電容器組上接入串聯電抗器進行限制。但是，電力系統中，諧波對并聯電容器的運行影響更為突出，高次諧波會導致電容器過電流和過負荷，使電容器發熱、絕緣老化，從而縮短電容器的使用壽命；而并聯電容器也會引起系統諧波阻抗特性的改變和諧波電流的放大，對電容器本身及其附近的電氣設備造成威脅。對諧波的抑制可以在對大容量非線性負荷用戶加強管理的同時采取措施降低諧波源諧波含量，也可以通過在電容器回路中串接電抗率合適的電抗器等來限制系統諧波對并聯電容器的不利影響。在一個變電所中，可按上述方式配置不同電抗率的串聯電抗器。當涉及到一個局部電網的諧波控制時，從技術經濟上優化電抗率配置是一個復雜的系統工程，應列項進行專題研究。由于諧波計算沒有統一意見，所以國家標準、行業標準中尚無具體規定，為了對諧波放大作粗略計算，可參照目前國內的一些諧波專題研究中推薦的公式，以便對設計作出估計，但最終仍需要在工程投運時進行試驗調整，以確保電力系統的安全可靠運行。
參考文獻
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