知識｜電容補償柜補償原理及特點

知識｜電容補償柜補償原理及特點
2016-07-13
電容器在原理上相當(dāng)于產(chǎn)生容性無功電流的發(fā)電機。其無功補償?shù)脑硎前?br/>具有容性功率負(fù)荷的裝置和感性功率負(fù)荷并聯(lián)在同一電容器上,能量在兩種負(fù)荷
間相互轉(zhuǎn)換。這樣,電網(wǎng)中的變壓器和輸電線路的負(fù)荷降低,從而輸出有功能力增
加。在輸出一定有功功率的情況下,供電系統(tǒng)的損耗降低。比較起來電容器是減
輕變壓器、供電系統(tǒng)和 工業(yè) 配電負(fù)荷的最簡便、最經(jīng)濟的方法。因此,電容器
作為電力系統(tǒng)的無功補償勢在必行。當(dāng)前,采用并聯(lián)電容器作為無功補償裝置已
經(jīng)非常普遍。
1.優(yōu)點
電力電容器無功補償裝置具有安裝方便,安裝地點增減方便;有功損耗小(僅為額
定容量的0.4 %左右);建設(shè)周期短;投資小;無旋轉(zhuǎn)部件,運行維護簡便;個別電容
器組損壞,不影響整個電容器組運行等優(yōu)點。2.缺點
電力電容器無功補償裝置的缺點有:只能進行有級調(diào)節(jié),不能進行平滑調(diào)節(jié);通風(fēng)
不良,一旦電容器運行溫度高于70 ℃時,易發(fā)生膨脹爆炸;電壓特性不好,對短
路穩(wěn)定性差,切除后有殘余電荷;無功補償精度低,易影響補償效果;補償電容器
的運行管理困難及電容器安全運行的問題未受到重視等。
1.高壓分散補償
高壓分散補償實際就是在單臺變壓器高壓側(cè)安裝的,用以改善電源電壓質(zhì)量的無
功補償電容器。其主要用于城市高壓配電中。
2.高壓集中補償
高壓集中補償是指將電容器裝于變電站或用戶降壓變電站6 kV～10 kV高壓母線
的補償方式;電容器也可裝設(shè)于用戶總配電室低壓母線,適用于負(fù)荷較集中、離配
電母線較近、補償容量較大的場所,用戶本身又有一定的高壓負(fù)荷時,可減少對電
力系統(tǒng)無功的消耗并起到一定的補償作用。其優(yōu)點是易于實行自動投切,可合理
地提高用戶的功率因素,利用率高,投資較少,便于維護,調(diào)節(jié)方便可避免過補,改
善電壓質(zhì)量。但這種補償方式的補償經(jīng)濟效益較差。
3.低壓分散補償
低壓分散補償就是根據(jù)個別用電設(shè)備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器
組分散地安裝在用電設(shè)備附近,以補償安裝部位前邊的所有高低壓線路和變壓器
的無功功率。其優(yōu)點是用電設(shè)備運行時,無功補償投入,用電設(shè)備停運時,補償設(shè)
備也退出,可減少配電網(wǎng)和變壓器中的無功流動從而減少有功損耗;可減少線路
的導(dǎo)線截面及變壓器的容量,占位小。缺點是利用率低、投資大,對變速運行,正
反向運行,點動、堵轉(zhuǎn)、反接制動的電機則不適應(yīng)。
4.低壓集中補償
低壓集中補償是指將低壓電容器通過低壓開關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè),以無
功補償投切裝置作為控制保護裝置,根據(jù)低壓母線上的無功符合而直接控制電容
器的投切。電容器的投切是整組進行,做不到平滑的調(diào)節(jié)。低壓補償?shù)膬?yōu)點:接線
簡單、運行維護工作量小,使無功就地平衡,從而提高配變利用率,降低網(wǎng)損,具有
較高的經(jīng)濟性,是目前無功補償中常用的手段之一。無功補償容量宜按無功功率曲線或無功補償計算方法確定,其計算公式如
下:
QC=p(tgφ1-tgφ2)或是QC=pqc(1)
式中:Qc:補償電容器容量;
P:負(fù)荷有功功率;
COSφ1:補償前負(fù)荷功率因數(shù);
COSφ2:補償后負(fù)荷功率因數(shù);
qc:無功功率補償率,kvar/kw。
1.允許運行電流
正常運行時,電容器應(yīng)在額定電流下運行,最大運行電流不得超過額定電流的
1.3倍,三相電流差不超過5%。
2.允許運行電壓
電容器對電壓十分敏感,因電容器的損耗與電壓平方成正比,過電壓會使電容器
發(fā)熱嚴(yán)重,電容器絕緣會加速老化,壽命縮短,甚至電擊穿。因此,電容器裝置應(yīng)在
額定電壓下運行,一般不宜超過額定電壓的1.05倍,最高運行電壓不宜超過額定
電壓的1.1倍。當(dāng)母線超過1.1倍額定電壓時,須采取降溫措施。
3.諧波問題
由于電容器回路是一個LC電路,對于某些諧波容易產(chǎn)生諧振,易造成高次諧波,
使電流增加和電壓升高。且諧波的這種電流對電容器非常有害,極容易使電容器
擊穿引起相間短路。因此,當(dāng)電容器在正常工作時,在必要時可在電容器上串聯(lián)適
當(dāng)?shù)母锌怪档碾娍蛊?以限制諧波電流。
4.繼電保護問題
繼電保護主要由繼電保護成套裝置實現(xiàn),目前國內(nèi)幾個知名電氣廠家生產(chǎn)的繼電
保護裝置技術(shù)都已經(jīng)非常成熟,安全穩(wěn)定、功能強大。繼電保護裝置可以有效的
切除故障電容器,是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要手段。
主要的電容器繼電保護措施有:①三段式過流保護；②為防止系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)過壓造成
電容器損壞而設(shè)置的過電壓保護；③為避免系統(tǒng)電源短暫停投引起電容器瞬時重
合造成的過電壓損壞而設(shè)置的低電壓保護；④反映電容器組中電容器的內(nèi)部擊穿
故障而配置的不平衡電壓保護、不平衡電流保護或三相差電壓保護。5.合閘問題
電容器組禁止帶電重合閘。主要是因電容器放電需要一定時間,當(dāng)電容器組的開
關(guān)跳閘后,如果馬上重合閘,電容器是來不及放電的,在電容器中就可能殘存著與
重合閘電壓極性相反的電荷,這將使合閘瞬間產(chǎn)生很大的沖擊電流,從而造成電
容器外殼膨脹、噴油甚至爆炸。所以,電容器組再次合閘時,必須在斷路器斷開3
min之后才可進行。因此,電容器不允許裝設(shè)自動重合閘裝置,相反應(yīng)裝設(shè)無壓釋
放自動跳閘裝置。
一些終端變電站往往配置有備用電源自動投切裝置,裝置動作將故障電源切除,
然后經(jīng)過短暫延時投入備用電源,在這個過程中,如果電容器組有低壓自投切功
能,那么電容器組將在短時間內(nèi)再次合上,這就會發(fā)生以上所說的故障。所以,安
裝有備用電源自動投切裝置的系統(tǒng)與電容器組的投切問題,應(yīng)值得充分的重
視。
6.允許運行溫度
電容器正常工作時,其周圍額定環(huán)境溫度一般為40 ℃～-25 ℃;其內(nèi)部介質(zhì)的
溫度應(yīng)低于65 ℃,最高不得超過70 ℃,否則會引起熱擊穿,或是引起鼓肚現(xiàn)象。
電容器外殼的溫度是在介質(zhì)溫度與環(huán)境溫度之間,不應(yīng)超過55 ℃。因此,應(yīng)保持
電容器室內(nèi)通風(fēng)良好,確保其運行溫度不超過允許值。
7.運行中的放電聲問題
電容器在運行時,一般是沒有聲音的,但在某些情況下,其在運行時也會存在放電
聲的問題。如電容器的套管露天放置時間過長時,一旦雨水進入兩層套管之間,
加上電壓后,就有可能產(chǎn)生放電聲;當(dāng)電容器內(nèi)缺油時,易使其套管的下端露出油
面,這時就有可能發(fā)出放電聲;當(dāng)電容器內(nèi)部若有虛焊或脫焊,則會在油內(nèi)閃絡(luò)放
電;當(dāng)電容器的芯子與外殼接觸不良時,會出現(xiàn)浮動電壓,引起放電聲。
一旦出現(xiàn)以上幾種出現(xiàn)放電聲狀況,應(yīng)針對每種情況做出處理,即其處理方法依
次為:將電容器停運并放電后把外套管卸出,擦干重新裝好;添加同種規(guī)格的電容
器油;如放電聲不止,應(yīng)拆開修理;將電容器停運并放電后進行處理,使其芯子和
外殼接觸好。
8.爆炸問題
電容器在運行過程中,如出現(xiàn)電容器內(nèi)部元件擊穿、電容器對外殼絕緣損壞、密
封不良和漏油、鼓肚和內(nèi)部游離、鼓肚和內(nèi)部游離、帶電荷合閘或是溫度過高、
通風(fēng)不良、運行電壓過高、諧波分量過大、操作過電壓等情況,都有可能引起電
容器損壞爆炸。為預(yù)防電容器爆炸事故,正常情況下,可根據(jù)每組相電容器通過的
電流量的大小,按1.5倍～2倍,配以快速熔斷器,若電容被擊穿,則快速熔斷器會