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并联补偿电容器的应用并联补偿电容器的应用 西安供电公司西安供电公司 1【内容提要内容提要】本章节主要介绍了并联电容器基础知识、并本章节主要介绍了并联电容器基础知识、并联电容器基本原理及构造、高压并联电容器组常联电容器基本原理及构造、高压并联电容器组常规设计及安装、高压并联电容器运行问题、高压规设计及安装、高压并联电容器运行问题、高压并联电容器组配套设备、并联电容器的阶梯补偿、并联电容器组配套设备、并联电容器的阶梯补偿、高压并联电容器的运行管理等内容。高压并联电容器的运行管理等内容。温温馨馨提提示示 2 第一节第一节 并联电容器基础知识并联电容器基础知识 一、并联电容器的作用一、并联电容器的作用 并联电容器是一种无功补偿设备。通常并联电容器是一种无功补偿设备。通常（集中补偿式）接在变电站的低压母线上，其（集中补偿式）接在变电站的低压母线上，其主要作用是补偿系统的无功功率，提高功率因主要作用是补偿系统的无功功率，提高功率因数，从而降低电能损耗、提高电压质量和设备数，从而降低电能损耗、提高电压质量和设备利用率。常与有载调压变压器配合使用。利用率。常与有载调压变压器配合使用。3 二、并联电容器的分类二、并联电容器的分类 按照电压按照电压等级等级 低压并联电容器低压并联电容器 高压并联电容器高压并联电容器 第一节第一节 并联电容器基础知识并联电容器基础知识 4（二）高压并联电容器分类（二）高压并联电容器分类（6种）种）壳式单元电容器 箱式高压并联电容器 集合式高压并联电容器 充气式集合并联电容器 自愈式电容器 静止型动态无功功率补偿装置（SVC）第一节第一节 并联电容器基础知识并联电容器基础知识 5 三、并联电容器型号表达式及含义三、并联电容器型号表达式及含义 W W-户外型，户外型，G G-高原型，户内型无字母高原型，户内型无字母 1 1-单相，单相，3 3-三相三相 额定容量额定容量，KvarKvar 额定电压额定电压，KVKV；分子表示线电压；分子表示线电压，分数分数值表示相电压值表示相电压 设计序号，可略去设计序号，可略去 M M-全膜介质全膜介质，MJMJ-金属化膜金属化膜，MHMH-集合式集合式，F F-膜纸复合介质膜纸复合介质 A A-苄基甲苯，苄基甲苯，B B-异丙基联苯，异丙基联苯，F F-二芳基二芳基乙烷，乙烷，G G-硅油，硅油，W W-烷基苯烷基苯 B B-并联电容器并联电容器 第一节第一节 并联电容器基础知识并联电容器基础知识 6 铭牌参数：电容器名称、型号、额定频率，HZ、额定电压，KV、额定电流，A、额定容量，kavr、实测电容量，uF、内部元件串并联数、重量，kg、环境温度类别（例如：-40/A）；内部有放电元件，以符号“”表示、内部有熔丝的，以符号“”表示、编号、出厂年月、制造厂家。额定值：1.额定电压（KV）一般宜选择以下额定电压（kV）：6.3/3、6.6/3、7.2/3、10.5/3、11/3、12/3、11、12、20、21、22、24、38.5/3、40.5/3。也可根据实际需要选用其他额定电压。2.额定容量（kvar）一般宜选择以下额定容量（kvar）：（25）、50、100、200、334、1000、1200、1500、1667、1800。也可根据实际需要选用其他额定容量。四、高压并联电容器额定值及铭牌参数四、高压并联电容器额定值及铭牌参数 第一节第一节 并联电容器基础知识并联电容器基础知识 7 第二节第二节 并联电容器基本原理及构造并联电容器基本原理及构造 一、并联电容器的基本原理一、并联电容器的基本原理 电容器的电容（F）：并联电容器的容量(kvar)：电容器的损耗功率（W）：dAC3210f2CUQtan10f232CUP8 二、并联电容器的结构二、并联电容器的结构 并联电容器主要由芯子、外壳、出线结构进行装配，经过真空干燥浸渍处理和密封即成电容器。9 第二节第二节 并联电容器基本原理及构造并联电容器基本原理及构造 第三节第三节 高压并联电容器组常规设计高压并联电容器组常规设计 10 一、并联电容器容量的确定一、并联电容器容量的确定 国家电网公司所属的各级电网企业、并网运行的发电企业、电力用户在配置无功补偿设备时均应严格按照Q/GDW212-2008国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则进行配置。具体配置详见第一章。第三节第三节 高压并联电容器组常规设计高压并联电容器组常规设计 投切装置投切装置 断路器断路器 隔离开关等隔离开关等 控制、测量、控制、测量、保护装置保护装置 包括并联电容器、串联电抗器、过电压保护装置包括并联电容器、串联电抗器、过电压保护装置、放电装置、单台电容器保护熔断器、氧化锌避、放电装置、单台电容器保护熔断器、氧化锌避雷器、接地刀闸、构架等雷器、接地刀闸、构架等 电压、电流变比设备，测量仪表、继电电压、电流变比设备，测量仪表、继电器保护、自动控制装置器保护、自动控制装置 （一）并联电容器的组成元件（一）并联电容器的组成元件 主功能装置主功能装置 11 二、并联电容器装置组件二、并联电容器装置组件 12 第三节第三节 高压并联电容器组常规设计高压并联电容器组常规设计 电容器组接线方式有星形接线和三角形。实际运行经验表明，三角形接线的电容器组其损坏率远高于星形接线，爆炸起火的事故大多发生在三角形接线的电容器组。这是因为三角形接线的电容器组当电容器发生极间击穿时，会造成电源的相间短路，较大的短路电流流过故障电容器会造成较大的冲击波而使电容器外壳爆破而起火。而星形接线电容器组，当电容器极间发生击穿不会形成相间短路。即使发生电容器的极间击穿，其故障电流只有电容器组相电流的3倍，比起相间短路时故障电流要小得多。因此，目前高压并联电容器组接线只采用星形接线。三、并联电容器接线方式三、并联电容器接线方式 13 第三节第三节 高压并联电容器组常规设计高压并联电容器组常规设计 14 第三节第三节 高压并联电容器组常规设计高压并联电容器组常规设计 15 第三节第三节 高压并联电容器组常规设计高压并联电容器组常规设计（二二）串联电抗器的选择布置：串联电抗器的选择布置：串联电抗器的电抗率即每相额定感抗串联电抗器的电抗率即每相额定感抗与额定容抗百分比与额定容抗百分比（%）。电抗器的接线位置是干式空心串联电抗器宜电抗器的接线位置是干式空心串联电抗器宜接在装置电源侧；铁心串联电抗器宜接在中性点侧接在装置电源侧；铁心串联电抗器宜接在中性点侧。五、并联电容器及配套装置安装五、并联电容器及配套装置安装 电抗器的布置方式电抗器的布置方式 干式空心串联电抗器的布置推荐水平安装，干式空心串联电抗器的布置推荐水平安装，应避免三相叠装应避免三相叠装 布置空心电抗器时，要避开继电保护和微机布置空心电抗器时，要避开继电保护和微机室。空心电抗器周边墙体的金属结构件及地室。空心电抗器周边墙体的金属结构件及地下接地体均不得呈金属闭合环路状态，避免下接地体均不得呈金属闭合环路状态，避免电抗器损坏。电抗器损坏。干式空心串联电抗器的电源引入线，应软连干式空心串联电抗器的电源引入线，应软连接。接。16 第三节第三节 高压并联电容器组常规设计高压并联电容器组常规设计 第四节第四节 高压并联电容器运行问题高压并联电容器运行问题 一、电压对电容器的影响一、电压对电容器的影响（一）电压对电容器的影响（一）电压对电容器的影响 运行电压过高，会使电容器过负荷发热量增加，绝缘加速老化，导致损坏或缩短使用寿命，反之，如果运行电压过低，会影响电容器无功出力是不经济的。因此，在日常运行中要加强电压监视，控制好运行电压。（二）电容器的最高工作电压（二）电容器的最高工作电压 电容器额定电压选择电容器额定电压选择应考虑应考虑:电网处的运行电压、运行中承受的长期工频过电压、串联电抗器引起的运行电压升高。电容器组的投入而引起的母线电压升高、谐波引起的电容器端电压升高、一相中电容器串联段之间的电容器偏差引起电压升高、外熔丝熔断引起的电容器缺台运行、星形接线中性点不接地电容器组三相电容不平衡引起的中性点电位偏移导致电容器电压升高。17 电网运行电压的允许范围：满足GB12325-1990电能质量供电电压允许偏差的规定。电容器允许过电压：按右表要求。电容器额定电压与电网运行电压的关系：国标规定电容器额定电压应不低于该电容器所要接入电网的最高运行电压，还需考虑接入电容器后所引起的电压升高。因此，所选的电容器额定电压应略高于电网额定电压。一、电压对电容器的影响一、电压对电容器的影响 电容器和电容器元件的工频稳态过电压和相应的运行时电容器和电容器元件的工频稳态过电压和相应的运行时间间 工频过电压倍数 持续时间 说明 1.05 连续 1.10 每24h中8h 1.15 每24h中30min 系统电压调整与波动 1.20 5min 轻荷载时电压升高 1.30 1min 3标准对电容器运行电压的要求标准对电容器运行电压的要求 18 第四节第四节 高压并联电容器运行问题高压并联电容器运行问题 二、电流对电容器的影响二、电流对电容器的影响 国家标准规定电容器应能在有效值为1.3In的稳定电流下运行。在实际的供电网络中，运行电压的升高和电源电压中的谐波往往是同时存在的。如果要求电容器的实际无功功率不超过额定无功功率的l35倍，则允许运行电压升高和允许某次谐波分量的大小两者之间是互相限制的。若运行电压太高，可调整变压器分接头或在电压过高时将电容器退出运行，如电流增大，却没有伴随电压增高时，说明存在高次谐波电流，应采取限制谐波的措施，如大功率整流器近旁安装交流滤波器，整流装置多极化。当谐波源影响到电容器安全运行时，可在电容器回路中装串联电抗器。19 第四节第四节 高压并联电容器运行问题高压并联电容器运行问题 三、温度对电容器的影响三、温度对电容器的影响 电容器和大部份其他电气设备（变压器、发电机）不同，它通常都在满负荷下较长时间运行的，而其他电气设备则负荷随时变化，温升也随之增高或降低，因此电容器是不能从日负荷变化而使平均温升较低的特性中得到好处。另一方面电容器的绝缘介质又在较高场强下运行。如长时间在高场强和高温下运行将导致电容器逐渐劣化、介质击穿、或因介质损耗的增加，热平衡破坏造成热击穿缩短使用寿命，因此电容器制造设计的运行温升较其他电气设备的温升要低些。20 第四节第四节 高压并联电容器运行问题高压并联电容器运行问题 电容器组在投入时会出现涌流，涌流的频率较高，可达几百到几千赫，幅值比电容器正常工作电流大几倍到几十倍，但持续时间很短，小于20ms。涌流过大可能造成高压断路器触头熔焊、烧损；涌流产生的电动力可能会使零件损坏；也可能给电流互感器和串联电抗器造成绝缘损伤。电容器涌流由工频部分和高频部分组成。限制涌流的有效措施是在电容器组上串联合适的电抗器。四、合闸涌流问题四、合闸涌流问题 21 第四节第四节 高压并联电容器运行问题高压并联电容器运行问题 第五节第五节 高压并联电容器装置设备选型高压并联电容器装置设备选型 22 一、使用阶梯补偿电容器的意义一、使用阶梯补偿电容器的意义 根据电力系统电压和无功电力技术导则 SD325-1989第5.7之规定，110KV变电站无功补偿设备的配置容量可按变电站变压器容量的10%-30%配置。但是为了节省占地面积和减少投资，造成无功补偿的支路较少，有效补偿的接梯性过大。在轻负荷情况下，需要补偿的无功容量减小，但由于补偿电容器的组的容量偏大，电容器投入后出现过补，切除后系统又缺少无功，造成电容器开关频繁投切，影响电网安全运行。为此供电单位和厂家协商制造出抽头式集合电容器，从抽头上运行，以满足轻负荷时无功的需要。第六节第六节 并联电容器的阶梯补偿并联电容器的阶梯补偿 23 二、阶梯补偿电容器接线方式二、阶梯补偿电容器接线方式 第六节第六节 并联电容器的阶梯补偿并联电容器的阶梯补偿 容器组一次接线图容器组一次接线图 X1 X2 C1 C2 G1 G2 当隔离刀闸G1、G2断开时，电抗器X1、X2与电容器C1串联运行，投入容量为半容量，