前言

變電站高壓電力電容器是無功補(bǔ)償?shù)闹饕O(shè)備，相對于其它高壓設(shè)備，其絕緣較為薄弱，在運(yùn)行中容易發(fā)生內(nèi)部故障，不僅影響電容器的可用率，而且增加維護(hù)工作量。變電站高壓電力電容器的運(yùn)行可靠性與電容器的質(zhì)量有關(guān)，同時也與電容器的選型、運(yùn)行狀態(tài)和裝置的設(shè)計(jì)方式密切相關(guān)。

1、電力電容器選用

當(dāng)前投入運(yùn)行的自動補(bǔ)償設(shè)備可按裝置阻抗特性分為兩大類:固定阻抗型和可變阻抗型?？勺冏杩剐?如SVC、STATCOM 等技術(shù)先進(jìn)、響應(yīng)速度快、補(bǔ)償精度高，但因投資較大，用戶特別是電力系統(tǒng)外的一般企業(yè)用戶較少采用。固定阻抗型:如分組電容器自動補(bǔ)償裝置隨著自動控制技術(shù)的發(fā)展，裝置性能顯著提高，亦能夠較好地滿足系統(tǒng)電壓無功自動綜合控制的要求，并且簡單經(jīng)濟(jì)，得到了用戶的廣泛認(rèn)可，是目前變電站10kV無功自動補(bǔ)償?shù)闹饕绞剑?20kV、 110kV 變電站推薦優(yōu)先選用10kV電容器分組電容器自動補(bǔ)償裝置。

220kV、110kV 變電站無功補(bǔ)償設(shè)備優(yōu)先選用框架式電容器組，不用集合式電容器。集合式電容器雖然有著占地空間小、帶電部位外露極少、外殼不帶電等優(yōu)點(diǎn)，但集合式電容器有可能會因內(nèi)部電容單元擊穿而造成三相電容量不平衡，進(jìn)而導(dǎo)致跳閘，且一旦出現(xiàn)故障，整臺停運(yùn)，補(bǔ)償容量損失大，在現(xiàn)場不能更換大箱體內(nèi)的故障電容器,需返廠修理，引起的電容器組停運(yùn)時間較長，對系統(tǒng)電壓影響較大。集合式電容器采用的絕緣油品種繁多，給運(yùn)行維護(hù)帶來很大的不便，補(bǔ)充檢修或滲漏導(dǎo)致的缺油變得非常困難。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，運(yùn)行中的集合式電容器大油箱絕緣擊穿電壓的降低與目前油保護(hù)的方式有很大關(guān)系。集合式電容器普遍使用的是呼吸器，并且是高懸在油枕旁邊，運(yùn)行維護(hù)不方便。因此，從滿足電網(wǎng)安全運(yùn)行的角度看，變電站無功補(bǔ)償設(shè)備應(yīng)優(yōu)先選用框架式電容器組。

2、電容器等容分組和不等容分組

自動跟蹤補(bǔ)償把一定容量的電容器分成多組，自動跟蹤負(fù)荷的變化投切電容器組數(shù)來調(diào)整投入電容的容量,盡可能的使無功隨時平衡。很顯然分組的多少，投入電容器的容量變化梯度大小影響跟蹤效果。分組越多，容量變化梯度越小跟蹤效果越好，補(bǔ)償精度越高。電容器的分組有等容分組和比容分組兩種。等容分組就是把一定容量的電容器Q平均分成多組,每組的容量就是電容器的調(diào)整容量變化梯度，大小為Q/n,組數(shù)就是調(diào)整的級數(shù)。以等容分組5組為例，變化梯度為Q/5，調(diào)整級數(shù)共5級。

不等容分組是把一定容量的電容器按一定的比例分組，然后各比值容量組合，組合出多級等梯度可調(diào)變化容量。不等容分組分為等比分組和差比分組兩種。以差比分組3組為例，分組時比例通常為1:2:4，變化梯度為0/7,調(diào)整級數(shù)共7級。

投切有等容分組和不等容分組的比較:

2.1等容分組的分組數(shù)就是電容器投切的級數(shù)，比容分組的分組數(shù)通過組合可以組合出較多的級數(shù)。

2.2等容分組投切電容器是連續(xù)遞增或連續(xù)遞減，對電網(wǎng)沖擊小;比容分組投切電容器是不連續(xù)的有間斷，對電網(wǎng)沖擊大，容易造成電壓波動。

2.3等容分組投切電容器可以循環(huán)投切（先投先切）開關(guān)和電容器均衡使用，比容分組投切電容器只能按組合規(guī)律投切，開關(guān)和電容器不能均衡使用。

2.4兩種分組方式相比較，同樣條件下等容分組投切電容器次數(shù)少，比容分組投切電容器次數(shù)多開關(guān)動較頻繁。

綜.上所述，比容分組雖然能用較少的分組獲得較多的投切級數(shù)，但開關(guān)和電容器的故障率遠(yuǎn)高于等容分組的裝置，而且投切電容器時電壓波動大。因此，220kV、 110kV變電站優(yōu)先選用電容器等容分組。

3、內(nèi)熔絲與外熔絲

內(nèi)熔絲是內(nèi)熔絲電容器的限流裝置。每一個電容器元件都串聯(lián)一個內(nèi)熔絲，當(dāng)任一元件發(fā)生故障引起短路時,與其串聯(lián)的熔絲動作，使此元件瞬間及時與線路脫離，電容器減少一只元件，其相應(yīng)的電容變化很小，只有2%，可以忽略不計(jì)，并且其它電容器上的過電壓增量非常小，故不會對系統(tǒng)造成影響。同時也避免了經(jīng)常更換電容器之苦，降低運(yùn)行和維護(hù)成本。由于電容器內(nèi)部有內(nèi)熔絲隔離層，故不會發(fā)生內(nèi)熔絲群爆現(xiàn)象。采用內(nèi)熔絲技術(shù)可使電容器單臺容量做得很大，從而使電容器組更加緊湊，占地面積減小。

內(nèi)熔絲電容器 外熔絲電容器

外熔絲是單臺電容器內(nèi)部元件短路故障(包括引線對外殼的短路故障)的保護(hù)器件。一只元件損壞短路整個并聯(lián)段。由公式I=UwC可知，當(dāng)電容量(C)增大時，電流(1)隨之增大，直到外熔絲斷開，一旦外熔絲斷開，電容量損失大。電容器組裝設(shè)外熔絲，從運(yùn)行情況的統(tǒng)計(jì)，外熔絲非常容易被腐蝕，并且很容易誤動，質(zhì)量和性能存在不穩(wěn)定的問題;新安裝的熔斷器安裝角度和熔絲拉緊度不易控制，受施工質(zhì)量影響較大。而且當(dāng)電容器組每相(臂)的串聯(lián)段數(shù)等于或大于3時，外熔絲不能可靠保護(hù)內(nèi)部元件故障(包括極對殼故障)。

綜.上所述，220kV、110kV變電站電容器優(yōu)先選用內(nèi)熔絲作為電容器的保護(hù)器件。

4、電容器額定電壓的選擇和運(yùn)行電壓控制

在并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)中，正確地選擇電容器的額定電壓十分重要。并聯(lián)電容器額定電壓的安全裕度若取值過大，就會出現(xiàn)過大的容量虧損;額定電壓取值過小，則容易發(fā)生故障。為達(dá)到經(jīng)濟(jì)和安全運(yùn)行的目的，選擇并聯(lián)電容器額定電壓應(yīng)考慮下列因素:

a)并聯(lián)電容接入電網(wǎng)處的實(shí)際運(yùn)行電壓，盡可能使電容器的額定容量得到充分利用，不應(yīng)過載運(yùn)行;

b)并聯(lián)電容器在運(yùn)行中承受的長期工頻過電壓應(yīng)不大于電容器額定電壓的1.1倍，持續(xù)運(yùn)行電壓不大于電容器額定電壓的1. 05倍;

c)接入串聯(lián)電抗器后會引起并聯(lián)電容器運(yùn)行電壓升高,但不造成對電容器絕緣的危害。應(yīng)考慮接入串聯(lián)電抗器后升高的問題。合理選擇電容器的額定電壓。

5、結(jié)語

提高電力電容器運(yùn)行可靠性需要選用品質(zhì)良好的電容器產(chǎn)品，同時還應(yīng)注意電容器的選型、設(shè)計(jì)、運(yùn)行電壓控制等影響電力電容器安全運(yùn)行的因素，采取有效的預(yù)防措施和方法，以保障電力系統(tǒng)設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。