DQZHAN技術(shù)訊：電力電容器的保護(hù)與選型
1、電力電容器的保護(hù)與選型
? 電力電容器的特點(diǎn)是工作場強(qiáng)高、基板面積大，在電力系統(tǒng)中得到廣泛的使用。
? 在實(shí)際運(yùn)行中，電力電容器的個(gè)別單元或者個(gè)別元件在內(nèi)外因素的作用下發(fā)生故障擊穿是難以避免的。為了防止的事故的擴(kuò)大，保證正常運(yùn)行的電容器中的完好單元和完好元件能夠繼續(xù)運(yùn)行，有必要及時(shí)將這些擊穿的元件或者故障單元從正在運(yùn)行的單元或電容器組中切除。
? 上述要求通?？梢酝ㄟ^在電容器單元內(nèi)部設(shè)置內(nèi)熔絲保護(hù)或者外部設(shè)置外熔絲保護(hù)來實(shí)現(xiàn)。為了確保電力電容器在電力系統(tǒng)的**運(yùn)行，正確、可靠的熔絲保護(hù)是十分重要的。
? 在此和大家一起分析探討電力電容器熔絲保護(hù)的原理和動(dòng)作過程，供大家參考。
本文轉(zhuǎn)載自“亞洲電能質(zhì)量聯(lián)盟”ID：APQI20080919，作者：張永康 ，轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者。
內(nèi)熔絲電力電容器內(nèi)部接線方式
圖a的形式不宜采用
下面以圖b所示的內(nèi)熔絲電容器進(jìn)行分析
內(nèi)熔絲電力電容器內(nèi)部接線方式
下圖為正常運(yùn)行的內(nèi)熔絲電容器單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，定義為C1：
P為內(nèi)部電容元件并聯(lián)數(shù)
R為內(nèi)部電容元件串聯(lián)數(shù)
每只電容器元件的電容量為C
正常情況下電容器單元總電容:
電容器單元中在同一并聯(lián)支路有m個(gè)電容器元件擊穿其內(nèi)熔絲熔斷開路時(shí)如左圖所示，定義為C2：
雙星形接法接入電力系統(tǒng)的電容器組示意圖
圖中S、T分別為接入電力系統(tǒng)的電容器組
在每相單個(gè)分支的電容器單元的串并聯(lián)數(shù)
在已知P、R、m、T、S的情況下可以求出KC。
表1為ASA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電容器內(nèi)熔絲過電流與熔斷時(shí)間之間對應(yīng)關(guān)系的特性數(shù)據(jù)。
可以看出，當(dāng)過電流倍數(shù)大于1.5倍時(shí)，熔絲的壽命就非常短了，可能引發(fā)快速連鎖熔斷。實(shí)際運(yùn)行中考慮電容器單元各元件參數(shù)的不均勻以及系統(tǒng)電壓的波動(dòng)等因素，我們要求當(dāng)過電流倍數(shù)大于1.33倍時(shí)，對應(yīng)的中性點(diǎn)不平衡保護(hù)裝置應(yīng)該動(dòng)作。
下面以某35kV濾波裝置為例說明過電壓的計(jì)算以及不平衡保護(hù)裝置的整定方法。
各濾波裝置的技術(shù)參數(shù)如表2所示
上表的參數(shù)結(jié)合上面推導(dǎo)的公式，可以得到電容器內(nèi)部過電壓KC表3
則故障相的諧振頻率比正常相提高了1%。
? 一般濾波回路的自然諧振頻率設(shè)定為諧波頻率的97%左右，所以頻率升高1%不會發(fā)生失諧而引起諧波放大等嚴(yán)重后果。
? 假如電容器不是接在35(或者33)kV供配電系統(tǒng)，而是在10kV、6kV及3kV供配電系統(tǒng)，情況又是如何呢?
? 下面以10kV系統(tǒng)為例闡述，10kV系統(tǒng)的相電壓為5.77kV，所以10kV系統(tǒng)濾波回路的電容器都是單串的，由于補(bǔ)償容量不大，電容器單元并聯(lián)也不大。
? 設(shè)每相并聯(lián)2個(gè)，電容器單元內(nèi)部4串10并，電容器單元以單串2并的方式接入電力系統(tǒng)，正常的電容器單元電容量C1=2.5C，每相電容量C相=5C;那么當(dāng)m=3時(shí)，故障電容器單元電容量C2=70/31=2.26C，則故障相電容器的容量C相故障=4.76C。
? 在這種情況下，濾波回路該相的諧振頻率提高了2.5%，如果是單串單并的話，諧振頻率提高了5%，加上系統(tǒng)頻率的偏差以及電容器受溫度等影響自然發(fā)生的電容量偏差，很有可能出現(xiàn)諧振頻率大于系統(tǒng)頻率(例如，250Hz濾波回路的諧振頻率大于250Hz)，從而發(fā)生失諧，使諧波濾波回路蛻變?yōu)橹C波放大裝置。
? 在實(shí)際情況中，10kV尤其是10kV以下的供配電系統(tǒng)中，由于補(bǔ)償容量的限制，電力電容器內(nèi)部的電容器元件數(shù)往往少于20個(gè)，在這種情況下，個(gè)別電容器元件的擊穿極有可能會引起對應(yīng)濾波回路的失諧。
? 為此，在10kV及以下的供配電系統(tǒng)中，我們原則上不建議采用內(nèi)熔絲電容器，當(dāng)然也不采用不平衡保護(hù)，而是采用外熔絲保護(hù)，在電容器內(nèi)部電容器元件擊穿時(shí)直接發(fā)出跳閘指令。
2、電容器技術(shù)參數(shù)要求(除了國標(biāo)規(guī)定的以外)
根據(jù)電容器在項(xiàng)目中的實(shí)際使用情況，明確是內(nèi)熔絲還是外熔絲結(jié)構(gòu)
電容器內(nèi)部場強(qiáng)影響電容器的制造成本、運(yùn)行**性以及壽命，一般要求在50kV/cm以下
根據(jù)使用環(huán)境選擇外殼材料，室內(nèi)干燥的環(huán)境可以選擇有良好防腐蝕層的外殼，室外建議選擇不銹鋼材質(zhì)的外殼，耐爆裂能量大于8KJ
電容器內(nèi)部元件的串并聯(lián)數(shù)由電容器生產(chǎn)廠商的工藝技術(shù)決定，但是可以要求廠家提供對應(yīng)的數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行電容器不平衡保護(hù)的科學(xué)計(jì)算與整定
高壓電力電容器采用全膜結(jié)構(gòu)形式
內(nèi)部絕緣浸漬現(xiàn)在已經(jīng)禁止采用PCB材料，但可以要求供貨商告知實(shí)際使用的浸漬材料名稱，以便漏液及報(bào)廢的時(shí)候進(jìn)行環(huán)保處理
單臺電容器的容量，10kV及以下供配電系統(tǒng)依據(jù)是否采用中性點(diǎn)不平衡保護(hù)而方便分組來確定單臺電容器的容量，35kV供配電系統(tǒng)建議單臺電容器的容量控制在500Kvar以下
3、特別提示：電容器及濾波回路的投切
? 電容器及濾波回路分閘后至少延時(shí)6~10分鐘后再合閘
? 電容器及濾波回路的斷路器必須通過機(jī)械或電子(腦)的方式設(shè)置分合閘延時(shí)控制功能
? 電容器送電時(shí)，工作人員應(yīng)該離電容器有一定的距離(尤其是戶內(nèi)電容器)
