变电站用高压并联电容器成套装置

摘 要：电力系统中的负荷和供电设备如电动机、变压器、互感器等，除了消耗有功电力以外，还要“吸收”无功电力。电力电容器是一种无功补偿装置。补偿装置还可分为两大类：串联补偿装置和并联补偿装置。并联电容器是并联补偿电容器的简称，与需补偿设备并联连接于50Hz或60Hz交流电力系统中，用于补偿感性无功功率，改善功率因数和电压质量，降低线路损耗，提高系统或变压器的输出功率。

关键词：无功电力；电力电容器；无功补偿装置；串联补偿装置；并联补偿装置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.246

0 引言

电力系统中的负荷和供电设备如电动机、变压器、互感器等，除了消耗有功电力以外，还要“吸收”无功电力。如果这些无功电力都由发电机供给，必将影响它的有功出力，不但不经济，而且会造成电压质量低劣，影响用户使用。

1 电力电容器

电力电容器是由单台电容器与其它有关器件配套组成的满足一定要求的设备。

电力电容器是一种无功补偿装置。主要应用在电力系统，但在工业生产设备及高电压试验方面也有广泛地应用。按使用电压的高低可分为高压电力电容器和低压电力电容器，以额定电压1000V为界。高压电力电容器一般为油浸电容器，而低压电力电容器多为自愈式电容器（在金属化电容器问世前也生产油浸低压电容器），自愈式电容器也称金属化电容器。

补偿装置还可分为两大类：串联补偿装置和并联补偿装置。本文仅对变电站中常用的高压并联电容器成套装置进行相应的介绍。

2 高压并联电容器成套装置

2.1 并联电容器的作用

变电、输电和用电设备中大都是感性负荷，这就加大了输变电设备的视在功率，加大了系统中的电流。在系统中并联接入电容器装置后，由于流过电容器的容性电流与系统中的感性电流相位相反，抵消一部分感性电流，因而减少了系统中的电流，减轻了输变电设备的负荷。提高了输出能力，也就是提高了功率因数。

并聯电容器是并联补偿电容器的简称，与需补偿设备并联连接于50Hz或60Hz交流电力系统中，用于补偿感性无功功率，改善功率因数和电压质量，降低线路损耗，提高系统或变压器的输出功率。电容器作为无功补偿应用时，一般大多是成组成套装置。

无功补偿应采用就地补偿与分散补偿相结合的原则，根据城网规划导则要求，应在变电站内就地补偿。

无功补偿并联电容器成套装置，为限制谐波分量对系统影响，每组电容器分别装设5%串联电抗器，接线方式为单星形接线，装于电源侧。

2.2 高压并联电容器成套装置的组成及各元器件的作用

断路器（QS），其作用是关、合电容器组；隔离开关（QF），其作用是：在开断电容器组后打开，以防止断路器误合造成事故。操作顺序是在断路器开断后打开，在断路器合闸前先关合；接地开关（K），在断路器合闸前打开，在断路器开断后合上，以防止断路器误合造成人身或设备事故；避雷器（BL），现多用金属氧化物避雷器，以前曾用碳化硅避雷器，现在几乎已被淘汰，其作用是过电压保护（雷电过电压和操作过电压）；熔断器（RD），其作用是切除单台故障电容器，在设备安全允许切除台数之内时，让电容器装置继续运行；放电线圈（FD），其作用是在装置退出运行时，将电容器中残存的电荷放掉，其具体要求是在规定的时间内（标准规定，5s），电容器两端的残存电压降到规定值（标准归规定，50V），以保证人员和装置在再次合闸的安全。放电线圈的二次电压提供继电保护的信号；串联电抗器（L），其作用是抑制合闸涌流和抑制电力系统的谐波放大。当仅需抑制合闸涌流时选择电抗率为0.1%～1%的串联电抗器，当需抑制5次谐波放大时选用电抗率4.5%—6%的电抗器，当需抑制3次谐波放大时选用电抗率12%～13%的电抗器。电抗率一般用K表示，其数值为电抗器的感抗与电容器的容抗的比值百分数表示，即K=XL/XC ，XL=ωL，XC=1/ωC。

2.3 并联电容器装置的继电保护

并联电容器装置都设有继电保护措施，电容器在长期运行中很难避免出故障，继电保护的目的是在电容器单元故障数量在一定的允许范围内，只通过熔断器切除故障电容器，让电容器装置继续运行，当故障电容器超限量时立即通过继电保护装置发出指令，切除整个装置，以防止事故扩大。 继电保护是对在电容器装置的保护，而对于电容器本身的保护中分为外熔断器保护（如前述）和内熔丝保护，外熔断器保护是针对整台电容器，而内熔丝保护是针对电容器内的元件。因此在电容器设计时就分为有内熔丝和无内熔丝两种。外熔断器保护是单台电容器，在使用时与单台电容器串接，继电保护是以单台故障电容器数量设限，内熔丝是保护电容器内部的元件，使用时与元件串接，继电保护是以故障元件数量设限。并联电容器的继电保护分为：开口三角电压保护、电压差压保护、中性点不平衡电流保护、桥式差动电流保护。

2.4 单台电容器简介

单台电容器的构成：主要包括：箱盖、油箱、心子、铭牌等。

电力电容器中使用的介质有气体、液体和固体之分，除了标准电容器使用气体介质以外，其它均只使用液体和固体介质。

目前主要生产的主要产品为聚丙烯薄膜和绝缘油作为介质的全膜电容器。

固体介质承担电容器两电极间的大部分电压，液体介质绝缘油主要作用是充满两极间和电容器内部的一切空隙以提高局部放电性能，同时也承担小部分电极间电压和散热作用。

2.5 电抗器简介

（1）分类：按类型分：空芯电抗器（常用在户外）；和铁芯电抗器（常用在户内）。按位置分：在前端和后端。空芯电抗器常用在前端，铁芯电抗器常用在后端。

（2）电抗器布置方式：平放：一字型和品字型；叠装：此布置方式现在由于十八项反措的要求现在不采用（安全及防火等方面的要求）。

3 特别说明

10kV并联电容器组的支架不带电，带电部分通过绝缘支柱绝缘子给分离开。再高电压等级的电容器如：35kV/66kV及以上的电容器组因为设计的原因，电容器的钢支架是带电的，在遇到时要注意安全，以防触电，同时在。

参考文献：

[1]《并联电容器装置设计规范》GB_50227-2008 .

[2]《35kV～220kV变电站无功补偿装置设计技术规定》DLT 5242-2010.

作者简介：姜松青（1986-），男，山东栖霞人，本科，初级职称，助理工程师，主要从事变电站设计、电力系统接入设计。