电力电容器的选型

浅谈电力电容器的选型

摘要：变电站中的电力电容器作为无功功率补偿装置，是容性无功的主要电源，实现就地补偿变压器的无功损耗，并能随负荷（或电压）变化进行调整。避免经长距离线路或多级变压器传送无功，减少线路损耗，改善电压质量，提高设备利用率。由此可见，电力电容器对供电系统而言十分重要。因此，必须高度重视电力电容器的正确选用，为电网的经济、安全运行提供有利的保障。

关键词：电力电容器；无功补偿；熔丝

中图分类号：tm53文献标识码：a文章编号：

前言:变电站高压电力电容器是无功补偿的主要设备，相对于其它高压设备，其绝缘较为薄弱，在运行中容易发牛内部故障，不仅影响电容器的可用率，而且增加维护工作量。变电站高压电力电容器的运行可靠性与电容器的质量有关，同时也与电容器的选型、运行状态和装置的设计方式密切相关。

1、电力电容器选用

当前投入运行的自动补偿设备可按装置阻抗特性分为两大类：固定阻抗型和可变阻抗型。可变阻抗型：如svc、statcom等技术先进、响应速度快、补偿精度高，但因投资较大，用户特别是电力系统外的一般企业用户较少采用。固定阻抗型：如分组电容器自动补偿装置随着自动控制技术的发展，装置性能显著提高，亦能够较好地满足系统电压无功自动综合控制的要求，并且简单经济，得到

了用户的广泛认可，是目前变电站10kv无功自动补偿的主要方式，220kv、110kv变电站推荐优先选用10kv电容器分组电容器自动补偿装置。

220kv、110kv变电站无功补偿设备优先选用框架式电容器组，不用集合式电容器。集合式电容器虽然有着占地空间小、带电部位外露极少、外壳不带电等优点，但集合式电容器有可能会因内部电容单元击穿而造成三相电容量不平衡，进而导致跳闸，且一旦出现故障，整台停运，补偿容量损失大，在现场不能更换大箱体内的故障电容器，需返厂修理，引起的电容器组停运时间较长，对系统电压影响较大。集合式电容器采用的绝缘油品种繁多，给运行维护带来很大的不便，补充检修或渗漏导致的缺油变得非常困难。运行经验表明，运行中的集合式电容器大油箱绝缘击穿电压的降低与目前油保护的方式有很大关系。集合式电容器普遍使用的是呼吸器，并且是高悬在油枕旁边，运行维护不方便。因此，从满足电网安全运行的角度看，变电站无功补偿设备应优先选用框架式电容器组。

2、电容器等容分组和不等容分组

自动跟踪补偿把一定容量的电容器分成多组，自动跟踪负荷的变化投切电容器组数来调整投入电容的容量，尽可能的使无功随时平衡。很显然分组的多少，投入电容器的容量变化梯度大小影响跟踪效果。分组越多，容量变化梯度越小跟踪效果越好，补偿精度越高。电容器的分组有等容分组和比容分组两种。

等容分组就是把一定容量的电容器q平均分成多组，每组的容量就是电容器的调整容量变化梯度，大小为q/n，组数就是调整的级数。以等容分组5组为例，变化梯度为q/5，调整级数共5级，连续投入和连续切除如图（1）所示：

图（1）

不等容分组是把一定容量的电容器按一定的比例分组，然后各比值容量组合，组合出多级等梯度可调变化容量。不等容分组分为等比分组和差比分组两种。以差比分组3组为例，分组时比例通常为1:2:4，变化梯度为q/7，调整级数共7级，连续投入和连续切除如图（2）所示：投切有间断。

图（2）

等容分组和不等容分组的比较：

2.1等容分组的分组数就是电容器投切的级数；比容分组的分组数通过组合可以组合出较多的级数。

2.2等容分组投切电容器是连续递增或连续递减，对电网冲击小；比容分组投切电容器是不连续的有间断，对电网冲击大，容易造成电压波动。

2.3 等容分组投切电容器可以循环投切（先投先切）开关和电容器均衡使用；比容分组投切电容器只能按组合规律投切，开关和电容器不能均衡使用。

2.4 两种分组方式相比较，同样条件下等容分组投切电容器次

数少，比容分组投切电容器次数多开关动较频繁。

综上所述，比容分组虽然能用较少的分组获得较多的投切级数，但开关和电容器的故障率远高于等容分组的装置，而且投切电容器时电压波动大。因此，220kv、110kv变电站优先选用电容器等容分组。

3、内熔丝与外熔丝

内熔丝是内熔丝电容器的限流装置。每一个电容器元件都串联一个内熔丝，当任一元件发生故障引起短路时，与其串联的熔丝动作，使此元件瞬间及时与线路脱离，电容器减少一只元件，其相应的电容变化很小，只有12%，可以忽略不计，并且其它电容器上的过电压增量非常小，故不会对系统造成影响。同时也避免了经常更换电容器之苦，降低运行和维护成本。由于电容器内部有内熔丝隔离层，故不会发生内熔丝群爆现象。采用内熔丝技术可使电容器单台容量做得很大，从而使电容器组更加紧凑，占地面积减小。

内熔丝电容器外熔丝电容器

外熔丝是单台电容器内部元件短路故障（包括引线对外壳的短路故障）的保护器件。一只元件损坏短路整个并联段。由公式i=u ωc可知，当电容量(c)增大时，电流(i)随之增大，直到外熔丝断开，一旦外熔丝断开，电容量损失大。电容器组装设外熔丝，从运行情况的统计，外熔丝非常容易被腐蚀，并且很容易误动，质量和性能存在不稳定的问题；新安装的熔断器安装角度和熔丝拉紧度不

易控制，受施工质量影响较大。而且当电容器组每相（臂）的串联段数等于或大于3时，外熔丝不能可靠保护内部元件故障（包括极对壳故障）。

综上所述，220kv、110kv变电站电容器优先选用内熔丝作为电容器的保护器件。

4、电容器额定电压的选择和运行电压控制

在并联电容器装置设计中，正确地选择电容器的额定电压十分重要。并联电容器额定电压的安全裕度若取值过大，就会出现过大的容量亏损；额定电压取值过小，则容易发生故障。为达到经济和安全运行的目的，选择并联电容器额定电压应考虑下列因素：

a)并联电容接入电网处的实际运行电压，尽可能使电容器的额定容量得到充分利用，不应过载运行；

b)并联电容器在运行中承受的长期工频过电压应不大于电容器额定电压的1.1倍，持续运行电压不大于电容器额定电压的1.05倍；

c)接入串联电抗器后会引起并联电容器运行电压升高，但不造成对电容器绝缘的危害。接入串联电抗器后，并联电容器运行电压按下式计算：

(1)

式中：为单台电容器的运行电压；为并联电容器装置的母线运行电压； s为电容器组每相的串联段数；k为电抗率。