第七章并联电容器补偿装置保护
变电站无功补偿及高压并联电容补偿装置设计
变电站无功补偿及高压并联电容补偿装置设计2020-05-20 新用户796...修改一、电力系统的无功功率平衡1.1、无功功率电网中的电力负荷如电动机、变压器等都是靠电磁能量的变换而工作的，大部分属于感性负荷，建立磁场时要吸收无功，磁场消失时要交出无功。
在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。
电力设备电磁能量的交换伴随着吸收和放出无功。
每交换一次，无功都要在整个电力系统中传输，这不仅要造成很多电能损失，而且往往在无功来回转换中会引起电压变化，因此设计时，应注意保持无功功率平衡。
变电站装设并联电容器是改善电压质量和降低电能损耗的有效措施。
在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗。
1.2、功率因数电网中的电气设备如电动机、变压器属于既有电阻又有电感的电感性负载，电感性负载的电压与电流的相量间存在相位差，相位角的余弦值即为功率因数cosφ，它是有功功率与视在功率的比值，即cosφ=P/S。
1.3、无功功率补偿的目的电网中的无功功率负荷主要有异步电动机、变压器，还有一部分输电线路。
而无功电源主要有发电机、静电电容器、同步调相机、静止补偿器。
无功功率的产生基本不消耗能源，但是无功功率沿电力网传输却要引起有功功率损耗和电压损耗。
合理配置无功功率补偿容量，以改变电力网无功潮流分布，可以减少网络中的有功功率损耗和电压损耗，从而改善用户端的电压质量。
在做电网网架规划时，根据各水平年各负荷点的有功负荷量及可靠性要求确定了变电容量的分配、线路回路数及导线截面和接线方式等等。
但是，这样还不能保证各用户端的电压达到国家和地区规定的要求。
因为做电网网架规划时是以最大负荷为依据，而实际运行时，负荷是变化的，功率因数也是变化的，通过线路的有功、无功功率都与规划计算时大不相同，因此，导致某些负荷点的电压“越限”(过高或过低)。
高压并联电容器装置的保护整定
Ｐｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｅ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ Ｈｉ ｇ ｈ Ｖｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ Ｓ ｈ ｕ ｎ ｔ Ｃａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｏ ｒ
ＬＩ Ｚｈｅ ｎ ，ＰＡＮＧ Ｓ ｕｈ ｏ ｎ ｇ
桥臂 接线 时 采用 桥式 差 电流保 护 （ 此 为 文 中研 究保
３ 并 联 电 容 器 用 串联 电抗 器
每 相 电 容器 组 都 串 接 １ 个 电抗 器 。 装 置 运 行
时， 可抑 制 谐 波 放 大 ， 减 小谐 波对 电容 器 和 系统 的
影 响 。另 外 ， 电容 器 在投 入 时 ， 由于 电容器 充 电 ， 会
０ 引 言
高压 并 联 电容 器作 为 主要 的无 功 补偿 装 置 ． 广
泛 应用 于 变 电站 ３ ５ ｋ Ｖ或 １ ０ ｋ Ｖ母线 侧 。作为一 种 重 要 的 电力 设 备 ． 并 联 电容 器 向 系统 注 入 容 性 无
护及桥差不平衡电流保护的整定值计算 。 １ 并 联 电容 器 主 要 结 构
Ｔａ ｂ ｌ ｅ １ Ｔｈ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｈ ｕ ｎ ｔ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｏ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ
高 压并 联 电容 器 装 置 型 号
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｗ ｅ ｓ ｔ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
西南交大 继电保护 课程设计 教案
65
阻抗保护PT断线电流检测可靠系数
1.2
牵引负荷阻抗角(°)
36.87B相馈线保护
1978.171 馈线CT变比 80 2405.344 牵引变压器二次侧母线PT变比 275
牵引网末端最大短路电流(A)
最小运行方式牵引网近端15%处短路 电流(A) 最小运行方式牵引网末端短路电流 (A) 供电臂最大负荷电流(A) 牵引变压器二次侧母线最低工作电 压(V) 供电臂长度(KM) 牵引网单位阻抗电抗值(欧/千米)
低电压保护 设置目的： 防止在无负荷时电容和变压器同时投入； 在电源恢复时，仅电容器不在投入状态。 动作电压 一般按额定电压的50%-60%整定。 动作时限 大于牵引母线上所接馈线短路保护的最 长动作时延，取0.5-1s.
过电压保护 用于保护电容器的过电压、馈线母线 的过电压，受电容器设备谐波过负荷和电 动机车组的允许过电压两方面的限制。 动作电压 一般按额定电压的115%-120%整定。
电力系统继电保护原理
西南交通大学电气工程学院
课程设计
一、设计原始资料
基础数据
YN,d11牵引变压器保护（见表1） 并联电容补偿装置保护（见表2）
A相馈线保护(下行)（见表3）
B相馈线保护(下行)（见表4）
表1 YN,d11牵引变压器保护
变量名称 变压器一次侧最小三相短路电流(A) 变压器二次侧最小三相短路电流(A) 牵引网末端最小短路电流(A) 变压器最低母线电压(kV) 牵引变压器容量(MVA) 牵引变压器一次侧额定电流(A) 牵引变压器二次侧额定电流(A) 牵引变压器一次侧CT接线系数 牵引变压器二次侧CT接线系数 牵引变压器一次侧CT变比 牵引变压器二次侧CT变比 牵引变压器一次侧PT变比 牵引变压器二次侧PT变比 差流速断保护可靠系数 变量值 1775.89 1429.25 919.08 24 20 104.98 422.11 1.732 1 40 160 1100 275 1.2 变量名称 过电流保护可靠系数 低电压保护可靠系数 过电流保护返回系数 低电压保护返回系数 牵引变压器过负荷系数 牵引变压器一次侧母线电压(kV) 变压器中性点CT变比 过负荷保护可靠系数 二次谐波闭锁条件 重瓦斯保护(M/S) 主变过热(℃) 主变通风启动信号(℃) 主变通风停止信号(℃) 牵引变压器变比 变量值 1.2 1.2 0.95 1.05 1.5 110 32 1.45 0.18 0.6~1 75 55 45 4
并联电容器无功补偿
并联电容器无功补偿摘要：在电力系统中，电压和频率是衡量电能质量的两个最基本、最重要的指标。
为确保电力系统的正常运行，供电电压和频率必须稳定在一定范围内。
频率的控制与有功功率的控制密切相关，而电压控制的重要方法之一是对电力系统的无功功率进行控制。
控制无功功率的方法很多，现在比较常用的是并联电容器和静止无功补偿装置。
本文主要介绍并联电容器补偿无功。
关键字：电压控制；无功功率；电容器；无功补偿1 并联电容器补偿无功功率的原理欲维持电力系统电压的稳定性，应使电力系统中的无功功率保持平衡，即系统中的无功电源可发出的无功功率应大于或等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗。
在实际电力系统中，大部分负载为异步电动机。
包括异步电动机在内的绝大部分电气设备的等效电路可看作电阻R 与电感L 串联的电路，其功率因数为ϕcos =22L X R R + （1） 电路并联接入C 之后，电压U 与I 的相位差变小了，即供电回路的功率因数提高了。
此时供电电流I 的相位滞后于电压U ，这种情况称为欠补偿。
若电容C 的容量过大，使得供电电流I 的相位超前于电压U ，这种情况称为过补偿。
通常不希望出现过补偿的情况，因为这会引起变压器二次电压的升高，而且容性无功功率在电力线路上传输同样会增加电能损耗.如果供电线路电压因此而升高，还会增大电容器本身的功率损耗，使温升增大，影响电容器的寿命。
2 并联电容器补偿无功功率的方式按电容器安装的位置不同，通常有三种方式。
a)集中补偿 电容器组集中装设在企业或地方总降压变电所的6kV-lOkV 母线上，用来提高整个变电所的功率因数，使该变电所的供电范围内无功功率基本平衡。
可减少高压线路的无功损耗，而且能够提高本变电所的供电电压质量。
b)分组补偿 将电容器组分别装设在功率因数较低的车间或村镇终端变电所高压或低压母线上，也称为分散补偿这种方式具有与集中补偿相同的优点，仅无功补偿容量和范围相对较小些。
并联电容器补偿装置基础知识
并联电容器补偿装置基本知识无功补偿容量计算的基本公式： Q = Ptg φ1——tg φ2=P1cos 11cos 12212---ϕϕ tg φ1、tg φ2——补偿前、后的计算功率因数角的正切值 P ——有功负荷Q ——需要补偿的无功容量 并联电容器组的组成1．组架式并联电容器组：并联电容器、隔离开关接地开关或隔离带接地、放电线圈、串联电抗器、氧化锌避雷器、并联电容器专用熔断器、组架等;2．集合式并联电容器组无容量抽头：并联电容器、隔离开关接地开关或隔离带接地、放电线圈、串联电抗器、氧化锌避雷器、组架等; 并联电容器支路内串接串联电抗器的原因：变电所中只装一组电容器时,一般合闸涌流不大,当母线短路容量不大于80倍电容器组容量时,涌流将不会超过10倍电容器组额定电流;可以不装限制涌流的串联电抗器;由于现在系统中母线的短路容量普遍较大,且变电所内同时装设两组以上的并联电容器组的情况较多,并联电容器组投入运行时,所受到的合闸涌流值较大,因而,并联电容器组需串接串联电抗器;串联电抗器的另一个主要作用是当系统中含有高次谐波时,装设并联电容器装置后,电容器回路的容性阻抗会将原有高次谐波含量放大,使其超过允许值,这时应在电容器回路中串接串联电抗器,以改变电容器回路的阻抗参数,限制谐波的过分放大; 串联电抗器电抗率的选择对于纯粹用于限制涌流的目的,串联电抗器的电抗率可选择为0.1~1%即可;对于用于限制高次谐波放大的串联电抗器;其感抗值的选择应使在可能产生的任何谐波下,均使电容器回路的总电抗为感性而不是容性,从而消除了谐振的可能;电抗器的感抗值按下列计算：XL=K错误!式中XL——串联电抗器的感抗,Ω;XC——补偿电容器的工频容抗, Ω;K——可靠系数,一般取1.2~1.5;对于5次谐波而言,则X L =1.2~1.5×错误!=0.048 ~0.06XC一般定为0.045 ~0.06XC = 4.5 %~ 6 % XC对于3次谐波而言,则X L =12%~13% XC电抗器的端电压和容量的选择电抗器的端电压=电容器的相电压×电抗率每相电抗器的容量=每相电容器容量×电抗率电抗器的额定电压为并联电容器组的额定电压电抗器的种类：油浸铁心式：CKS或CKD, 可用于户内、户外;干式空心电抗器CKGKL,可用于户内、户外;干式铁心电抗器CKGSC,干式产品中体积最小,且三相同体,但目前无35kV级产品,只能用于户内;干式半心电抗器：直径比空心产品小,可用于户内、户外;并联电容器额定电压的选择由于串联电抗器的接入,引起电容器上的基波电压升高,其值为——电容器的额定电压相电压,kV;式中 UC——系统额定相电压, kV;UφA——串联电抗率对于并联电容器组接线方式为星形接线或双星形接线,电容器额定电压如下10kV： 6%串联电抗率,电容器额定相电压11/√3 kV12~13%串联电抗率,电容器额定相电压12/√3 kV35kV： 6%串联电抗率,电容器额定相电压38.5/√3 kV12~13%串联电抗率,电容器额定相电压42/√3 kV上述选择是在系统额定电压分别为10kV和35kV的情况下,如系统额定电压有所上升,则并联电容器的额定电压也相应升高;氧化锌避雷器的选择和使用氧化锌避雷器的接线方式Ⅰ型接线Ⅲ型接线特点：1. Ⅰ型接线方式：优点：比较简单,但对避雷器的特性要求高,当发生一相接地时,要求非接地的两只避雷器能通过三相电容器积蓄的能量;缺点：相间过电压保护水平较高,因为是由两只避雷器对地残压之和决定的;2. Ⅲ型接线避雷器直接并接在电容器极间,保护配合直接,不受其他因数的影响,但这种方式要求避雷器的通流容量比较大;选用原则：10kV：通流容量35kV：通流容量隔离开关、接地开关及隔离带接地开关的选择用途：隔离开关做隔离之用10kV：户内：GN19-10/400, 630,1250户外：GW4-10/400, 630,1250 或GW4-10W/630爬电比距≥2.5cm/kV GW1-10/400尽量少采用35 kV：户内：GN2-35/400, 630,1250户外：GW4-35/630,1250或GW4-35W/630爬电比距≥2.5cm/kV隔离开关做接地之用10kV：户内：GN19-10/400, 630,1250户外：GW4-10/400, 630,1250或GW4-10W/630爬电比距≥2.5cm/kVGW1-10/400,63035 kV：户内：GN2-35/400, 630,1250户外：GW4-35/630,1250或GW4-35W/630爬电比距≥2.5cm/kV隔离开关带接地10kV：户内：GN24-10D/400,630,1250户外：GW4-10D/400,630,1250或GW4-10DW/630爬电比距≥2.5cm/kV35 kV：户外：GW4-35D/630,1250或GW4-35DW/630爬电比距≥2.5cm/kV隔离开关额定电流的选择隔离开关的额定电流=电容器额定相电流×1.5,再适当加一些余度如果用户对动、热稳定电流有要求,则应首先满足动热稳定的要求放电线圈的选择放电线圈的放电容量＞每相电容器容量放电线圈的额定相电压=电容器的额定相电压放电线圈的种类：油浸式：价格较低,但由于用于绝缘的油同空气通过呼吸器相连,使绝缘油会由于呼吸的原因而受潮,同时产品内的绝缘油会对环境造成污染及存在火灾隐患;全封闭式：绝缘油与空气不直接接触,杜绝了绝缘油受潮的可能,但价格较高,同时产品内的绝缘油仍会对环境造成污染及存在火灾隐患;干式：彻底改变了绝缘种类,不会对环境造成污染,也不存在大的火灾隐患,但价格较高;且目前国内35kV级还没有此类产品;并联电容器单台用熔断器熔断器的额定电流=1.5×并联电容器额定电流并联电容器组接线种类单星形接线零序电压开口三角电压保护差动电压保护双星形接线中性点不平衡电流保护带容量抽头的并联电容器补偿装置近几年来,由于以下的原因,对集合式并联电容器提出了新的要求：用户新建变电所, 主变压器负荷小, 而无功补偿容量按满负荷配置, 全部投入时会发生过补偿的现象;周期性负荷变动,如农村电网当高峰及高峰过后需投入的电容器容量便不相同;带容量抽头的集合式并联电容器装置接线图1/2或1/3,2/3容量抽头接线图电抗器前置 1/2容量抽头接线图电抗器前置1/2或1/3,2/3容量抽头接线图电抗器后置 1/2容量抽头接线图电抗器后置电抗器需要抽头的原因：1．组架式高压并联电容器及无功补偿装置特点：构架组成灵活,但占地面积大;2．集合式并联电容器及成套补偿装置2．1 集合式并联电容器的优点：占地面积小,安装维护方便,可靠性高,运行费用省占地面积小：密集型并联电容器的安装占地面积约为组架式成套占地面积1/3~1/4,并且电容器单台容量越大,则占地面积与容量的比值就越小;安装维护方便：由于密封型电容器的台数少,电容器运到现场后,立即就可就位,比组架式成套安装工作量少,成套安装也较为简单,电容器台数少,电容器单元置于油箱内,巡视工作量小,减轻了运行人员的负担;可靠性高：由于对密集型采取了一些行之有效的措施：①采用元件串内熔丝后再并联的方式, 少数元件击穿后由于内熔丝熔断, 电容量变化不大, 电容器仍可继续运行;②适当降低元件工作场强,在绝缘上留有余度;③采用全膜介质,增强箱内外绝缘;从而提高了并联电容器的运行可靠性;自愈式并联电容器的自愈机理：普通金属化膜在介质疵点被击穿时,两极板间即短路放电产生电弧;在电弧高温作用下,击穿点周围的金属化极板补迅速蒸发,在击穿点周围的金属化极板被同时蒸发,在击穿点周围形成一个绝缘区;当绝缘区的半径达到一定尺寸时,电弧熄灭击穿停止,介质绝缘恢复,自愈过程即完成;自愈式并联电容器的特点：优点：体积小,重量轻,具有自愈性能,损耗小,在低压系统已得到广泛运用;缺点：自愈式电容器的金属化层的自愈性是有限的,电容器长期运行介质老化后,若某一点击穿并企图自愈时,因介电强度不够,不能迅速自愈,电弧产生的热量会引起该点邻近层介质发热,介电强度下降,从而发生击穿并企图自愈而又不能自愈;这样就引发邻近多层介质的企图自愈和击穿;击穿使电流增大,自愈使电流减小,结果电流在较长一段时间不会剧烈增加,若使用串联熔丝进行保护,熔丝不一定会熔断,而连续自愈和击穿产生的大量气体却使电容器外壳鼓肚,直到发生外壳爆裂事故;因此金属化自愈式电容器不能象箔式电容器那样使用串联熔丝作为防爆的安全保护,而要使用压力保护或热保护,此种保护方式的响应时间要比熔丝长,因而金属化并联电容器的保护性能不如箔式电容器液体介质为绝缘油的并联电容器;另外由于电容器本身的自愈作用,电容器的容量会随着时间的推移而有所减小,因而,金属化高压并联电容器在高电压领域的使用和推广还需要进一步努力;。
并联电容器
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电力电容器的分类和用途
并联电容器
并联电容器的用途
主要用途：补偿电力系统感性无功功率，以提高功率因 数，改善电压质量，降低线路损耗。
性能特点：能长期在工频交流额定电压下运行，且能承 受一定的过电压。
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电力电容器的分类和用途
串联电容器
串联电容器的用途
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并联电容器的基本概念
元件和内部熔丝
铝箔
电容器的元件和内部熔丝
介质材料 铝箔
元件
内熔丝
元件：由电介质和被它隔开的电极所构成的部件。
内部熔丝：在电容器单元内部，元件间相串联的熔丝， 简称内熔丝。
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并联电容器的基本概念
单元
打包
内熔 丝元
件
电容器单元
分类
电力电容器的分类和用途
分类
额定电压在lkV以下的称为低压电容器，lkV以上的 称为高压电容器。lkV以下的电容器都做成三相、 三角形连接线，内部元件并联，每个并联元件都 有单独的熔丝；高压电容器一般都做成单相，内 部元件并联。外壳用密封钢板焊接而成；芯子由 电容元件串并联组成，电容元件用铝箔作电极， 用复合绝缘薄膜绝缘。电容器内衣绝缘油（矿物 油或十二烷基苯等）作浸渍介质。
性能特点：主要用以滤去工频电流中的高次谐波分量。
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电力电容器的分类和用途
直流滤波电容器
直流滤波电容器的用途
主要用途：用于直流滤波装置中，在直流输电工程使用
较多。
性能特点：能长期在直流电压下或在含有一定交流分量的直流线路 上工作。
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并联电容补偿装置的过电流分析
第４ １卷
并 联 电容补 偿装 置 的过 电流分 析 ０ （ ｔ ）＝Ａ ｏ ＋ 。
２ ０ １ ３年 增刊
按 ４次 谐 波折 算 到 ｌ ｌ Ｏ ｋ Ｖ 侧 ：２ ． ０ ２＋０ ． ４ ３＝
，
ｏ ｓ ｋ ｘ ｏ ｔ ｓ ｉ ｎ ｋ ｏ Ｊ ｔ ＋ ． Ｚ Ｃ ｃ
，
满足 置 ＝ Ｘ ｃ ／ 凡 ，并 联 电容 器
Ｍａ ｒ ． ２ ０１ ３
ＹＵＮＮＡＮ ＥＬＥＣＴＲＩ Ｃ Ｐ ＯＷ ＥＲ
并 联 电容 补偿 装 置 的 过 电流 分 析
孙建华 郭 小保
６ ５ ５ ０ ０ ０ ） （ 云南 电网公 司 曲靖 供 电局 ，云 南 曲靖
摘 要 ：依 据 设计规 范给 出的 电容 器允许 稳 态 电流 值 ，进 一 步 分析研 究 了谐 波过 电流值 ，总结 了继 电保 护 装 置与 功能 。针 对常 规微机 电容 器保 护 装置 的不 足之 处 ，提 出了改进 意见 ，并对 改进后 的继 电保 护 定值
容器谐 波 过 电流 的保护 方案 。
１串 ｌ Ｏ并 接 线 ，总 支 路 电 容 ８ １ ． ５ ，串联 电抗
２ ． ０ ２欧 、电抗 率 ５ ． １ ％ 的并 联 电容 器 组 。４ ０ ＭＶ Ａ
２ 并联 电 容 器 组 接 入 系统 后 的 运 行
并 联 电容 器 组 接 人 系统 后 ，可对 用 电设 备 及 输配 电各 环节 中消 耗 的 无 功进 行 平 衡 。而并 联 电 容器 组 中串接 的 电抗器 ，一 方 面可 限制合 闸涌流 。
进 行 了探 讨 。
关键 词 ：电容 器
谐波
保 护
中图分 类号 ：Ｔ Ｍ ８
并联电容器补偿分析和在异常工况下的故障分析与处理1(精)
论文题名：并联电容器补偿分析和在异常工况下的故障分析与处理学校名称：指导教师：学生姓名：学号：专业：电力系统自动化入学时间：并联电容器补偿分析和在异常工况下的故障分析与处理[提要] 针对电容器补偿原理及方法对系统异常运行工况下电容器发生故障的原因进行分析，并提出处理对策。
关键词电容器补偿异常运行故障分析保护措施并联电容器(以下简称电容器)是目前使最多的一种无功功率补偿装置。
近年来，随着电网的高速发展，电容器及其无功补偿成套装置投入电网运行已越来越多，但运行经验表明，除电容器本身缺陷会引起事故外，系统不正常运行工况也会引起事故的发生。
特别是电容器爆炸起火恶性事故的发生，将严重威胁着变电所的安全运行，这对目前无人值班变电所综合自动化提出了新的课题。
本文针对电容补偿的原理及计算方法进行阐述和补偿系统在异常运行工况下lOkV电容器发生故障的原因进行分析，并提出对策。
一、电容补偿电路原理和计算(一)补偿电路原理…交流电力系统需要电源供给两部分能量：一部分用于作功这部分电能将转换为机械能、光能、热能和化学能，称为有功功率；另一部分用来建立磁场，用于交换能量使用，它由电能转换为磁能，再由磁能转换为电能，周而复始，并没有消耗；称为无功功率。
在电力系统中，除了负荷需要无功功率以外，线路的电抗和变压器的电抗也需要无功功率。
图 1一1 电力负荷的功率三几角由上可知，电力负荷一部分是感性的，需要电源供给无功功率为Q，当加装容量Q的电容补偿装置以后，其功率三角形如图1—1所示，使由电源输出的无功功率减少为Q，功率因数由cosφ提高到cosφ/，视在功率S/也较原来S要小。
电容器的补偿作用可以用电流的关系来加以说明。
电力负荷的总电流I可以分为有功电流IR和无功电流IL. 以端电压U为基准，有功电流IR与电压U的向量相同，无功电流IL比电压U落后90。
，如图1—2所示。
当电容器接入电网时，流入电容器的电流Ic比电压U超前90。
高压并联电容器补偿装置简介
KYTBB 型高压并联电容器补偿装置一、概述高压并联电容器补偿装置适用于频率50Hz ，电压等级为6～35kV 的三相交流电力系统，用于提高系统功率因数、滤除谐波、改善电网质量、降低变压器及线路损耗、提供输电线路的送电能力、充分发挥输变电设备的经济效益。
装置具有成套通用化，结构简凑，安装维护方便，运行可靠，费用低等特点，因此特别适用于变电站集中补偿及用电设备的各种就地补偿。
二、产品选型例如：KYTBBL10-3600/200-AKW ， KY ：企业代号； TBB ：并联补偿装置； L ：带滤波功能； 10：额定电压10kV ；3000：装置额定容量为3000kVar ； 200：单台电容器200kvar ； A ：单星形接线； K ：开口三角电压保护； W ：装置为户外；KYTBB /-W表户外(户内不标)-保护方式：K-开口三角电压 C-差压L：中性点不平衡电流 Q：桥式不平衡电流一次接线方式：A-单星形 B-双星形单台电容器容量（kvar）装置额定容量（kvar）L-带滤波功能；无-补偿型并联补偿装置企业代号装置额定电压（kV）三、执行标准1、GB/T11024/.1-2001 并联电容器第一部分：总则、性能、试验和定额安全要求安装和运行导则2、DL/T 840-2003 高压并联电容器使用技术条件3、GB50227-2008 高压并联电容器装置设计规范4、DL/T 604-2009 高压并联电容器装置使用技术条件5、JB/T 7111-1993 高压并联电容器装置6、GB311 -1997 高压输变电设备的绝缘配合四、技术参数五、装置的一次主接线图六、装置的典型一次保护接线方式并补装置常用的一次接线方式有图A～图D所示的几种图A单星形开口三角电压保护图B双星形中性点电流不平衡保护图C单星形相电压差动保护图D桥式差电流不平衡保护以上几种接线方式应用范围各有不同：图A、B多用于单组容量不太大的地方，图C、D则用于单组容量较大的地方，特别是D，单组容量很大时，应优先选用这种接线方式。
变电站并联电容器组接线方式及保护问题的探讨
变电站并联电容器组接线方式及保护问题的探讨摘要：根据电力系统的需要确定变电站并联电容器组总容量，并联电容器组的可靠安全运行直接影响到电力系统电压的稳定，并可减少无功功率的跨区域输送从而降低输电线路的电能损耗和提高输电线路的输送容量。
为保证并联电容器组的安全运行，本文对并联电容器组接线方式及保护问题进行探讨。
关键词：电容器；接线方式；保护；电力系统1．引言并联电容器组是变电站容性无功补偿装置，并联电容器组一般采用油浸式户内布置或户外布置。
在电力系统中主要起着调整电压的作用，对电网的安全运行提供有利的保障，为保证变电站高压电力电容器的安全、可靠性的运行，首先要确保电容器的质量安全，其次要正确的选择并联电容器组接线方式和保护形式。
2．电容器组接线并联电容器组接线有两类：星形类和三角形类。
但在国家标准《并联电容器装置设计规范》（GB50227-2008）条文4.1.2条第1款中规定：“并联电容器组应采用星形接线。
在中性点非直接接地的电网中，星形接线电容器组的中性点不应接地。
”由于三角形接线在技术上存在不安全因素，单串联段的三角形接线并联电容器组，发生极间全击穿的几率比较大，图1为极间短路的示意图，图中故障点的能量包含三部分，一是故障相健全电容器的涌放电流（如图1中曲线1所示），二是其他健全两相电容器的涌放电流（如图1中曲线2所示），三是系统的短路电流（如图1中曲线3所示）。
电容器油箱的耐爆容量远远小于这三部分能量的总和，导致油箱爆炸。
星形电容器组发生相间击穿故障时，由于受到健全相容抗的限制作用，系统的工频电流（如图2中曲线1所示）极大的降低，其最大值一般不大于电容器额定电流的3倍，并且没有其他两相电容器的涌放电流，只有同相健全电容器的涌放电流（如图2中曲线2、3所示），电容器油箱的耐爆容量远大于系统和同相健全电容器对故障点提供的能量，所以电容器油箱爆炸机率较少。
综合比较后得出以下结论：并联电容器组接线应采用星形接线。
《并联电容器装置设计规范》(50227-2017)【可编辑】
目次1 总则............................................ ( 1)2 术语、符号和代号 (2)2.1 术语 (2)2.2 符号 (4)2.3 代号 (4)3接入电网基本要求 (6)4 电气接线 (8)4.1 接线方式 (8)4.2 配套设备及其连接 (9)5电器和导体选择.................................... ( 13)5.1 一般规定 (13)5.2 电容器 (13)5.3 投切开关 (15)5.4 熔断器 (16)5.5 串联电抗器........................................ ( 16)5.6 放电线圈 (17)5.7 避雷器 (18)5.8 导体及其他 (18)6保护装置和投切装置 ................................ ( 19)6.1 保护装置 (19)6.2 投切装置 (21)7 控制回路、信号回路和测量仪表 (23)7.1 控制回路和信号回路 (23)7.2 测量仪表 (23)8 布置和安装设计 (25)8.1 一般规定 (25)8.2 并联电容器组的布置和安装设计 (26)8.3 串联电抗器的布置和安装设计 (27)9 防火和通风 (29)9.1 防火 (29)9.2 通风 (30)附录A 电容器组投入电网时的涌流计算 (31)本规范用词说明 (32)引用标准名录 (33)Contents1 General provisions ..................................................................... ( 1)2 Terms , symbols and codes (2)2.1 Terms (2)2.2 Symbols (4)2.3 Codes (4)3 Basic requirements for connection into network (6)4 Electrical wiring (8)4.1 Modes of wiring (8)4.2 Associated equipment and its connection (9)5 Selection of electrical apparatus and conductors (13)5.1 General requirements (13)5.2 Capacitor ..................................................................................... ( 13)5.3 Switch (15)5.4 Fuse (16)5.5 Series reactor .............................................................................. ( 16)5.6 Discharge coil (17)5.7 Lightning arrester ..................................................................... ( 18)5.8 Conductor and others ................................................................. ( 18)6 Protection devices and switching devices (19)6.1 Protection devices ...................................................................... ( 19)6.2 Switching devices (21)7 Control circuits , signal circuits and measuringinstruments (23)7.1 Control circuits and signal circuits (23)7.2 Measuring instruments (23)8 Arrangement and installation design (25)8.1 General requirements (25)8.2 Arrangement and installation design for shuntcapacitor banks (26)8.3 Arrangement and installation design for seriescapacitor banks (27)9 Fire prevention and ventilation (29)9.1 Fire Prevention (29)9.2 Ventilation (30)Appendix A Calculation of inrush current whenconnecting capacitor banks to the grid (31)Explanation of wording in this code (32)List of quoted standards (33)1 总则1.0.1为使电力工程的并联电容器装置设计中，贯彻国家的技术经济政策，做到安全可靠、技术先进、经济合理和运行检修方便，制定本规范。
并联电容补偿装置电抗器过电压保护
信号
HWJ
＆
UL > ULZD
TUL 跳闸
图 5 电抗器过电压保护方案框图
电抗器过电压保护装置动作时限应按躲过并 联补偿装置投入时的暂态过程持续时间，并大于低 电压保护装置动作时限整定。低电压保护装置动作 时限一般为 0.5～1 s，电抗器过电压保护装置时限 可取 1～3 s。 5.2 保护装置接线
35
供变电
电气化铁道
2011 年第 4 期
5 电抗器过电压保护的设置
5.1 保护方案
电抗器绝缘遭到破坏的最根本原因是电抗器
所承受的电压过高，超过其所能承受的电压，使电
抗器匝间绝缘遭到破坏。因此，直接以电抗器所承
受的电压作为保护动作判断的依据是防止电抗器
因过电压损坏最有效的途径。
电抗器电压可以通过母线电压和电容器电压
为防止瞬时值中的干扰脉冲造成保护装置误
动作，取电抗器电压有效值作为保护的监测量，即
∫ ∑ UL =
1 T
T
u
2 L
(t
)dt
=
0
1 N
N
uL2 (k )
1
式中：uL(k)为电抗器电压第 k 点采样值；N 为每周 波的采样点个数。
电抗器过电压保护装置动作判别式
UL > ULZD = ULmax /Kk
由此可见，形成电抗器过电压的主要原因是电 容器组在投入运行的瞬间，合闸涌流和牵引负荷共 同作用，引起母线和并联电容补偿装置电压谐波含 量增大波形畸变。
牵引负荷出现较大谐波含量的持续时间通常 都比较长，而且波形恒定，合成的电抗器电压在短 时间内不会衰减。因此，牵引负荷产生的谐波使并 联补偿装置电压发生畸变，从而破坏了电抗器的绝 缘性能。
无功补偿和并联电容器
无功补偿和并联电容器无功补偿和并联电容器摘要:通过对电路加设并联电容来进行无功功率补偿的原理,以实现节省电能、降低压损、提高供电质量。
关键词:功率因数电容器无功补偿由于矿山企业使用大功率的电机、变压器等电感性设备,它不仅消耗有功功率,还消耗无功功率,因此必须提高用户功率因数,以减少对电源系统的无功功率的消耗。
1、并联电容器在电力系统中的无功补偿方式电容器的补偿具有投资小、有功功率损失小、运行维护方便、故障范围小的特点。
电容器的补偿方式,应以无功就地平衡为原则。
电网的无功负荷主要由用电设备和输变电设备引起的。
除了在比较密集的供电负荷中心集中装设大、中型电容器组,便于中心电网的电压控制和稳定电网的电压质量之外,还应在距用电无功负荷较近的地点装设中、小型电容器组进行就地补偿。
安装电容器进行无功补偿可采取三种形式:集中、分组或个别就地补偿。
(1)集中补偿:在低压配电线路中安装并联电容器组,将其集中安装在变电所的一次或二次侧的母线上。
(2)分组补偿:分组补偿是将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路的出线上,它可与工厂部分负荷的变动同时投入或切除。
(3)个别就地补偿:在单台用电设备处安装并联电容器,直接对其所需无功功率进行补偿。
电容器补偿其优点:(1)因电容器与电动机直接并联,同时投入或停用,可使无功不倒流,保证用户功率因数始终处于滞后状态,既有利于用户,也有利于电网。
(2)有利于降低电动机起动电流,减少接触器的火花,提高控制电器工作的可靠性。
(3)加装无功补偿设备,不但使功率消耗小,功率因数提高,还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。
在确定无功补偿容量值时,应注意两点:(1)在轻负荷时要避免过补偿,倒送无功造成功率损耗增加,也是不经济的。
(2)功率因数越高,每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小,通常情况下,将功率因数提高到0.95就是合理补偿。
2、电容器组的保护(1)电容器单台熔丝保护:在每台电容器上都装有单独的熔断器,可避免电容器内部故障击穿短路时油箱爆炸,并波及和影响邻近电容器。
并联电容器无功补偿方案
课程设计并联电容器无功补偿方案设计指导老师：江宁强1010190456尹兆京目录1绪论 (3)1.1引言 (3)1.2无功补偿的提出 (3)1.3本文所做的工作 (4)2无功补偿的认识 (4)2.1无功补偿装置 (4)2.2无功补偿方式 (4)2.3无功补偿装置的选择 (5)2.4投切开关的选取 (5)2.5无功补偿的意义 (7)3电容器无功补偿方式 (7)3.1串联无功补偿 (7)3.2并联无功补偿 (7)3.3确定电容器补偿容量 (8)4案例分析 (8)4.1利用并联电容器进行无功功率补偿，对变电站调压 (8)4.2利用串联电容器，改变线路参数进行调压 (18)4.3利用并联电容器进行无功功率补偿，提高功率因素 (20)5总结 (27)1绪论1.1引言随着现代科学技术的发展和国民经济的增长，电力系统发展迅猛，负荷日益增多，供电容量扩大，出现了大规模的联合电力系统。
用电负荷的增加，必然要求电网系统利用率的提高。
但由于接入电网的用电设备绝大多数是电感性负荷，自然功率因素低，影响发电机的输出功率; 降低有功功率的输出; 影响变电、输电的供电能力; 降低有功功率的容量; 增加电力系统的电能损耗; 增加输电线路的电压降等。
因此，连接到电网中的大多数电器不仅需要有功功率，还需要一定的无功功率。
1.2无功补偿的提出电网输出的功率包括两部分：一是有功功率；二是无功功率。
无功，简单的说就是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。
电机和变压器中的磁场靠无功电流维持，输电线中的电感也消耗无功，电抗器、荧光灯等所有感性电路全部需要一定的无功功率。
为减少电力输送中的损耗，提高电力输送的容量和质量，必须进行无功功率的补偿。
1.3本文所做的工作主要对变电站并联电容器无功补偿作了简单的分析计算,提出了目前在变电站无功补偿实际应用中计算总容量与分组的方法,本文主要作了以下几个方面的工作: 对无功补偿作了简单的介绍，尤其是电容器无功补偿，选取了相关的案例进行了简单的计算和分析。
并联电容补偿装置的故障分析与保护设计
关 键 词 ： 气化 铁 路 ；牵 引 变 电所 ；并 联 电容 补 偿 ； 控 合 闸 电 相
中圈 分 类 号 ： ２４ Ｕ ２ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ４ ９４ （０ ６ ４— ０ ８ ３ １０ —２ ５ ２ ０ ）０ ０ ９ —０
干 式 电抗 器 所 替 代 ， 京 郑 线 电气 化 铁 路 全 部 采 用 如
ＣＢ Ｋ Ｔ型并联 筒式 结构 的干 式 电抗 器 。虽 然 这 种 干式
电抗器 与油 浸式 相 比存 在 诸 多优 点 ， 在运 行 中也 出 但 现 了一 些 问题 ， 主要 表现在 以下 几个 方 面 。
原 邯郸 供 电段辖 有 ５个 牵引变 电所 ， 安装 １ 共 ０套
计 ２ ０ Ｖ ｒ 并 补 装 置 。 自 １ ９ ６８ ０ｋ ａ 的 ９ ７年 投 运 以来 ， 因
其 运行 温度 相 对较 高 ， 营 中注 意加 强 了红 外 测温 和 运 电气 化铁 路牵 引变 电所 均设 有并 联 电容补偿 装 置 清 扫维 护工 作 。但 ２ ０ ０ ３年 ８月 １ 日， 县 变 电所 仍 ３ 磁
间 以及绕 组线 包 间 、 串联 电抗 器 与 电容 器 连 接 软 线 对
地发 生短 路 时 ， 因系统 电压 保护 不变 、 串联 电抗器 被 且
（） ２ 方案 二
方案 二需 要增 加 的设备 较 多 、 资较 大 ， 传 的信 投 互 息有 限 。方案 一增 加 的设 备 较 少 ， 资少 且 不 增 加初 投 期 投 资 ， 传 的信 息齐全 。故 方 案一 比较 具有 优势 。 互
行时 ， 对并 补装 置进 行 冲击 试 验 。京郑 线 送 电时 ３ ％ ０
轨道交通牵引供变电技术第7章第3节 无功功率补偿方式和补偿装置配置原则
就地补偿的特点：投切方便，配置固定，不需频繁调 整补偿容量；具有投资少、占空间小、易于实现、维 护简单、故障率低及故障退出后影响范围小等优点， 因而应用较为普遍。
集中补偿运行方式灵活，维护工作量小，寿命相对较 长，工作可靠，但控制保护系统复杂，投资相对较大。 集中补偿方式可与就地补偿方式结合应用，效果更好。
轨道交通牵引供变电技术
二、无功功率补偿方式及其应用 电力部门对用户功率因数的要求，按负荷性质（工 业或民用）、供电电压等级而有所不同，对高压供 电的工业、交通等用户，其功率因数应不低于0.9； 对主要为民用的低压供电用户，其功率因数应不低 于0.85。 提高功率因数的主要方法是采用静止无功补偿技术， 按补偿装置安装地点（位置）分为就地补偿和集中 补偿，补偿装置要尽量安装在无功负荷中心，做到 无功功率就地（在一个点或一个场所）平衡。
轨道交通牵引供变电技术
（2）降压变电所低压侧集中补偿。 由于动力、照明等低功率因数的负荷均由降压变电所 低压侧供电，将低压电容器并联补偿装置安装在 0.4kV母线上，集中补偿用电设备的无功功率，符合 在无功负荷中心进行无功平衡的要求，并可采用自动 跟踪的控制系统，按低压负荷波动程度自动投入或切 除相应数量的并联电容器，进行跟踪补偿。
轨道交通牵引供变电技术
第七章 城市轨道交通供电系统 电能质量分析与列车再生能量利 用
第三节 无功功率补偿方式和补偿装置配 置原则
轨道交通牵引供变电技术
第三节 无功功率补偿方式和补偿装置配 置原则
一、无功补偿概述 城轨交通供电系统中除牵引负荷以外，尚存在大量 的动力、照明负荷，直流牵引负荷的功率因数较 高，一般在0.95以上；动力照明设施由于具有大 量感性负载，如环控系统的感应电机和荧光灯等 气体放电照明器等，其功率因数均低于0.8。城市 轨道110kV电压进城35kV环网大量采用电缆，空 载运行时容性无功倒送严重。因此，反映到主变 电所110kV进线处（公共接入点）的城轨供电系 统总负荷的功率因数将有所降低。
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7.2 并补装置的电流保护
7.2.1 电流速断保护
整定原则： （1）不因电力牵引机车产生的高次谐波而动作 （2）不因并补装置投入时产生的合闸涌流而动作 ✓ 结论：躲过并补装置投入时产生的合闸涌流（KiIN）
公式：
Iset=
Krel Kreni
KiIN
7.2 并补装置的电流保护
7.2.2 过电流保护
整定原则： 按躲过并联电容器组的长期允许电流（KpeIN)来计算
Iset=
Krel Kreni
Kpe IN
7.2.3 谐波过电流保护
整定原则：
根据流入并联电容补偿装置的高次谐波电流的允许值和
相应时间进行整定。
7.3.1 电压保护
2.失压保护 1）作用
电容器连接的母线失压后的，防止由于电容器装置失压后 恢复供电对电容器造成的损坏。
2）工作原理
✓
保护失压后，电容器有残压时能动作
整定计算： 电压继电器的动作值整定为50%—60%的牵引网额定电压，
带短延时跳闸。
Uset =
KminUN nu
7.3 并补装置的电压保护与桥式差电流
1个电容器组分支
2个电容器组分支
并联，中点接低变比TA
原理：
发生内部故障时，中点有电位差，TA上流过电流，
电流超过整定值时，KA动作于跳闸。
2. 整定计算·
Iset =
IPQ
ni Ksen
7.3 并补装置的电压保护与桥式差电流
7.3.2 桥式差电流保护
3.优缺点
优点：与电压差动保护相同，不存在极性问题
7.1.1 并补装置的故障
1.电容器的故障 渗油、漏油、外壳膨胀
2.并补装置的故障及不正常运行 （1）与QF之间连线短路 （2）故障电容器切除后的过电压 （3）单相接地 （4）内部故障与引出线短路 （5）过电压 （6）母线失压
7.1 并补装置的故障及其保护的装设原则
7.1.2 并补装置保护的装设原则
7.3.1 电压保护
3. 过电压保护
原理： 保护测定电压在 1.1UN 动作于信号；在 1.2UN 时要求 5-
10s 动作于跳闸。
目的：为了避免瞬时电压波动引起的误动作。
Uset =
KCUN nu
7.3 并补装置的电压保护与桥式差电流
7.3.2 桥式差电流保护
1. 工作原理
组成：2个电容器串联（容量相同）
Uset =
△Hale Waihona Puke CnuKsenKsen=1.5
7.3 并补装置的电压保护与桥式差电流
7.3.1 电压保护
1.差电压保护 3）优缺点
优点： ❖ 保护原理简单 ❖ 灵敏度高 ❖ 不受三相电压不平衡影响 ❖ 可分相指挥故障，易查找 缺点： 调整量大 TV二次有极性，校验极性正确 使用继电器多
7.3 并补装置的电压保护与桥式差电流
Iset=
1.2In ni
7.2 并补装置的电流保护
7.2.4 差电流保护
——反应并补装置的对地短路的主保护
整定原则： 保护由并补装置首端和末端两个电流互感器二次侧按电 流差接线构成的，采用电流继电器做差流继电器。
△fmax Kst Krel
Iset=
ni
IN
7.3 并补装置的电压保护与桥式差电流
7.3.1 电压保护
1.差电压保护 1）作用
用于反应并补装置电容器内部故障和局部电容器过电压 的保护。（最严重为绝缘破坏） 2)工作原理 由n个小容量的电容器（内部带熔丝）串、并联组成，外部 接有熔断器。
正常时，两个C容抗相等，差电压为0，不动作； 内部故障时，容抗不相等，有差电压大于整定值时，动作
7. 并联电容器补偿装置的保护
本章目的
➢ 牵引供电系统多为整流型电力机车，负荷大、功 率因数低，牵引网末端的电压水平低
➢ 牵引变电所装设并联电容器补偿装置，提高功率 因数，降低供电线路损耗，节约电能，提高供电 电压质量
➢ 保证并联补偿电容器安全可靠运行，装设并补电 容器保护装置
7.1 并补装置的故障及其保护的装设原则
缺点： ❖ 同一相内不仅要调整两个分支的电容器不平衡，以及同一
分支内两台电容器的平衡度 ❖ 使用继电器多