淺談集合式電容器在工程中的應(yīng)用

   根據(jù)無功分層平衡，就地補償?shù)脑瓌t，變電站裝設(shè)的無功補償裝置僅用來補償站內(nèi)的無功損耗。站內(nèi)的無功損耗主要是主變的無功損耗，包括勵磁損耗和漏抗損耗兩部分，勵磁損耗屬不變無功損耗，其值為變壓器額定容量的比例即變壓器的空載電流百分?jǐn)?shù)，數(shù)值較小。漏抗無功損耗與變壓器的運行負(fù)荷大小有關(guān)，在變壓器無功損耗中占絕大部分。因此在計算時必須根據(jù)主變當(dāng)前負(fù)荷并考慮到負(fù)荷將來的發(fā)展，計算出主變的無功損耗后，結(jié)合集合式電容器產(chǎn)品規(guī)格，來確定無功補償容量。 
　　集合式電容器的選用 
　　集合式電容器由多個帶小鐵殼的單元電容器組成，單元電容器是全密封的，其內(nèi)部主要是多個并聯(lián)的裝有內(nèi)熔絲的小電容元件和液體浸漬劑。單元電容器按設(shè)計要求并聯(lián)和串聯(lián)聯(lián)接，固定在支架上，裝入大油箱，注入絕緣油，組成集合式電容器。 
　　 
　　我們采用的集合式電容器全部為全膜介質(zhì)，全膜產(chǎn)品較膜紙復(fù)合產(chǎn)品損壞率很低，且體積小、重量輕、介損低、節(jié)能，元件擊穿時擊穿點的膜熔化，不析出氣體，大大提高了產(chǎn)品的可靠性。 
　　 
　　我們采用的集合式電容器可分三檔（分Q／3、2Q／3和Q三檔，Q為集合式電容器總?cè)萘浚┗騼蓹n（分Q／2和Q兩檔調(diào)容，這使變電站可根據(jù)負(fù)荷變化合理調(diào)整補償容量，避免負(fù)荷輕時電容器投不上的弊病。調(diào)容須在斷電情況下進(jìn)行，調(diào)容的方式有抽頭調(diào)容和轉(zhuǎn)換開關(guān)調(diào)容兩種。 
　　使用轉(zhuǎn)換開關(guān)調(diào)容的集合式電容器調(diào)容轉(zhuǎn)換開關(guān)置于集合式電容器的箱體內(nèi)，由調(diào)容轉(zhuǎn)換開關(guān)引出一根16芯控制電纜至調(diào)容控制器，在斷電情況下通過調(diào)容控制器上的檔位轉(zhuǎn)換按鈕實現(xiàn)集合式電容器的調(diào)容。調(diào)容控制器上還裝有遠(yuǎn)動接口，所以采用轉(zhuǎn)換開關(guān)調(diào)容的集合式電容器為電容分組自動投切、實施無功、電壓綜合控制以及實現(xiàn)遠(yuǎn)方操作創(chuàng)造了條件。其缺點是若轉(zhuǎn)換開關(guān)出現(xiàn)故障，需打開集合電容器箱體進(jìn)行維修，這需廠方派技術(shù)人員現(xiàn)場指導(dǎo)。 
　　 
　　使用抽頭調(diào)容的集合式電容器在電容器箱體上一般按總?cè)萘康?／3和2／3引出抽頭，并在箱體上安裝兩組調(diào)容隔離開關(guān)，通過操作調(diào)容隔離開關(guān)，對集合式電容器進(jìn)行調(diào)容。其優(yōu)點是調(diào)容隔離開關(guān)裝置的故障機(jī)率較低，出現(xiàn)故障后也容易維修，缺點是使用抽頭調(diào)容的集合式電容器體積較大，難以實現(xiàn)遠(yuǎn)動、自動功能。 
　　 
　　在平頂山供電區(qū)變電站裝設(shè)無功補償裝置前，除郟縣變和龍泉變外其它各已建成的變電站均未預(yù)留裝設(shè)電容補償裝置的位置，多數(shù)變電站內(nèi)可利用空地較少。根據(jù)我局實際情況，比較其優(yōu)缺點，我們確定采用集合式電容器成套裝置對各已建成的變電站進(jìn)行無功補償。 
　　 
　　目前全膜、充油的集合式電容器已成為并聯(lián)補償電容器的主導(dǎo)產(chǎn)品。但更先進(jìn)的產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)并投入運行。 
　　充氣集合式電容器 
　　這種集合式電容器的內(nèi)部電容器單元與常規(guī)集合式電容器相同，但在大外殼中采用SF6等氣體進(jìn)行絕緣和散熱，在場強(qiáng)和容量相同的情況下含油量為常規(guī)集合式電容器的1／8，大大降低了故障情況下造成火災(zāi)的危險性，當(dāng)然也不存在滲漏油的問題。充氣集合式電容器更易維護(hù)，只在氣體壓力低于0．005MPa時，充入少量氮氣既可，而這一般是在產(chǎn)品正常使用十年之后的事。另外充氣集合式電容器還具有零部件種類少，結(jié)構(gòu)簡單；重量輕，安裝運輸方便；防爆，經(jīng)濟(jì)性能好（成本與常規(guī)集合式電容器相當(dāng)）等優(yōu)點。 
　　箱式電容器 
　　箱式電容器基本上相當(dāng)于去掉單元電容器小金屬外殼的集合式電容器，這就排除了單元電容器對小金屬外殼擊穿的可能性，提高了可靠性。用油量少，較同等級的集合式電容器重量減輕30％左右。箱式電容器在比特性、制造成本、消耗金屬材料和冷卻介質(zhì)以及重量等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上均優(yōu)于集合式電容器，但若發(fā)生內(nèi)部故障則必須返廠修理。在日本，集合式電容器經(jīng)過短暫時間即被箱式電容器所取代。 
　　干式可自愈高壓并聯(lián)電容器 
　　這種電容器的元件采用金屬化聚丙烯膜繞卷而成，并由樹脂灌封，多個這種電容器元件并聯(lián)組成電容器單元，電容器單元電壓限制在1kV左右。多個電容器單元串聯(lián)組成這種電容器。這種電容器難燃、難爆，免維護(hù)，為模塊結(jié)構(gòu)，可根據(jù)需要擴(kuò)展成不同容量。 
　　 
　　這些更先進(jìn)的產(chǎn)品應(yīng)是我們今后選用并聯(lián)補償電容器時重點關(guān)注的對象。 
　　并聯(lián)補償電容器投入電網(wǎng)時的涌流計算及串聯(lián)電抗器的選擇 
　　 
　　在電容器（組）投入電網(wǎng)運行的瞬間總會出現(xiàn)高幅值的電流，稱為涌流。若不串聯(lián)電抗器加以限制，涌流峰值可能超過電容器（組）額定電流的100倍。在高幅值涌流的沖擊下，不僅會使電容器發(fā)生損壞，還會使電網(wǎng)中的開關(guān)、電流互感器等設(shè)備受損，繼電保護(hù)設(shè)備誤動。 
　　 
　　并聯(lián)補償電容器裝置的合閘涌流限值為電容器額定電流的20倍，當(dāng)超過時應(yīng)裝設(shè)串聯(lián)電抗器予以限制。裝設(shè)的串聯(lián)電抗器僅用于限制合閘涌流時，電抗率宜取0．1％～1％。 
　　結(jié)合平頂山供電區(qū)諧波治理情況，考慮到集合式電容器成套裝置中為限制某次諧波而配置大電抗器時一方面增加無功損耗，另一方面還將提高電容器端子上的運行電壓，提高過電壓水平，影響電容器的安全與壽命。所以我們的集合電容器成套裝置中均配置K＝1％的小電抗器，僅用來限制合閘涌流。 
　　并聯(lián)補償電容器的過電壓保護(hù) 
　　目前國內(nèi)外主要使用氧化鋅避雷器（MOA）對并聯(lián)補償電容器進(jìn)行操作過電壓保護(hù)。試驗研究中的數(shù)據(jù)表明： 來源:輸配電設(shè)備網(wǎng) 
　 　 
　　①各種操作過電壓中，分閘操作時的過電壓是主要的，其中分閘操作過電壓又主要出現(xiàn)在單相重?fù)舸r，兩相重?fù)舸┖鸵淮尾僮鲿r出現(xiàn)多次重?fù)舸┑臋C(jī)率均很少。 
　　②單相重?fù)舸┑耐怀鎏攸c是電容器極間電壓基本不升高，過電壓主要在中性點對地的雜散電容上，然后由中性點傳遞到非重?fù)舸┫啵虼耍瑹o論直接限制相—地間電壓，還是限制中性點—地間電壓，均能達(dá)到限制單相重?fù)舸┻^電壓。