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 = P （tg φ1——tg φ2） =P(
1cos 1
1cos 12
2
12---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：
X L =K X C
n
2
式中 X L ——串联电抗器的感抗，Ω; X C ——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）×X C
5
2 =（0.048 ~0.06）X C
一般定为（0.045 ~0.06）X C =( 4.5 %~ 6 %) X C 对于3次谐波而言，则
X L =(12%~13%) X C
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、户外。

干式空心电抗器CKGKL ，可用于户、户外。

干式铁心电抗器CKG （S ）C ，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。

干式半心电抗器：直径比空心产品小，可用于户、户外。

并联电容器额定电压的选择
C U φ——系统额定相电压, kV; A ——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 kV
12~13%串联电抗率，电容器额定相电压12/√3 kV 35kV ： 6%串联电抗率，电容器额定相电压38.5/√3 kV
（12~13）%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：
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：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：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：GN19-10/400，630，1250
户外：GW4-10/400，630，1250或GW4-10W/630（爬电比距≥2.5cm/kV）GW1-10/400，630
35 kV：户：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：GN24-10D/400，630，1250
户外：GW4-10D/400，630，1250或GW4-10DW/630（爬电比距≥2.5cm/kV）35 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）保护桥式差电流(不平衡电流)保护差动电压保护
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（电抗器后置）1/2容量抽头接线图（电抗器后置）
并联电容器补偿装置的种类：
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，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采用元件串熔丝后再并联的方式, 少数元件击穿后由于熔丝熔断, 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，增强箱外绝缘。

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。