并联电容器成套装置的选型与布置

高压并联电容器成套装置的选型与布置

高压并联电容器装设在变电站主变的低压侧，用于对电力系统进行无功补偿，以提高电网功率因数，减少线损，改善电压质量，充分发挥供电设备的效率。并联电容器装置的成套供应，给电力部门提供了便利，目前一些220～500 kV 的变电所广泛采用大型电力电容器成套装置，自投运以来，大多安全稳定，运行情况良好。

1 成套电容器装置的结构型式及特点 1. 1 散装框架成套电容器散装框架式成套电容器装置，是指将带铁壳的单台电容器按一定顺序放置在框架上，设备四周设置围栏。这类产品在国内应用范围最广，各地均有丰富的运行经验，并且运行效果很好。成套装置布局清晰，安全距离和绝缘距离较大，由于采用单台外熔丝保护，当电容器发生故障时，外熔丝示意牌掉下，运行人员能够很快发现故障电容器并及时更换，为装置重新投入运行争取了时间。这一点正是该型式产品深受欢迎的主要原因。散装框架式成套装置的缺点是占地面积较大。为了节约占地，可将多台电容器进行高层布置，将设备分层装置在铁架上，为检修方便，上下一般不多于3 层，水平放置一般为

2 排，以保证散热良好及运行巡视的方便。徐水500 kV 变电站，保南220 kV 变电站，唐山小马坊110 kV 变电站等均采用的是室外高层布置框架式成套电容器装置。 1. 2 集合式并联电容器集合式(又称密集型) 并联电容器由内部电容器单元、框架、箱体及出线套管组成，它的外形像一台中型变压器，箱体内充满变压器油，起绝缘与冷却作用。并联电容器采用小元件加内熔丝的保护。电容器单元内每个小元件串有一熔丝，当某个小元件击穿，其他完好元件对其放电，使熔丝迅速断开，切除故障元件。因容量仅有微小变化，故装置仍能继续正常运行。近年来集合式成套装置的产品日益多样化。如按相可分为单相和三相式，35 kV 电压等级一般为三相式，110 kV 电压等级产品为单相式。按密封性可分为全密封和半密封式，全密封结构是指装置箱体外壳的连接采用焊接方式，而半密封结构的箱体顶部采用螺栓与箱体固定，事故发生时可打开箱盖在厂家技术人员的协助下进行故障维修。35 kV 电压等级按对地绝缘分可分为全绝缘和半绝缘产品；按容量可分为固定容量、抽头调容和转换开关调容3种形式，调容式产品的出现可避免因容量固定，无法兼顾建站初期与终期负荷相差较大，初期装置投不上的弊病。集合式电容器的优点是占地面积小，安装维护方便。适用于变电站户外集中补偿，特别适用于电网的改造工程。例如保东(孙村) 220 kV 五期改建工程，由于主变增容，导致无功容量需求的增加，设计考虑采用密集型产品，就是充分利用了该装置占地面积小的特点，在站内现有的空间内设置了2 组TBB - 10 - 7200 - 3W 密集型成套装置，由于防火距离紧张，在装置与主变之间设置了防火墙。集合式电容器也有它无法回避的缺点：如在运行中，设备一旦出现故障，故障点不易查找，且需对设备进行吊芯及绝缘油的净化处理，而用户往往没有自行维护修理的条件，只能与厂方联系，

给运行带来不便。这也是许多用户不愿采用该型式产品的主要原因。集合式电容器在电网中也有多年的运行经验，尤其是在一些无功补偿容量较小的中小型变电站中，运行情况很令人满意。石家庄电业局采用集合式电容器装置较多，我院设计的辛集220 kV 变电所二期工程，衡水220 kV 变电所技改工程，保定110kV 工业站均采用的是室外布置的密集型电容器成套装置。 1. 3 半封闭式成套装置半封闭式电容器相当于将框架式装置中立放的电容器侧卧放，并把带电部分封闭在箱体内，它的外型更像一面高压开关柜。装置中单台电容器为侧卧放，插入箱体两侧，套管对套管，箱底均朝外。所谓半封闭是指将电容器的带电部分封闭在箱体内，而铁盒部分裸露在箱体外。该产品优点是占地面积小，安装维修方便，可采用外熔丝作为主保护，且不需设置储油设施。河北省南网的邯郸电业局采用该装置型式较多，由我院设计的邯钢220 kV“04”总降压站，以及石钢35 kV变电所采用的是室内布置的半封闭式成套装置，辛集220 kV 变电所一期工程采用的是室外布置的半封闭式成套装置，自投运以来，运行情况良好。前些年，一些地区运行的半封闭式电容器装置相继发生事故，石家庄电业局车站变电站就有该型式产品在投运时发生爆炸的事故。其原因如下：(1) 由于将设备半封闭，导致装置的散热条件不好，容易发生凝露现象。(2) 由于装置并未完全封闭，潮气和尘土仍可进入箱体内，成套装置中单台电容器为侧卧放，首尾端出线套管垂直布置在一条直线上，如套管瓷裙积灰容易发生闪络现象。(3) 卧放的单台电容器，如果套管引出端封密不牢，更容易发生渗漏油的现象。(4) 相对于立放的设备，油量的多少对内部小元件有更大的影响。由此可见，半封闭式成套装置的产品质量和结构还有待于提高、改进，为使运行更加可靠，目前在设计时一般不推荐采用该型式产品。

2 成套电容器装置的布置方式及特点 2. 1 室外布置将成套电容器组露天安装于室外，具有土建施工工作量小，节约工程造价的优点。同时，在运行中设备的通风散热条件较好，风和雨还能对设备进行自然的冲洗。但设备受室外环境的影响较大，尤其随着工业的发展，污染程度日益严重，设备的运行条件更加恶劣，因此对设备提出了更高的要求。就目前电容器的产品质量来说，除非特殊地区特殊环境，一般均能满足。目前室外安装运行的电容器成套装置在各地广泛采用，大至500 kV 变电所，小至用户变，运行效果都不错。 2. 2 室内布置电容器安装于室内，设备不受雨雪尘土的侵袭，不会发生闪络现象，运行较安全。在一些特殊地区若设备不能满足室外安装条件，多采用室内布置。室内布置需考虑建筑及其防火机械通风等问题，这无疑增加了工程的造价。我院设计的220 kV 变电所中并联电容器大部分采用的是室内布置的散装框架式成套装置。 2.

3 其他需要提出一点的是半露天布置，它相当于给室外安装的电容器搭了一个遮阳棚。在电容器四周砌约1 m 高的围墙，砖墙与室顶用铁丝网遮围，屋顶支柱支在砖墙上。采用半露天布置，设备可免受夏季阳光的爆晒，但同时失去了雨水自然冲洗的

条件，设备容易积灰尘，出现闪络事故。半露天安装适用于夏季多高温，春季少风沙且污秽等级较低的地区，如我国某些南方地区。石家庄局的东寺220 kV 变电所采用的就是此种布置型式，自1985 年投运以来运行情况良好。《并联电容器装置设计规范》8. 1. 2 的条文说明中，在分析某些工程采用半露天布置所出现的问题后，得出“这种布置型式不宜在设计中采用”的结论，因此，目前该布置方式在设计中一般不被采用。

3 成套电容器装置的选型与布置 3. 1 成套电容器装置的选型与布置原则目前，散装框架式并联电容器与密集型电容器均有良好的运行业绩，产品质量都比较可靠，选择何种型式的成套装置除需考虑变电站的总体布局外，还应当考虑用户的运行习惯及经验。设备布置方式的选择应依据设备的性能，环境条件。为控制工程造价，只要设备性能允许，应首先推广采用屋外布置。 3. 2 选择与布置装置时应注意的几个问题 3. 2. 1 当电容器为电缆进线时，应注意即使低压母线侧设置了开关及隔离刀闸，在电容器电缆进线侧最好再设置一组单极接地的隔离刀闸，中性点侧还应设置一个单极接地刀闸。以前只在电缆进线及中性点侧设置四极联动接地刀闸，检修电容器时，电源侧没有明显断开点，而且此时四极刀闸为闭合状态，不符合运行检修规范。 3. 2. 2 当电容器布置在离低压配电装置较远且高压电缆数量较少时，如采用直埋的方式，高压电缆穿长管会给施工带来很大的困难，此时可沿途做一段高压电缆沟，以减少电缆穿管的长度，也可采用穿管与直埋相结合的方式。如高压电缆数量较多，可做高压电缆沟直至电容器装置，但应注意沟道边缘对电容器组外廓的间距应不小于2 m。根据规范要求，引至电容器装置处的电缆，应采用穿管敷设，埋管拐弯半径应满足大于15 倍管径的要求。二次电缆不应敷设在高压沟内，可单独做沟或采用穿管与直埋相结合的方式。 3. 2. 3 《并联电容器装置设计规范》9. 1. 7 条规定：采用集合式电容器应设置储油或挡油设施，是出于防止事故时绝缘油向四周流散，并引起火灾蔓延的考虑。而根据《火力发电厂与变电所设计防火规范》5. 6. 8 条“屋外单台油量为1 000 kg 以上的电气设备应设置储油或挡油设施”的规定，在设计中考虑到密集型电容器产品质量的提高及多年运行的经验，为减少整个工程的造价，如采用全密封结构产品或油量小于1 000 kg 的半封闭结构产品时，可直接将设备布置在水泥基础上，而不再设置储油池。由于全封闭装置事故后，现场根本无法进行吊芯及绝缘油的循环过滤等工作，只能更换新产品或返厂维修。 3. 2.

4 采用室外安装的成套装置，在装置布置时应考虑成套装置与其他建筑物及各电压等级配电装置的防火距离问题。框架式成套装置室外布置时要考虑防范小动物侵袭发生的短路事故，如鸟鼠类活动频繁，应在成套装置定货时，提出如在电容器四周及顶部均设置网状围拦，电容器的底部对地的高度等要求，尽量减少事故的发生。 3. 2.

5 在接线形式确定的条件下，设备的选

型与布置往往是与变电站的总体布置紧密相连的，同时适当考虑用户的运行习惯。应根据变电所的实际情况，综合考虑设备的选型与布置，使所选设备充分发挥其特点，达到运行安全，投资经济的目的。