高压并联补偿电容装置的选型和实际应用

时间:2018-5-24 分享到:

摘要:高压并联补偿电容装置可以提高电网功率因数, 实现用户无功自给为主要目的,并具有改善系统电压质量的作用。合理的选型,对节电 、系统的安全运行具有现实意义, 本文通过多年的实践体会, 就高压并联电容器的选型、串联电抗器主要参数的选取、主接线方式等实际应用中应注意的问题和计算方法扼要的加以阐述和分析。

高压并联补偿电容装置的选型和实际应用

0、前言:随着电网容量增加和电压等级增多, 为使各级电网和用户的电压稳定 ,降低线损、充分利用变压器的容量 ,必须要装设更为灵活的无功补偿装置。无功电源和有功电源一样, 是保证系统电能质量和安全供电所不可缺少的。无功电源不足,将使系统电压降低, 直接影响电动机的出力,严重时会导致用电设备的损坏乃至系统电压崩溃。对 6 、10KV 电网而言 , 作为无功补偿装置 , 因为与调相机相比,并联补偿电容器具有安装简单,有功损耗小,可以做到自动投切以增减其补偿容量,所以为广大用户首选。2004 年,我公司在专业厂家的帮助下,圆满的实现 6KV 补偿电容细化分组的自动投切,达到了全厂功率因数按设定值的自动化运行。

通过这项工作和一年的运行实践 ,对高压并联电容器装置一次设备的选型和应用有了进一步的体会。本文就高压电容器的选型 、主接线方式、串联电抗器电抗率的选取作概要性的分析和经过实践的再认识 。

1、高压并联电容器选型中 , 应重视的几项技术指标:

当前 ,电力电容器的国内生产厂有 30 多家,其中 16 家为原机械部定点生产厂 ,所生产电力电容器的型号也很多。国家标准“高压并联电容器”对运行参数、过载能力、放电性能、环境条件 、散热条件 、制造容量的误差、试验方法 、耐压标准都有详细规定, 各种型号的并联电容器都必须满足。由于固体介质和液体介质的不同, 又使得不同型号的电容器具有不同的技术指标, 这在选型时要予以重视 ,主要有:

(1)容比特性 :即单位千乏的质量 ,kg/千乏 。容比特性好的电容器, 体积小、质量小, 单台容量可以做的较大, 总容量相同的电容器组.,不但所占空间小 ,方便布置 ,而且由于单台容量大可以简化一次接线。

(2)有功功率消耗和介质损失。并联补偿电容器一般是长期接入电网运行的。在补偿无功的同时 , 也在消耗有功。因此有功消耗低的电容器, 对节电具有实际的现实意义。另外 ,有功消耗要以发热而放散,所以有功消耗低者,由于发热小不易产生“鼓肚” , 摆放可以紧凑,具有占用散热空间较小的优点 。

因为极板铝箔和引线的电阻损耗 ,电容器内端子间的放电电阻损耗 ,元件内绝缘材料的介质损耗均要消耗有功 。所以在电容器的有功消耗中,介质损失占主要部分 ,因此 ,采用新绝缘材料,改变介质结构是减少有功损耗的焦点。我们选用上电电容器厂生产的 BAM 型电容器,其有功消耗小于 0 .3 瓦/千乏 , 介质损失角正切值小于 0 .0005 , 这比 BWF 型减小了 5 倍左右 , 比过去的老产品 YY 型、YL 型减小了 7 ~ 10 倍 。

(4)电容器额定电压的选取:额定电压是电容器的重要参数 ,正确选择电容器的额定电压是十分重要的 。电容器的输出容量与其运行电压的平方成正比 ,即 Q =2πf CU2,电容器运行在额定电压下 ,输出额定容量,运行电压低于额定电压,则达不到额定输出。因此, 电容器的额定电压若选择过大 ,会出现过大的容量亏损。若运行电压超过额定电压的1 .1 倍,将造成不允许的过负荷,而且电容器内部介质将产生局部放电,从而产生局部过热并可能发展成绝缘击穿。

2、电容器组的主结线方式和串联电抗器电抗率的选取:

(1)对于分组自动投切并联补偿电容器装置,为了便于日常维护和运行管理, 一般采用电容器专用母线的接线方式 , 串联电抗器装设于电容器组的中性点, 采用星形或双星形接线 。在中性点非直接接地系统 ,中性点不应接地。

串联电抗器的主要作用是抑制谐波和限制涌流,电抗率是串联电抗器的重要参数,电抗率的大小直接影响着它的作用。选用电抗器要根据它的作用来确定。当电网中谐波含量甚少, 装设串联电抗器的目的仅为限制涌流, 电抗率可选的比较小,一般为 0 .1 ~ 1 %。实际应用中应限制涌流不超过额定电流的20 倍。

一般来讲 ,单组电容器投入,含合闸涌流通常不很大。追加投入时, 涌流倍数较高 。在细化分组投切时 ,最后一组的投入涌流最大。所以 ,分组自动投切装置应接入串联电抗器限制涌流。而对于谐波量很小, 系统容量又较小的单组并联补偿电容器组 ,也可以不串接电抗器。

(2)分组自动投切装置 ,当分组电容器按各种容量组合运行时 ,不应发生谐振。这一点也是非常重要的。有信息报告 2004 年陕西西安地区某单位 ,分组自动投切装置投入运行后,连续多次发生电容器爆裂 ,可能与此有关 。

(3)在电网中性点非直接接地系统,电容器组应采用星形接线或双星形接线, 且串联电抗器应装于电容器组的中性点侧 。串接的电抗器无论装在电容器的电源侧还是中性点侧, 从限制合闸涌流和抑制谐波而言 ,作用是一样的。但串接在中性点侧, 正常运行时 ,电抗器承受的对地电压低,事故时,可以不受短路电流的冲击 ,对动热稳定没有特殊要求,有利于减少事故 ,使运行更安全 。而由于某种需要 ,必须接在电源侧时 ,普通电抗器不能满足要求,应采用加强型电抗器 。

我公司执行国家利率政策, 以往由于采用的不是跟踪调节 ,每月要被罚款近 10 万元。而通过更换和改造(自动投切已增减其补偿容量),现在我公司不但不被罚款还得到上级电业部门的奖励。为我公司创造了可观的效益。

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