【正文】 萬(wàn)洲電氣技術(shù)部 并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)方案要求及注意事項(xiàng) 主講人：歐陽(yáng) 襄樊萬(wàn)洲電氣集團(tuán)有限公司 一、 高壓并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置接入電網(wǎng)的要求及容量確定 容器安裝容量可按變壓器容量的10~30%確定。 電容器分組容量，應(yīng)根據(jù)加大單組容量、減少組數(shù)的原則確定。 當(dāng)配電所中無(wú)高壓負(fù)荷時(shí)，不得在高壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器裝置。 ? 高壓并聯(lián)電容器裝置接入電網(wǎng)的設(shè)計(jì) ， 應(yīng)按全面規(guī)劃 、 合理布局 、 分級(jí)補(bǔ)償 、 就地平衡的原則確定最優(yōu)補(bǔ)償容量和分布方式 。 ? 變電所里的電容器安裝容量 ， 應(yīng)根據(jù)本地區(qū)電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃以及國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn) 電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功電力技術(shù)導(dǎo)則 和 全國(guó)供用電規(guī)則 的規(guī)定計(jì)算后確定 。 當(dāng)不具備設(shè)計(jì)計(jì)算條件時(shí) ， 電容器安裝容量可按變壓器容量的10~30%確定 。 ? 電容器分組容量，應(yīng)根據(jù)加大單組容量、減少組數(shù)的原則確定。 ? 設(shè)計(jì)高壓并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置時(shí)，應(yīng)認(rèn)真檢測(cè)安裝點(diǎn)處有關(guān)的諧波電壓和電流。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果和電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行核算，避免發(fā)生諧波電壓的串聯(lián)諧振和諧波電流的并聯(lián)諧振。并校核并聯(lián)電容器組在各種組合下，都不發(fā)生諧波嚴(yán)重放大現(xiàn)象。 ? 諧振電容器容量，可按下式計(jì)算： ? Q=S（ 1/n— k） ? 式中 Q發(fā)生 n次諧波諧振的電容容量（ Mvar）； ? S并聯(lián)電容器裝置母線安裝處的母線短路容量（ MVA）； ? n 諧波次數(shù)，即諧波頻率與電網(wǎng)基波頻率之比； ? k 電抗率。 二、 高壓并聯(lián)電容器裝置電抗率配置原則，如何避免分組回路對(duì)諧波的放大以及如何抑制諧波 總的配置原則： 當(dāng)電容器裝置接入電網(wǎng)處的背景諧波為 5次及以上時(shí)，宜取 %，當(dāng)電容器裝置接入電網(wǎng)處的背景諧波為 3次及以上時(shí)，宜取 12%，也可以取 %和 12%兩種電抗率。 抑制電容器組對(duì)諧波的放大是設(shè)計(jì)電容器裝置考慮的原則之一， 電容器分組回路是否會(huì)將諧波放大取決于電容器分組回路諧波阻抗 的大小及性質(zhì)（感性或容性）。 (nXLXc/n)/nXs XL串聯(lián)電抗器工頻阻抗 XC并聯(lián)電容器工頻阻抗 n 諧波次數(shù) XS系統(tǒng)工頻阻抗 ? a、 當(dāng) (nXLXc/n)0，對(duì) n次諧波而言，電容器分組回路成感性。此時(shí)，電容器分組回路與系統(tǒng)回路是分流狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生 n次諧波放大，一般選擇串聯(lián)電抗器的電抗率（ K=XL/Xc）時(shí)要求考慮所需限制的 n次諧波時(shí)滿足(nXLXc/n)0，當(dāng) n=5時(shí)，可以算出只要電抗率 K4%，就能滿足電容分組回路呈感性；當(dāng) n=3時(shí)，可以算出只要電抗率 K%，就能滿足電容分組回路呈感性； ? b、 當(dāng) (nXLXc/n)=0，電容器分組回路呈 n次濾波狀態(tài)，也就是 n次諧波全部流過(guò)電容器分組回路，這種情況必須避免，因?yàn)椴⒙?lián)電容器一般沒(méi)有按濾波電容器要求設(shè)計(jì)，大量的諧波電流流入會(huì)使電容器過(guò)熱而損壞電容器裝置，或使電容器裝置無(wú)法投入運(yùn)行。 例如 :（ 1） 10KV并聯(lián)電容器裝置，串聯(lián)電抗率為 5%，每相電容器 5并 1串，當(dāng)每相各拆除 1臺(tái)時(shí)，變成 4并 1串，此時(shí) XL/Xc=4%，電容器分組回路對(duì) 5次諧波呈諧振狀態(tài)，因此，這種接線不可以減 1臺(tái)運(yùn)行。（ 2）當(dāng)電容器內(nèi)部故障，如內(nèi)熔絲熔斷，或元件擊穿，都可導(dǎo)致實(shí)際電抗率的變化，嚴(yán)重者亦可以使電容器組進(jìn)入某次諧波的諧振狀態(tài)，因此，及時(shí)測(cè)量電容器，退出故障電容器是十分必要的。 ? C、 2(nXLXc/n)/nXs 0，該區(qū)間為電容器分組回路放大 n次 諧波，越接近 1，放大越嚴(yán)重。 ? d、 (nXLXc/n)/nXs =1，說(shuō)明電容器分組回路在 n次諧波下呈 容性 ,而且其容抗等于系統(tǒng)阻抗 ,將產(chǎn)生并聯(lián)諧振。 ? 發(fā)生串聯(lián)諧振的諧波次數(shù)及對(duì)應(yīng)電抗率 ? 諧波次數(shù) 3 5 7 9 11 13 ? 諧振電抗率（ %） 4 ? ? 由上表可以看出，較低次諧波（如 5次）串聯(lián)電抗率的支路對(duì)較高次數(shù)諧波（如 7次及以上）均呈感性支路，不會(huì)產(chǎn)生諧波放大。反之，對(duì)更低次諧波（如 ? 3次）呈容性支路，會(huì)產(chǎn)生諧波放大，由此可以得出： ? 對(duì)不同電抗率（如 12%和 5%）混裝的高壓并聯(lián)電容器裝置，在投電容器裝置時(shí)，應(yīng)先投高電抗率組（如 12%），后投低電抗率組（如 5%）。切除電容器裝置時(shí)，先切低電抗率的電容器組， 后切 高電抗率的電容器組。如不按這個(gè)順序，可能會(huì)產(chǎn)生較大低次諧波放大，危害電氣設(shè)備，例如，先投 5%電抗率的電容器組可能會(huì)引起3次諧波放大。 在系統(tǒng)電壓一定的條件下，電容補(bǔ)償裝置用不同電抗率的串聯(lián)電抗時(shí)，必須選擇不同額定電壓的電容器。原因是由于在串聯(lián)電路中電抗器與電容器上的電壓相位始終相差 180度，串聯(lián)電抗器的電抗率越高，電抗器上的電壓就越高，電容器上的電壓就越高。 下表是在系統(tǒng)電壓為 6KV和 10KV時(shí)，電抗率與電容器額定 電壓的關(guān)系 : 系統(tǒng)額定 電壓 電容器額定電壓 每相電容器串聯(lián)臺(tái)數(shù) 電抗器額定端電壓 KV % % % 1% % 5% 6% 12% 13% KV 6 √3 1 √3 1 √3 1 4 10 /√3 1 11/√3 1 12/√3 1 由于串聯(lián)電抗器上電壓與電容器上電壓相位互差 180度，因此，串聯(lián)電抗器與電容器的容量互相補(bǔ)償。也就是說(shuō)，當(dāng)串聯(lián)電抗器電抗率越高時(shí)，串聯(lián)電抗器所占用電容器的容量就越大。例如：如系統(tǒng)需補(bǔ)償 6000Kvar的容量，電源系統(tǒng)有 3次諧波而配置 12%電抗率的串聯(lián)電抗器時(shí)，可以粗略估算電容器容量需要 6720Kvar才能大致滿足補(bǔ)償容量要求。 三、分組回路配置和主要部件的主要技術(shù)參數(shù)、 性能、結(jié)構(gòu)選型 高壓并聯(lián)電容器裝置分組回路，視需求可裝設(shè)下列配套設(shè)備： a、隔離接地開(kāi)關(guān)、真空斷路器或真空接觸器； b、單臺(tái)電容器保護(hù)用噴逐式高壓熔斷器； c、串聯(lián)電抗器； d、并聯(lián)電容器； e、操作過(guò)電壓保護(hù)用避雷器； f、放電器； g、繼電保護(hù)、控制、信號(hào)和電測(cè)量用一次及二次相關(guān)設(shè)備。 并聯(lián)電容器 1）電容器額定電壓 電容器額定電壓的選用與采用串聯(lián)電抗器的電抗率的大小有關(guān)（參考表 2）；當(dāng)然也與電網(wǎng)母線的運(yùn)行電壓等多種因素有關(guān)。 單臺(tái)電容器的額定容量 2）單臺(tái)電容器的額定容量 單臺(tái)容量可以在標(biāo)準(zhǔn)容量 50、 100、 16 200及 334kvar中選取。特殊容量可以定制，一般不推薦采用。 3）電容器組相間容差 電容器組相間電容偏差的要求比較嚴(yán)格。任兩相最大與最小電容之比不超過(guò) 。這一點(diǎn)主要考慮采用開(kāi)口三角不平衡電壓保護(hù)的要求。如果按 容之比不超過(guò) ，則相當(dāng)于任兩相相間電容之比為 。此時(shí)開(kāi)口三角輸出的不平衡電壓將達(dá)到約 12V。 此時(shí)開(kāi)口三角輸出的不平衡電壓將達(dá)到約 12V，顯然在有些情況下（如要求整定電壓為 4V）保護(hù)無(wú)法整定。如滿足不大于 ，就可以整定。當(dāng)電容器組內(nèi)部故障計(jì)算的開(kāi)口三角輸出不平衡電壓更低時(shí)，可以提出更嚴(yán)格的相間電容偏差要求，如不大于 。 4） 穩(wěn)態(tài)過(guò)電流 穩(wěn)態(tài)過(guò)電流 ，附加條件為穩(wěn)態(tài)電壓不超過(guò)，對(duì)于電容正偏差的電容器，穩(wěn)態(tài)過(guò)電流可以增加，增加比例與正偏差比例相同，最大可達(dá) 10