王曉偉

摘要：電力系統(tǒng)中，電力電容器起著非常重要的作用，對(duì)其進(jìn)行可靠的安全的正常的運(yùn)行的電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證。電容器雖是靜止元件，但由于制造技術(shù)、質(zhì)量問(wèn)題和運(yùn)行維護(hù)不周，也常會(huì)遇到異常現(xiàn)象和事故。又由于電容器是儲(chǔ)能元件，在電力系統(tǒng)中受過(guò)渡過(guò)程的影響，以及它與感性元件的相互作用，在一定條件下產(chǎn)生諧振，又給它的投、切操作及正常運(yùn)行造成許多麻煩。本文將就影響電容器安全運(yùn)行的因素做一些分析。

關(guān)鍵詞：電力電容器；安全運(yùn)行；影響因素；保護(hù)方式

0 引言

隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，大量的電力電容器設(shè)備在電力系統(tǒng)中使用。對(duì)過(guò)去以往的電力電容器運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，電容器的安全運(yùn)行的影響因素主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1 環(huán)境溫度與工作溫度

電力電容器周?chē)h(huán)境的溫度變化對(duì)電容器的安全運(yùn)行不容忽視。為了保證電容器進(jìn)行可靠、安全的運(yùn)行，為了保證電容器的壽命，對(duì)其進(jìn)行溫度控制是最有效的手段，成為了保護(hù)電容器最為重要的條件之一。如果環(huán)境溫度太高，電容器工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量就散不出去，很可能降低介質(zhì)擊穿強(qiáng)度，或者致使其介質(zhì)損耗的擴(kuò)大。如果電容器運(yùn)行的溫度發(fā)生繼續(xù)的上升，其將會(huì)直接影響到電容器的熱平衡，致使熱擊穿現(xiàn)象，直接影響著電容器的使用壽命。而如果環(huán)境溫度太低，電容器內(nèi)的絕緣油（介質(zhì)）就可能凝結(jié)，也容易發(fā)生絕緣擊穿，因此，選擇符合周?chē)h(huán)境溫度變化要求的電容器就顯得格外重要。一般在我國(guó)大部分地區(qū)可選擇-25/B類(lèi)（最高冷卻空氣溫度50℃，下限溫度-25℃）的電容器，南方濕熱地區(qū)可選擇-25/D類(lèi)（最高冷卻溫度60℃，下限溫度-25℃）的電容器。電容器正常工作時(shí)，其內(nèi)部介質(zhì)的工作溫度應(yīng)低于制造廠家充許的溫度，最高不得超過(guò)70℃，否則會(huì)引起熱擊穿及鼓肚現(xiàn)象。

2 接線不符合安全技術(shù)要求

2.1 其額定電壓必須跟其所接的電力網(wǎng)電壓相符合

現(xiàn)在最普遍的接法是：如果額定電壓跟電力網(wǎng)電壓相符時(shí)，應(yīng)該使用三角形接線法，盡管目前這種接法在反措過(guò)程中已停止使用。但是如果額定電壓跟電力網(wǎng)電壓不相符時(shí)，如低于電力網(wǎng)電壓的時(shí)候，其應(yīng)該使用星形接線法。同時(shí)，在以上兩種接線中，電容器組往往采用的是雙Y接線，這主要是為了電容器的平衡保護(hù)。

2.2 針對(duì)需要集中補(bǔ)償?shù)母邏弘娙萜鹘M

為使需要集中補(bǔ)償?shù)母邏弘娙萜鹘M安全運(yùn)行，必須對(duì)其另外建立電容器室，并將其通過(guò)斷路器和電纜跟母線連接。

2.3 針對(duì)電容器安裝的鐵架的層數(shù)和行數(shù)

針對(duì)電容器安裝鐵架，上下放置的層數(shù)不得超過(guò)三層，其放置的水平行數(shù)通常只能為一行，這樣主要是為了散熱。因此，還必須規(guī)定在同一行中，兩個(gè)電容器的間距必須大于100mm。并且最下一層的電容器跟地面的間距必須不得小于30cm，其最上一層電容器跟地面的間距不得必須小于2.5m。再者，電容器帶電部分跟地面的間距也必須大于3m，不然應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行遮攔。如果鐵架的數(shù)量比較多時(shí)，每排鐵架之間的走道，其寬度必須大于1.5m，主要是為了工作人員巡視和以及溫度測(cè)量所用。同時(shí)鐵架上應(yīng)該設(shè)置各種帶有網(wǎng)孔的鐵絲網(wǎng)進(jìn)行遮攔。

2.4 電容器接線

電容器接線必須使用單獨(dú)的比較軟的導(dǎo)線跟電容器的母線進(jìn)行連接，這樣做主要是由于使用硬導(dǎo)線容易產(chǎn)生應(yīng)力，從而容易損壞電容器套管或致使其引線絲桿發(fā)生脫扣，導(dǎo)致密封遭受破壞而發(fā)生滲油現(xiàn)象。

2.5 針對(duì)中性點(diǎn)中沒(méi)有直接跟地連接的系統(tǒng)

如果電容器所使用的是星形接線法，應(yīng)該對(duì)其外殼跟地進(jìn)行絕緣處理，并且其設(shè)置的絕緣等級(jí)也必須符合電力網(wǎng)所規(guī)定的額定電壓。這主要是由于當(dāng)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)如果一相接地，那么將會(huì)使其他的兩相對(duì)地電壓直接升高為線電壓，因此，為了阻止電容器超過(guò)規(guī)定電壓，必須對(duì)電容器外殼進(jìn)行絕緣處理。

3 電容器的工作電壓與工作電流

3.1 電容器的過(guò)電壓

電容器對(duì)電壓變化十分敏感，長(zhǎng)時(shí)過(guò)電壓會(huì)使電容器嚴(yán)重發(fā)熱，電容器絕緣會(huì)加速老化，壽命縮短，甚至發(fā)生電擊穿或熱擊穿；電網(wǎng)電壓一般應(yīng)低于電容器本身的額定電壓。并聯(lián)電容器裝置應(yīng)在額定電壓下運(yùn)行，一般不宜超過(guò)額定電壓的1.05倍，最高運(yùn)行電壓不應(yīng)超過(guò)額定電壓的1.1倍。在電容器的使用過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾種易產(chǎn)生過(guò)電壓的常見(jiàn)情況：

①在幾個(gè)單臺(tái)電容器進(jìn)行串聯(lián)再接入電網(wǎng)的過(guò)程中，如果每臺(tái)電容器的電容不同，其所能承擔(dān)的電壓也不是均勻分布，則會(huì)使部分電容器發(fā)生過(guò)電壓。

②在電容器組斷開(kāi)的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)引起電容-電感產(chǎn)生回振蕩，從而致使其操作發(fā)生過(guò)電壓現(xiàn)象。

③為了防止高次諧波諧振，電抗器和電容器組進(jìn)行串聯(lián)而接入電力網(wǎng)相電壓時(shí)，加于電容器的電壓可能超過(guò)額定電壓。

④對(duì)于裝在母線附近的電容器，因?yàn)樽冸娬灸妇€產(chǎn)生的電壓跟額定電壓相比比較高，使電容器長(zhǎng)期處于一種過(guò)電壓的環(huán)境中。

3.2 電容器的過(guò)電流

當(dāng)電容器工作在有鐵心飽和的設(shè)備（如大型整流器和電弧爐等）“諧波源”的電網(wǎng)上時(shí)，運(yùn)行中就會(huì)出現(xiàn)高次諧波，對(duì)于n次諧波而言，電容器的電抗將是基波時(shí)的1/n，因此，諧波電流會(huì)顯著增加。諧波電流極易使電容器發(fā)熱引起擊穿，考慮到諧波的存在，規(guī)定電容器的工作電流不得超過(guò)額定電流的1.3倍[1]，必要時(shí)應(yīng)在電容器上串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娍梗ù?lián)電抗器）以抑制諧波電流。同時(shí)，在電容器的使用過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾種易產(chǎn)生過(guò)電流的常見(jiàn)情況：

①在電容器組進(jìn)行投入瞬間，其兩端的電壓不會(huì)躍變，就好像電源合閘致使了短路，從而致使幅值很大、頻率很高的過(guò)渡性電流，這種電流叫做合閘涌流，通常情況下，這種合閘涌流往往是正常幅值的6～8倍作用。

②由于電源的電壓波形發(fā)生畸變從而致使電容器產(chǎn)生電流。由于電力系統(tǒng)中采用了功率較大的可控硅整流器來(lái)作為電源以及電氣化鐵道和電解工藝的發(fā)展，加上變壓器鐵芯的飽和，這些都會(huì)造成電壓波形畸變。

③在運(yùn)行電壓發(fā)生升高的時(shí)候，電容器中產(chǎn)生電流。由于電容器的無(wú)功電流功率跟運(yùn)行電壓的平方成正比，因此，在運(yùn)行電壓升高的時(shí)候，電容器的無(wú)功功率也會(huì)增大，導(dǎo)致電容器的溫度大幅度的升高。

4 電力電容器的保護(hù)方式

電容器可采用內(nèi)熔絲或外熔斷器作為第一道保護(hù)，其保護(hù)動(dòng)作電流一般選擇電容器額定電流的1.5倍[2]。對(duì)于由多臺(tái)電容器組成的電容器組應(yīng)采用第二道保護(hù)措施，如橋式差流保護(hù)、開(kāi)口三角電壓保護(hù)、分相差壓保護(hù)以及過(guò)電流等。當(dāng)電容器組總?cè)萘啃∮?0000kvar，電壓小于35kV時(shí)，采用開(kāi)口三角保護(hù)的較多，當(dāng)電容器組總?cè)萘看笥?0000kvar，電壓等級(jí)在35kV～66kV之間時(shí)，多采用分相差壓保護(hù)，當(dāng)電容器組容量很大，一般為幾十兆乏時(shí)，采用橋式電流保護(hù)。[3]正確選擇電容器組的保護(hù)方式，是確保電容器安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，均應(yīng)符合以下幾項(xiàng)要求：

①保護(hù)裝置應(yīng)有足夠的靈敏度，不論電容器組中單臺(tái)電容器內(nèi)部發(fā)生故障，還是部分元件損壞，保護(hù)裝置都能可靠動(dòng)作。

②在電容器投入、退出電力系統(tǒng)過(guò)程中及電力系統(tǒng)發(fā)生接地或其它故障時(shí)，保護(hù)裝置不能有誤動(dòng)作。

③能夠有選擇地切除故障電容器，或在電容器組電源全部斷開(kāi)后，便于檢查出已損壞的電容器。

④保護(hù)裝置應(yīng)便于進(jìn)行安裝、調(diào)整、試驗(yàn)和運(yùn)行維護(hù)，消耗電量要少，運(yùn)行費(fèi)用要低。

5 結(jié)語(yǔ)

電力電容器是按標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，只有按標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件正確使用，并選擇合理的保護(hù)方式才能保證電容器的可靠性和預(yù)期的使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]倪學(xué)鋒.關(guān)于并聯(lián)電容器過(guò)電壓保護(hù)方式的分析[J].電力電容器，1997（4）：26-35.

[2]周登洪.高壓電力電容器用內(nèi)熔絲[J].電力電容器與無(wú)功補(bǔ)償，2009，30（1）：16-17.

[3]GB/T11024-2001，標(biāo)稱(chēng)電壓1kV以上交流電力系統(tǒng)用并聯(lián)電容器[S]