并联电容器装置的配置及其应用

徐岳军

[摘 要]为了减少电网中输送的无功功率，对电力系统进行无功补偿，降低有功电量的损失，改善电压质量，充分发挥供电设备的效率，电力系统中安装有大量的并联无功补偿电容器组。文章主要对并联电容器装置的分类、并联电容器装置的组成进行了论述。

[关键词] 无功补偿 电容器组 组成 分类

中图分类号：TM53 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0221-01

一、并联电容器装置的分类

（一）构架式（组装框架式）电容器装置

构架式电容器组是将单台壳式电容器安装在框架上，框架采用热镀锌的型钢材料，是传统的结构形式。这类产品使用时间最长，运行经验丰富。优点是安全距离大，故障影响范围小、检修维护方便、容量增减灵活、单位容量造价较低。缺点是占地面积较大、安装及检修维护工作量大。

（二）集合式（箱式）电容器装置

箱式电容器是在集合式电容器基础上发展起来的一种电容器，与集合式电容器的不同之处是内部单元电容器没有外壳，直接浸入绝缘油中，外壳大油箱采用波纹油箱或带金属膨胀器，与外部完全隔离。由于材料用量少，价格比集合式电容器要低。缺点是内部元件发生故障由內熔丝切除后，会对大油箱内的绝缘油造成污染。

（三）柜式电容器装置

柜式电容器组（图1）是将电容器带电部分用金属封闭起来，四周外壳接地。优点是结构紧凑，不需要设置隔离围栏。缺点是带电部分封闭后通风散热条件较差，内部湿度较大时易形成凝露，造成闪络放电。

二、并联电容器装置的组成

并联电容器装置主要由并联电容器组和相应的配套设备（串联电抗器、氧化锌避雷器及其在线监测仪、放电装置）及相应的控制、保护、仪表装置组成。

（一）高压并联电容器组

高压并联电容器组是装置实现补偿功能的主体设备，由高压并联电容器单元经过串并联连接而成。电容偏差要控制在合理的范围之内：

①电容器组电容与额定电容偏差应控制在5%以内。并联电容器装置的电容通常是指其电容器（组）每相的电容，由于制造方面的原因，电容器（组）实测电容与额定电容之间总会存在一定的偏差，偏差往往有正有负，对于装置内由多个单元组成的电容器组，可以通过单元的搭配来调节整个电容器（组）的电容偏差，电容器（组）额定容量越大，单元越多，就越容易经调配获得较小的电容偏差。所以在规定装置电容的容许偏差时，允许随其额定容量的大小而有所不同：容量小的电容器（组），允许其电容偏差大一些；容量大的电容器（组），要求其电容偏差小一些。

②三相电容器组的任何两线路端子之间，其电容的最大值，与最小值之比≤1.02，并应满足继电保护整定的要求。电容器（组）三相之间电容也会存在一定的偏差，造成三相不平衡。过大的偏差一方面会使某一相或两相承受过高的电压，另一方面对于电容器组内部故障的开口三角不平衡电压保护，会形成较大的初始不平衡电压。

③电容器组各串联段的最大与最小电容之比≤1.02，并应满足继电保护整定的要求。电容器组串联段之间的电容偏差会造成各串联段电压分布不均与，电容偏小的串联段会承受较高的试验电压和运行电压。串联段间电容偏差过大会严重影响电容器运行的安全性及其使用寿命。

举例说明：某变电站共有12台电容器，每相4台电容器并联，容量如下：

由此可见，三相电容器电容的最大值与最小值控制在1.02以内，满足要求。

（二）串联电抗器在高压并联电容器组上的应用

串联电抗器是与并联电容器串联连接，主要有2个作用：①限制合闸涌流；②抑制高次谐波。在输配电系统中存在着许多的谐波源，若直接投入并联电容器，由于回路参数的改变往往会导致系统谐波分量的放大，严重的还会产生谐振。为此在系统中有谐波存在的情况下，高压并联电容器组通常接入一定电抗率的串联电抗器以抑制由于电容器接入电网而引起的谐波放大。

用于抑制谐波放大时，电抗率赢根据并联电容器装置接入电网处背景谐波的测量值选择。当谐波为5次及以上时，电抗率k宜取5%；当谐波为3次及以上时，K宜取12%。串联电抗器单相容量（QLN）等于电容器组单相容量（QCN）乘以额定电抗率K （QLN=K QCN），或者是串联电抗器三相容量等与电容器组三相容量乘以额定电抗率，串联电抗器三相的额定容量为一相额定容量的3倍。

（三）放电装置在高压并联电容组上的应用

电容器的放电器件除了内部放电电阻以外，另一类就是放电线圈，其作用是提供电容器断开电源后剩余电荷能快速泄放。可以有效的防止电容器组再次合闸时，由于电容器仍带有电荷而产生危及设备安全的合闸过电压和过电流，保证电容器（组）的安全运行，并确保检修人员的安全。本产品带有二次绕组，可供线路监控、监测和二次保护用。放电线圈是电容器（组）常用的放电元件，有时放电线圈会用放电PT代替，电容器放电采用放电线圈还是电压互感器主要看电容器的容量，一般小容量电容放电用电压互感器即可，大容量电容肯定要用放电线圈。放电线圈从绝缘结构上区分，主要有干式和油浸式两种。

（四）金属氧化物避雷器在高压并联电容组上的应用

氧化锌避雷器在防止电容器组过电压保护方面性能突出，金属氧化物避雷器由若干电阻片叠装而成。实际上是一个非线性电阻器，利用其良好的非线性的伏安特性，实现对过电压的限制，起到对电气设备的保护作用。在正常情况下，避雷器呈现高阻值，通过电流极小，保证了自身发热低、功耗小，同时不会影响设备的正常运行。当出现高幅值的危险过电压时，避雷器呈现低阻值，通过电流足够大，迅速吸收过电压的能量，使过电压幅值明显降低。

（五）开关设备在高压并联电容组上的应用

开关设备的主要功能为实现电容器组正常投、切操作及装置短路故障时的开断。变电站高压电容器装置一般在电源侧安装隔离开关，以实现检修时电容器装置与电源间形成可见的隔离断口。

结论：随着电力市场商业化运营的逐步推行，对电能质量的要求不断提高，节能降损的需要逐渐迫切。电力系统中安装有并联无功补偿电容器组可以降低线路因输送无功功率造成的电能损耗，提高功率因数，是一项投资少，收效快的降损节能措施。

参考文献

[1]GB 50227-2008 并联电容器装置设计规范.

[2] SDJ25-85 并联电容器装置设计技术规程.