基本介紹
- 中文名：電容器組
- 外文名：capacitor bank
- 形式：串聯和並聯
- 特點：容量大、單元數量多、電壓等級高
- 組成單元：電容器
- 領域：電力
電容器組簡介,配套設定,注意事項,
電容器組簡介
串聯電容器補償技術是提高輸變電網穩定極限以及經濟性的有效手段之一，在高壓長線上加裝串聯電容器以補償線路感抗，縮短交流傳輸的電氣距離，提高線路輸送容量，降低線路輸送損耗，更加合理地分配輸送功率。從而提高電力系統的穩定運行水平和經濟性、可靠性。
電力系統
電力系統無功功率補償最簡單經濟的辦法就是安裝並聯電容器組，目前，我國電力發電裝機總容量已達 13 億 kW 以上，容性無功裝機容量已達 6 億 kvar 以上，其中絕大部分是並聯電容器裝置，採用並聯電容器組能夠有效地減少線路損耗，提高供電質量，最終達到提高電力系統運行效率的作用。
配套設定
電容器組配套設定的串聯電抗器是為了限制合閘涌流和限制諧波兩個目的，是降低電容器組在合閘過程中產生的涌流倍數和涌流頻率對電容器組的影響；能限制操作過電壓，濾除指定的高次諧波，同時抑制其它次諧波放大，減少電網中電壓波形畸變。
電抗器特性
1、鐵芯電抗器
鐵芯電抗器
鐵芯電抗器噪聲大、電抗器線性度差、能引起漏磁、局部過熱，易發生磁飽和，燒毀線圈。系統過壓、過流和諧波的影響，致使鐵芯過飽和電抗值急劇下降，抑制諧波的能力下降，抗短路電流能力低。乾式鐵芯式電抗器除上述缺點外，還不能在室外運行。
2、乾式空芯電抗器
乾式空心電抗器結構上不用任何鐵磁性材料，因此，線性度大大優於鐵芯電抗器，應該首選。但由於沒有鐵芯，繞組中通過單位電流所產生的磁通較小，所以體積較大。再有空心電抗器附近存在磁導體的話，將使電抗值升高，在正常情況下電抗器的磁通在空氣中形成迴路，但安裝場所屋頂、地面、牆壁、圍欄等如有鐵鋼等磁性材料存在，則會在其中引起發熱，因此空心電抗器在安裝時對周圍物體有一定距離要求，同時為避免相鄰兩組電抗器相互影響，同樣也需要保持一定距離。
半芯電抗器
半芯電抗器3、半芯電抗器
半芯電抭器是介於鐵芯電抭器和空芯電抗器之間的一種新型電抭器， 在空芯電抗器繞組內加上不閉合磁路的鐵芯，使半芯電抗器具有鐵芯電抗器和空芯電抗器的優點。組成全新的半芯電抗器，半芯電抗器線圏直徑比空芯電抗器直徑小 20% 電抗器損耗低 25%，線性度接近於直線，阻抗不隨電流增加而減小，噪聲低於 50db。便於在櫃內安裝，是無功補償比較好的串聯電抗器。
串聯電抗器的選型原則
用電企業都有自身的特點，對設備有不同的要求，乾式電抗器有噪音小、電抗器的線性度好、機械強度高、安裝簡單等特點；油浸電抗器損耗小、占地面積小、線性度不好、噪音大。因此，採用什麼樣的電抗器應綜合考慮。串聯電抗器主要作用是抑制諧波、限制涌流和濾除諧波。電抗率是電抗器的主要參數，電抗器的大小直接影響它的作用。
高次諧波對電容器組的危害
電容器過負荷1)電能質量變壞。
2)電氣設備損耗增加。
3) 電氣設備出力降低。
4)絕緣介質加速老化。
5) 影響控制、保護、檢測裝置的工作精度及工作可靠性。
特別是因高次諧波激發引起諧振的情況下，極易導致電容器過負荷、 發熱、振動及異常噪聲直至最終被燒毀， 同時還可能引起過流保護誤動作 、熔斷器熔絲熔斷、電容器組無法合閘等事故或障礙。尤其當電容器組距離諧波較近處，所造成的後果更為嚴重。為此，實施技術手段對諧波進行抑制非常重要，常用的方法比如採用串聯電抗器、加裝濾波裝置。我們通常採用諧波濾波裝置對 3 次諧波進行抑制，採用串聯電抗器對 5 次及以上諧波進行抑制。
串聯電抗器的作用
1.抑制高次諧波危害
電網在運行時不可能沒有諧波，很多電氣設備和用電設備在運行時都會產生諧波，只不過一般情況下對電網波形影響不大，不會危及正常的供電和用電，但某些情況則不同，如變壓器鐵心飽和 、電弧爐煉鋼，大型整流設備，都會對電網帶來嚴重的諧波干擾，影響供電質量，因此必須加以治理 。
高次諧波
高次諧波實際運行中，各變電站普遍采有在迴路中串聯 12%電抗構成 3次諧波濾波器，12%電抗率的含義是指串聯電抗器的感抗值為該迴路電容器容抗值的 12%，而用串聯 6%電抗構成 5 次諧波濾波器。不正好採用 11%和 4%，而是稍大一點，目的是使電容器迴路阻抗呈感性， 避免完全諧振時電容器過電流。
當變電站母線上具有兩組以上電容器組 ，且既有串聯大電抗的電容器組又有串聯小電抗的電容器組時，電容器組的投切順序是一個應該考慮的問題。投切順序不合理可能造成不良後果。由對諧波電流的分析可知：當電容器迴路呈電感性時 ，電容器迴路和系統阻抗並聯分流，可使流入系統的諧波電流減小。當電容器迴路呈電容性時，由於電容器的“補償”作用，電容器迴路在諧波電壓作用下，將產生的諧波電流流入系統，這時將使系統諧波電流擴大，並使母線電壓波形發生畸變。
電容器櫃
電容器櫃2.降低電容器組的涌流倍數和涌流頻率
降低電容器組的涌流倍數和涌流頻率，以保護電容器和便於選擇配套設備。加裝串聯電抗器後可以把合閘涌流抑制在 1+電抗率倒數的平方根倍以下。通常要求應將涌流限制在電容器額定電流的 20 倍以下，為了不發生諧波放大， 要求串聯電抗器的伏安特性儘量為線性。網路諧波較小時 ，採用限制涌流的電抗器；電抗率在 0.1%－1%左右即可將涌流限制在額定電流的 10 倍以下，以減少電抗器的有功損耗，而且電抗器的體積小、占地面積小、便於安裝在電容器櫃內。採用這種電抗器是即經濟，又節能。
斷路器
斷路器無功補償支路前置了串聯電抗器，當出現電容器故障時，例如電容器極板擊穿或對地擊穿，系統通過系統阻抗和串聯電抗器阻抗提供短路電流，由於串聯電抗器阻抗遠大於系統阻抗，所以有效降低了電容器短路故障時的短路容量，保證了配電斷路器斷開短路電流可能，提高了系統的安全、穩定性能。
4.減少電容器組的投切涌流，降低涌流暫態過程的幅值，有利於接觸器滅弧
接觸器5.減小操作電容器組引起的過電壓幅值，避免電網過電壓保護
注意事項
1. 防止諧振過電壓
電抗器
電抗器當母線接有矽整流等諧波源設備時，就有可能發生諧波過電壓。因為這時的電路等效於R-L-C串聯電路，其固有頻率fo=1/2лLC，如果電網電壓中某次諧波的頻率fo等於或接近fo時，那么就會在這一諧波電壓作用下發生諧振，此時電容器組兩端的n次諧波電壓：
由於電容比較大，fo不高很可能與5次和7次諧波都是主要的高次諧波。因此，電網可能出現較高的過電壓。電容器組則可能因過電壓而損壞，電網也不能正常工作。
限制諧波過電壓的措施是在電容器迴路中串一電抗器L，以消除在可能產生的諧波條件下發生諧振的可能性。
2. 防止電容器爆炸
由於電容器的功率損耗和發熱量與電壓的平方成正比，如電網電壓偏高，加之環境濕度過高，散熱困難，在較長時間的高溫、高電場強度作用下，絕緣加速老化，將導致電容元件擊穿。擊穿後，不但擊穿相電流增大，而且並聯的其他電容器向擊穿的電容器放電，使該電容器產生劇熱，從而絕緣油分解產生大量氣體，導致箱殼、瓷導管爆炸。另外，諧波過電壓與操作過電壓能直接引起電容器爆炸。防止電容器爆炸的措施如下：
（1）給電容器配置熔絲加以保護。
對於單台電容器，熔絲的額定電流可按電容器額定電流的1.5~2.5倍選定；對於電容器組（一般不超過4台），熔絲的額定電流可按本組電容器額定電流的1.3~1.8倍選定。
高壓電容器
高壓電容器（2）加強巡視。
高壓電容器裝有電流表進行監視，如果發現三相電流嚴重不平衡或超過額定電流的1.3倍，應退出運行，並找出原因，妥善處理。在巡視過程中，發發現電容器有放電聲，嚴重滲油，外殼鏽蝕，鼓肚或嚴重發熱等，應及時退出運行，進行檢修與處理。
（3）合理操作。
電容組每次重新合閘前，必須放電3min，禁止電容器帶電荷合閘，避免操作過電壓損壞電容器。為了保證電容器正常放電，每月都要檢查電容器的放電裝置是否良好。大功率矽整流設備、大容量電動勸機突然甩負或重複衝擊負荷時，會使電容器電壓升高，此時電容器也應退出運行，避免諧振過電壓。
3. 防止檢測電容器時觸電
接地棒
接地棒