电容器补充内容.docx
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电容器补充内容
电容器补充内容
一、接入电网基本要求
1.变电站里的电容器安装容量,应根据本地区电网无功规划以及国家现行标准《电力系统电压和无功电力技术导则》和《全国供用电规则》的规定计算后确定。
当不具备设计计算条件时,电容器安装容量可按变压器容量的10%~30%确定。
2.当分组电容器按各种容量组合运行时,不得发生谐振,且变压器各侧母线的任何一次谐波电压含量不应超过现行的国家标准《电能质量-公用电网谐波》的有关规定。
谐振电容器容量,可按下式计算:
式中Qcx——发生n次谐波谐振的电容器容量(Mvar);
Sd——并联电容器装置安装处的母线短路容量(MVA);
n——谐波次数,即谐波频率与电网基波频率之比;
K——电抗率。
3.高压并联电容器装置应装设在变压器的主要负荷侧。
当不具备条件时,可装设在三绕组变压器的低压侧。
4.当配电所中无高压负荷时,不得在高压侧装设并联电容器装置。
二、接线方式
1.高压并联电容器装置,在同级电压母线上无供电线路和有供电线路时,可采用各分组回路直接接入母线,并经总回路接入变压器的接线方式。
当同级电压母线上有供电线路,经技术经济比较合理时,可设置电容器专用母线的接线方式。
2.高压电容器组的接线方式,应符合下列规定:
(1)10kV及以上的电容器组宜采用单星形接线或双星形接线。
在中性点非直接接地的电网中,星形接线电容器组的中性点不应接地。
(2)电容器组的每相或每个桥臂,由多台电容器串联组合时,应采用先并联后串联的接线方式。
(3)低压电容器或电容器组,可采用三角形接线或中性点不接地的星形接线方式。
三、配套设备及其连接
1.高压并联电容器装置的分组回路,可采用高压电容器组与配套设备连接的方式,并装设下列配套设备:
(1)隔离开关、断路器或跌落式熔断器等设备。
(2)串联电抗器。
(3)操作过电压保护用避雷器。
(4)单台电容器保护用熔断器。
(5)放电器和接地开关。
(6)继电保护、控制、信号和电测量用一次设备及二次设备。
2.低压并联电容器装置接线宜装设下列配套元件;当采用的交流接触器具有限制涌流功能和电容器柜有谐波超值保护时,可不装设相应的限流线圈和热继电器。
(1)总回路刀开关和分回路交流接触器或功能相同的其他元件。
(2)操作过电压保护用避雷器。
(3)短路保护用熔断器。
(4)过载保护用热继电器。
(5)限制涌流的限流线圈。
(6)放电器件。
(7)谐波含量超限保护、自动投切控制器、保护元件、信号和测量表计等配套器件。
3.串联电抗器宜装设于电容器组的中性点侧。
当装设于电容器组的电源侧时,应校验动稳定电流和热稳定电流。
4.高压电容器组的电源侧和中性点侧,宜设置检修接地开关。
5.高压并联电容器装置的操作过电压保护和避雷器接线方式,应符合下列规定:
(1)高压并联电容器装置的分组回路,宜设置操作过电压保护。
(2)当断路器仅发生单相重击穿时,可采用中性点避雷器接线方式,或采用相对地避雷器接线方式。
(3)断路器出现两相重击穿的概率极低时,可不设置两相重击穿故障保护。
6.当需要限制电容器极间和电源侧对地过电压时,其保护方式应符合下列规定:
(1)电抗率为12%及以上时,可采用避雷器与电抗器并联连接和中性点避雷器接线的方式。
(2)电抗率不大于1%,可采用避雷器与电容器组并联连接和中性点避雷器接线的方式。
(3)电抗率为4.5%~6%时,避雷器接线方式宜经模拟计算研究确定。
四、电器和导体的选择
1.并联电容器装置的设备选型,应根据下列条件选择
(1)电网电压、电容器运行工况。
(2)电网谐波水平。
(3)母线短路电流。
(4)电容器对短路电流的助增效应。
(5)补偿容量及扩建规划、接线、保护和电容器组投切方式。
(6)海拔高度、气温、湿度、污秽和地震烈度等环境条件。
(7)布置与安装方式。
(8)产品技术条件和产品标准。
2.并联电容器装置的电器和导体的选择,应满足在当地环境条件下正常运行、过电压状态和短路故障的要求。
3.并联电容器装置的总回路和分组回路的电器和导体的稳态过电流,应为电容器组额定电流的1.35倍。
4.高压并联电容器装置的外绝缘配合,应与变电所、配电所中同级电压的其他电气设备一致。
五、电容器
1.电容器的选型应符合下列规定:
(1)可选用单台电容器、集合式电容器和单台容量在500kvar及以上的电容器组成电容器组。
(2)设置在严寒、高海拔、湿热带等地区和污秽、易燃易爆等环境中的电容器,均应满足特殊要求。
(3)装设于屋内的电容器,宜选用难燃介质的电容器。
(4)装设在同一绝缘框(台)架上串联段数为二段的电容器组,宜选用单套管电容器。
2.电容器额定电压的选择,应符合下列要求:
(1)应计入电容器接入电网处的运行电压。
(2)电容器运行中承受的长期工频过电压,应不大于电容器额定电压的1.1倍。
(3)应计入接入串联电抗器引起的电容器运行电压升高。
(4)应充分利用电容器的容量,并确保安全。
3.低压电容器宜采用自愈式电容器。
六、断路器
1.关合时,触头弹跳时间不应大于2ms,并不应有过长的预击穿;10kV少油断路器的关合预击穿时间不得超过3.5ms。
2.开断时不应重击穿。
3.应能承受关合涌流,以及工频短路电流和电容器高频涌流的联合作用。
4.每天投切超过三次的断路器,应具备频繁操作的性能。
5.高压并联电容器装置总回路中的断路器,应具有切除所连接的全部电容器组和开断总回路短路电流的能力。
条件允许时,分组回路的断路器可采用不承担开断短路电流的开关设备。
6.投切低压电容器的开关,其接通、分断能力和短路强度,应符合装设点的使用条件。
当切除电容器时,不应发生重击穿,并应具备频繁操作的性能。
现场使用断路器:
1.SF6断路器。
对投切高压并联补偿装置而言,SF6断路器由于真空断路器,因为SF6断路器没有截流过电压问题,特别是SF6有极优的负电性,在强电场下能吸附自由电子,从而大大阻碍了碰撞电离过程的发展,使其具有优良的开关性能。
2.真空断路器。
(1)开断感性负载的截流过电压。
(2)开断容性负载的重燃过电压。
理论与实践证明,真空断路器合闸过电压较低,大多为2倍的额定电压,而分闸过电压则高得多,如果发生重燃击穿,则视其击穿次数,过电压按3、5、7、等的规律上升。
而在现阶段的真空断路器由于在性能上的改善,分闸时出现3倍以上的过电压的可能性已大大减小。
七、熔断器
1.电容器保护使用的熔断器,宜采用喷逐式熔断器。
2.熔断器的时间-电流特性曲线,应选择在被保护的电容器外壳的10%爆裂概率曲线的左侧。
时间-电流特性曲线的偏差,应符合国家现行标准《高压并联电容器单台保护用熔断器订货技术条件》的有关规定。
3.熔断器的熔丝额定电流选择,不应小于电容器额定电流的1.43倍,并不宜大于额定电流的1.55倍。
4.设计选用的熔断器的额定电压、耐受电压、开断性能、熔断特性、抗涌流能力、机械性能和电气寿命,均应符合国家现行标准《高压并联电容器单台保护用熔断器订货技术条件》的规定。
5.电容器内(外)熔断器保护
内熔丝保护:
是指在电容器内部每个元件上串联一根特制的小熔丝,某个元件一旦击穿,与之串联的小熔丝就动作,以隔离故障元件。
外熔丝保护:
是指电容器专用喷逐式熔断器,整台电容器内元件串联段的击穿率达到规定值时熔断器动作,并显示明显的动作信息,它的安—秒特性要与电容器箱壳的爆炸特性相匹配。
电容器内(外)装有熔断器(熔丝),其作用是在电容器内部出现故障时熔断。
(1)内熔丝电容器的特点:
1)内熔丝以最小的容量为代价实现故障隔离。
2)内熔丝放电电流耐受能力较高,对周围影响小。
3)内熔丝灭弧机理和介质较理想,可以实现“不重燃”开断。
4)内熔丝电容器运行维护费用低。
5)内熔丝无安装要求,不受气候影响,分散性小,动作可靠性更高。
6)内熔丝“自愈式”保护,延长电容器使用寿命。
(2)内,外熔丝电容器故障后不同点:
内熔丝电容器内部短路,局部击穿,其电容值减小,阻抗值增大;外熔丝电容器内部短路,局部击穿,其电容值增大,阻抗值减小。
(3)内、外熔丝电容器组保护整定原则。
1)内熔丝电容器组保护整定原则:
按照单台电容的最大负荷电流整定。
2)外熔丝电容器组保护整定原则:
按照电容器组可能出现的最大不平衡电流整定。
或者按照美国断2.5根时出现的故障电流(2根时故障电流+3根时故障电流)/2整定,此时退出电容器组。
一般100kvar以上容量的产品带有内熔丝。
八、串联电抗器(优缺点分析见后)
1.串联电抗器的选型,宜采用干式空心电抗器或油浸式铁心电抗器,并应根据技术经济比较确定。
2.串联电抗器的电抗率选择应符合下列规定:
(1)仅用于限制涌流时,电抗率宜取0.1%~1%。
(2)用于抑制谐波,当并联电容器装置接入电网处的背景谐波为5次及以上时,宜取4.4%~6%;当并联电容器装置接入电网处的背景谐波为3次及以上时,宜取12%;亦可采用4.5%~6%与12%两种电抗率。
(3)并联电容器装置的合闸涌流限值,宜取电容器组额定电流的20倍;当超过时,应采用装设串联电抗器予以限制。
电容器组投入电网时的涌流计算,应符合规程要求。
(4)串联电抗器的额定电流不应小于所连接的电容器组的额定电流,其允许过电流值不应小于电容器组的最大过电流值。
(5)变压器回路装设限流电抗器时,应计入其对电容器分组回路的影响和抬高母线电压的作用。
九、放电器
1.当采用电压互感器作放电器时,宜采用全绝缘产品,其技术特性应符合放电器的规定。
2.放电器的绝缘水平应与接入处电网绝缘水平一致。
放电器的额定端电压应与所并联的电容器的额定电压相配合。
3.放电器的放电性能应能满足电容器组脱开电源后,在5s内将电容器组上的剩余电压降至50V及以下。
4.当放电器带有二次线圈并用于保护和测量时,应满足二次负荷和电压变比误差的要求。
十、避雷器
1.避雷器用于限制并联电容器装置操作过电压保护时,应选用无间隙金属氧化物避雷器。
2.与电容器组并联连接的避雷器、与串联电抗器并联连接的避雷器和中性点避雷器的参数选择,应根据工程设计的具体条件进行模拟计算确定。
十一、保护装置
1.不平衡保护。
2.单星形接线的电容器组,可采用开口三角电压保护3U0。
因为不接地系统发生单相接地虽然可以运行2小时,但对电容器存在潜伏性的影响,单相接地分为金属性接地和弧光接地两种。
金属性接地无论是对电网、还是对电容器,在短时间内影响不大;弧光接地尤其是对断续性弧光接地,有时会诱发很高的过电压,对并补装置可能带来致命的伤害,如电容器主绝缘击穿、箱壳爆裂乃至着火;外熔断器动作;放电线圈烧毁等。
3.串联段数为二段及以上的单星形电容器组;可采用电压差动保护。
4.每相能接成四个桥臂的单星形电容器组,可采用桥式差电流保护。
5.双星形接线电容器组,可采用中性点不平衡电流保护。
采用外熔丝保护的电容器组,其不平衡保护应按单台电容器过电压允许值整定。
采用内熔丝保护和无熔丝保护的电容器组,其不平衡保护应按电容器内部元件过电压允许值整定。
6.高压并联电容器装置可装设带有短延时的速断保护和过流保护,保护动作于跳闸。
速断保护的动作电流值,在最小运行方式下,电容器组端部引线发生两相短路时,保护的灵敏系数应符合要求;动作时限应大于电容器组合闸涌流时间。
过电流保护装置的动作电流,应按大于电容器组允许的长期最大过电流整定。
7.高压并联电容器装置宜装设过负荷保护,带时限动作于信号或跳闸。
8.高压并联电容器装置应装设母线过电压保护,带时限动作于信号或跳闸。
9.高压并联电容器装置应装设母线失压保护,带时限动作于跳闸。
10.低压并联电容器装置,应有短路保护、过电压保护、失压保护。
并宜有过负荷保护或谐波超值保护。
十二、投切装置
1.高压并联电容器装置可根据其在电网中的作用、设备情况和运行经验选择自动投切或手动投切方式,并应符合下列规定:
2.兼负电网调压的并联电容器装置,可采用按电压、无功功率及时间等组合条件的自动投切。
3.变电所的主变压器具有有载调压装置时,可采用对电容器组与变压器分接头进行综合调节的自动投切。
4.除上述之外变电所的并联电容器装置,可分别采用按电压、无功功率(电流)、功率因数或时间为控制量的自动投切。
5.高压并联电容器装置,当日投切不超过三次时,宜采用手动投切。
6.低压并联电容器装置应采用自动投切。
自动投切的控制量可选用无功功率、电压、时间、功率因数。
7.自动投切装置应具有防止保护跳闸时误合电容器组的闭锁功能,并根据运行需要应具有的控制、调节、闭锁、联络和保护功能;应设改变投切方式的选择开关。
十三、串联电抗器的优缺点比较
电容器串联补偿电抗器的优缺点:
优点:
(1)限制合闸励磁涌流。
(2)抑制谐波放大和限制谐波对电容器的危害。
。
(3)改善电网电压波形。
运行实践表明:
如串联电抗器的主要用途是限制合闸励磁涌流,应选择0.2~2%容抗值的电抗器;如是为抑制高次谐波应选择6%容抗值的电抗器。
电抗器若串联在电容器组的电源侧,其抑制谐波效果会更好。
缺点:
(1)电容器投切时产生过电压。
在并联电容器组的回路串联的电抗器,特别是线性电抗器,或是品质因数较高电抗器,在断路器投切电容器时都会产生过电压,因断路器在合闸时的弹跳和分闸时的重燃,均会增加过电压产生的几率和倍数。
故而投切电容器的断路器宜选择高性能、无涌流、不发生重燃的断路器,以避免操作时产生的过电压。
(2)电容器端电压升高。
电容器回路串联电抗器后,在运行中将造成电容器端电压高于母线电压,电容器端电压由下式确定:
式中
为电容器母线额定电压。
当电抗器
相对于比电容器
较大时,则电容器端电压出现升高,若
相对于比
更大时,电容器端电压升高也越大。
如
时,电容器端电压升高6.4%;若
时电容器端电压升高为11.5%。
此外,对中性点不接地的Y形接线的电容器组,因三相实际电容量不可能完全平衡,导致部分电容器端电压升高明显。
这种三相电容量不平衡程度,在串联电抗器后变得更为严重。
从而造成电容器端电压升高值大于三相电容器平衡时的升高值。
电容器端电压升高必将危及安全运行,影响使用寿命,甚至发生鼓肚、爆炸等事故。
为此,在电容器回路串联电抗器还应考虑三相电容器的平衡情况,以免产生更大的端电压升高。
对于选用干式电抗器最好装在电源侧,否则一旦短路点出现在电抗器和电容器之间,电抗器对电容器的任何保护作用都不复存在,电容器之能单独承受危及自身安全的短路电流。
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