DQZHAN技术讯：电力电容器的保护与选型
1、电力电容器的保护与选型
☑ 电力电容器的特点是工作场强高、基板面积大，在电力系统中得到广泛的使用。
☑ 在实际运行中，电力电容器的个别单元或者个别元件在内外因素的作用下发生故障击穿是难以避免的。为了防止的事故的扩大，保证正常运行的电容器中的完好单元和完好元件能够继续运行，有必要及时将这些击穿的元件或者故障单元从正在运行的单元或电容器组中切除。
☑ 上述要求通常可以通过在电容器单元内部设置内熔丝保护或者外部设置外熔丝保护来实现。为了确保电力电容器在电力系统的**运行，正确、可靠的熔丝保护是十分重要的。
☑ 在此和大家一起分析探讨电力电容器熔丝保护的原理和动作过程，供大家参考。
本文转载自“亚洲电能质量联盟”ID：APQI20080919，作者：张永康 ，转载请联系原作者。
内熔丝电力电容器内部接线方式
图a的形式不宜采用
下面以图b所示的内熔丝电容器进行分析
内熔丝电力电容器内部接线方式
下图为正常运行的内熔丝电容器单元内部结构图，定义为C1：
P为内部电容元件并联数
R为内部电容元件串联数
每只电容器元件的电容量为C
正常情况下电容器单元总电容:
电容器单元中在同一并联支路有m个电容器元件击穿其内熔丝熔断开路时如左图所示，定义为C2：
双星形接法接入电力系统的电容器组示意图
图中S、T分别为接入电力系统的电容器组
在每相单个分支的电容器单元的串并联数
在已知P、R、m、T、S的情况下可以求出KC。
表1为ASA标准规定的电容器内熔丝过电流与熔断时间之间对应关系的特性数据。
可以看出，当过电流倍数大于1.5倍时，熔丝的寿命就非常短了，可能引发快速连锁熔断。实际运行中考虑电容器单元各元件参数的不均匀以及系统电压的波动等因素，我们要求当过电流倍数大于1.33倍时，对应的中性点不平衡保护装置应该动作。
下面以某35kV滤波装置为例说明过电压的计算以及不平衡保护装置的整定方法。
各滤波装置的技术参数如表2所示
上表的参数结合上面推导的公式，可以得到电容器内部过电压KC表3
则故障相的谐振频率比正常相提高了1%。
• 一般滤波回路的自然谐振频率设定为谐波频率的97%左右，所以频率升高1%不会发生失谐而引起谐波放大等严重后果。
• 假如电容器不是接在35(或者33)kV供配电系统，而是在10kV、6kV及3kV供配电系统，情况又是如何呢?
• 下面以10kV系统为例阐述，10kV系统的相电压为5.77kV，所以10kV系统滤波回路的电容器都是单串的，由于补偿容量不大，电容器单元并联也不大。
• 设每相并联2个，电容器单元内部4串10并，电容器单元以单串2并的方式接入电力系统，正常的电容器单元电容量C1=2.5C，每相电容量C相=5C;那么当m=3时，故障电容器单元电容量C2=70/31=2.26C，则故障相电容器的容量C相故障=4.76C。
• 在这种情况下，滤波回路该相的谐振频率提高了2.5%，如果是单串单并的话，谐振频率提高了5%，加上系统频率的偏差以及电容器受温度等影响自然发生的电容量偏差，很有可能出现谐振频率大于系统频率(例如，250Hz滤波回路的谐振频率大于250Hz)，从而发生失谐，使谐波滤波回路蜕变为谐波放大装置。
• 在实际情况中，10kV尤其是10kV以下的供配电系统中，由于补偿容量的限制，电力电容器内部的电容器元件数往往少于20个，在这种情况下，个别电容器元件的击穿极有可能会引起对应滤波回路的失谐。
• 为此，在10kV及以下的供配电系统中，我们原则上不建议采用内熔丝电容器，当然也不采用不平衡保护，而是采用外熔丝保护，在电容器内部电容器元件击穿时直接发出跳闸指令。
2、电容器技术参数要求(除了国标规定的以外)
根据电容器在项目中的实际使用情况，明确是内熔丝还是外熔丝结构
电容器内部场强影响电容器的制造成本、运行**性以及寿命，一般要求在50kV/cm以下
根据使用环境选择外壳材料，室内干燥的环境可以选择有良好防腐蚀层的外壳，室外建议选择不锈钢材质的外壳，耐爆裂能量大于8KJ
电容器内部元件的串并联数由电容器生产厂商的工艺技术决定，但是可以要求厂家提供对应的数据，以便进行电容器不平衡保护的科学计算与整定
高压电力电容器采用全膜结构形式
内部绝缘浸渍现在已经禁止采用PCB材料，但可以要求供货商告知实际使用的浸渍材料名称，以便漏液及报废的时候进行环保处理
单台电容器的容量，10kV及以下供配电系统依据是否采用中性点不平衡保护而方便分组来确定单台电容器的容量，35kV供配电系统建议单台电容器的容量控制在500Kvar以下
3、特别提示：电容器及滤波回路的投切
• 电容器及滤波回路分闸后至少延时6~10分钟后再合闸
• 电容器及滤波回路的断路器必须通过机械或电子(脑)的方式设置分合闸延时控制功能
• 电容器送电时，工作人员应该离电容器有一定的距离(尤其是户内电容器)
