1、2018/4/13,电气分厂,1,无功功率补偿装置简介,孙 逊,2008年7月20日,2018/4/13,电气分厂,2,无功功率补偿装置,前言 由于“上大压小”工程的需要，我厂由电源端转变成为负载端变电所运行，为保证电能质量。因此在我厂新增加了三套无功补偿装置（每套5000千乏单级1000千乏）。这对我们电气分厂的同志们来说，遇到了新设备、新问题，尤其上个月3号无功补偿装置在运行中发生了绝缘事故，通过事故也暴露出工作人员对设备的原理了解的不够深入。我们应该以此为契机，抓紧对新设备的学习，不断提高对自己知识的更新能力。迎接30万机组的投产。由于能力所限，不周之处请及时指正，希望能为大家今后的学习
2、起到抛砖引玉的作用。,2018/4/13,电气分厂,3,主要内容,一、无功功率的本质与作用二、无功功率的补偿方法与电源三、电路基本元件及功率因数的提高四、高压并联电容器的技术规范五、 XBZZ型高压无功自动补偿装置原理,2018/4/13,电气分厂,4,一、无功功率的本质与作用,1、无功功率的定义2、无功功率的理解3、无功补偿的原理4、无功补偿的作用,2018/4/13,电气分厂,5,1、无功功率的定义,具有电感和电容的交流电路中，电感的磁场或电容的电场在一个周期内的一部分时间内从电源吸收能量，另一部分时间内将能量返回电源。在整个周期内平均功率为零，也就是没有能量消耗。但能量是在电源和电感或电
3、容之间来回交换的。能量交换率的最大值叫做无功功率,2018/4/13,电气分厂,6,无功功率在电气技术领域是个必不可少的重要物理量。无功功率表示有能量交换,但不消耗功率, 应建立一个概念，无功并不会被消耗，只会被补偿、平衡。 应了解为什么要定义无功。无功是无功类设备（电感、电抗）与电网进行能量交换的速率。应强调的是交换的速率，而不是交换过程中的损耗，即在交换过程中由于漏磁、介质损耗等能量的损失并不属于无功，这些是因无功过程中引起的有功损耗。再说明无功的定义及与有功的分别。电网中存在电能，当电流通过负荷时，会产生机械运动、光、热能等其它能量的表现。这实际上电能转换成机械能、光成与热能等。这种转换
4、速率我们称为有功，转换的结果就是电能的消耗，其主要特征是当电能通过负荷转换成其它型式的能量后，并不能立刻变回电能（一个周期内）。,2、无功功率的理解,2018/4/13,电气分厂,7,无功功率的理解,而有些特殊的设备（如电抗器、电容器），当电流流过它们时，在半个周期内，电能会转变成磁能或场能等形式，但在后半个周期内，这些能量会转变回电能并反送回电网，因此从整个周期来看，设备没有从电网中吸收任何电能，只是不断的作能量交换（是交换而不是转变）；总结：无功是能量交换的速率，本身并不产生损耗。我们常说的无用功损耗能等，实际上很多是属于有功，因为它是把电能转为热能或机械能等。但无功负荷在能量交换过程中必
5、然带来有功损耗，而且负荷与电源的距离越远则损耗越大，并且会占用大量的线路输送能力；为了减小这方面的损失，我们就要在无功负荷设备的旁边加装反性质的无功负荷，使其互相进行能量交换，减小对电源的依赖，达到提高线路输送能力及减小线损的目的,2018/4/13,电气分厂,8,3、无功补偿的原理,无功补偿的原理：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时，容性负荷吸收能量，能量在两种负荷之间交换。这样，感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是无功补偿的原理。,2018/4/13,电气分厂,9,4、无功补偿的
6、作用,1、减少电能损耗2、提高电压质量3、增加设备输电能力4、提高电力系统稳定性,2018/4/13,电气分厂,10,二、无功功率的补偿方法与装置,1、为什么加装无功补偿装置,2、无功电源的分类及原理,2018/4/13,电气分厂,11,1、为什么要采用补偿设备,在电力系统中，由于无功功率的不足，会使系统电压及功率因数降低，从而损坏电气设备。严重时会造成电压崩溃，使系统瓦解。从而造成大面积停电。另外，功率因数和电压的降低，还会使电气设备得不到充分利用，造成电能损耗增加，效率降低。从而限制了线路的输送能力，影响电网的安全运行及用户的正常用电。 为了解决电网无功电源容量不足，应充分利用现有设备，改
7、善电压水平，提高功率因数，以保证电网的安全经济运行和用户的正常用电。在电力系统中除发电机是无功电源外，线路的电容也产生部分无功功率。在上述两项无功电源不能满足电网无功功率的要求时需加装无功补偿装置。如：同期调相机、移相电容器等，以补偿电网无功的不足。,2018/4/13,电气分厂,12,2、无功电源的分类及原理,无功电源主要有3种：,1、同步发电机,2、同期调相机,3、电容器组,2018/4/13,电气分厂,13,发电机 同步发电机 不仅是电力系 统的有功电源， 而且是电力系 统的主要的无 功电源。它发 出的功率是可 以调节的。,同步发电机,P,Q,I1,I2,JXI1,JXI2,E2,E1,
8、P=(E/xd)sin,2018/4/13,电气分厂,14, 同期调相机的原理,结构：由定、转子及励磁系统组成。调相机的励磁系统与发电机的励磁系统一样，一般装有与主机同轴的主励和副励，且装有自动调节励磁装置，大型的采用半导体励磁。 同步调相机是专门设计的无功功率发电机。可以过励磁运行，也可以欠励磁运行，运行状态根据系统的要求来调节。 过励磁运行时，向系统输送无功功率；欠励磁运行时，从系统吸取无功功率。所以改变调相机的励磁可以平滑地改变无功功率的大小和方向。如图所示：,2018/4/13,电气分厂,15,同期调相机的原理,U,I,E,-U,E,I,U,-U,E,E,（图1.1）,（图1.2）,过
9、励磁,欠励磁,2018/4/13,电气分厂,16,同期调相机的原理,当增加励磁电流时，定子电势便增加到E （见图1.1），它和电网电压U的差值E=E-U,将在调相机定子回路内产生电流I=E/Xd ，在相位上较E滞后90度，对电机而言是感性的起去磁作用。就是把过多的励磁送到系统中去，因为电流与系统电压的相位差为90度，所以有功功率的增量为零.同样减少励磁电流时，E是负值（见图1.2）。电流I对电机而言是容性的起助磁作用。就是吸收系统中的无功，因此起到补偿作用。,2018/4/13,电气分厂,17,把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性
10、负荷释放能量时，容性负荷吸收能量，能量在两种负荷之间交换。这样，感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是电容补偿的原理。,电容器组,R,L,C,2018/4/13,电气分厂,18,三、电路的基本元件及功率因数的提高,1、电阻元件2、电感元件3、电容元件4、电感元件的交流电路5、电容元件的交流电路6、功率因数的提高,2018/4/13,电气分厂,19,电路的基本元件是由电阻、电感、电容构成的，, 电阻元件,根据欧姆定律:,即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系,线性电阻,金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的导电性能有关，表达式为：,电阻的能量,表明电能全部消耗在电
11、阻上，转换为热能散发。,2018/4/13,电气分厂,20, 电感元件,描述线圈通有电流时产生磁场、储存磁场能量的性质。,1. 物理意义,线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质的导磁性能等有关。,2018/4/13,电气分厂,21,自感电动势：,2. 自感电动势方向的判定,(1) 自感电动势的参考方向,2018/4/13,电气分厂,22,(2) 自感电动势瞬时极性的判别,eL与参考方向相反,eL具有阻碍电流变化的性质,eL与参考方向相同,2018/4/13,电气分厂,23,(3) 电感元件储能,根据基尔霍夫定律可得：,将上式两边同乘上 i ，并积分，则得：,即电感将电能转换为磁场能储存在线
12、圈中，当电流增大时，磁场能增大，电感元件从电源取用电能；当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电源放还能量。,磁场能,2018/4/13,电气分厂,24, 电容元件,描述电容两端加电源后，其两个极板上分别聚集起等量异号的电荷，在介质中建立起电场，并储存电场能量的性质。,电容：,电容器的电容与极板的尺寸及其间介质的介电常数等关。,2018/4/13,电气分厂,25,电容元件储能,将上式两边同乘上 u，并积分，则得：,即电容将电能转换为电场能储存在电容中，当电压增大时，电场能增大，电容元件从电源取用电能；当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还能量。,电场能,根据：,2018/4/13,电气分厂
13、,26, 电感元件的交流电路,基本关系式：, 频率相同, U =I L,相位差,1. 电压与电流的关系,设：,U,I,2018/4/13,电气分厂,27,或,感抗(), 电感L具有通直阻交的作用,有效值:,XL=2fL= L,2018/4/13,电气分厂,28,感抗XL是频率的函数,可得相量式：,2018/4/13,电气分厂,29,储能,放能,储能,放能, 电感L是储能元件。,结论： 纯电感不消耗能量，只和电源进行能量交换（能量的吞吐)。,可逆的能量转换过程,瞬时功率 ：,2018/4/13,电气分厂,30,用以衡量电感电路中能量交换的规模。用瞬时功率达到的最大值表征，即,单位：var,(3)
14、 无功功率 Q,2018/4/13,电气分厂,31, 电容元件的交流电路,电流与电压的变化率成正比。,基本关系式：,1.电流与电压的关系, 频率相同, I =UC,电流超前电压90,则：,设：,2018/4/13,电气分厂,32,或,则:,容抗（）,定义：,有效值,所以电容C具有隔直通交的作用,2018/4/13,电气分厂,33,容抗XC是频率的函数,可得相量式,电容电路中复数形式的欧姆定律,2018/4/13,电气分厂,34,瞬时功率 ：,充电,放电,充电,放电,所以电容C是储能元件。,结论： 纯电容不消耗能量，只和电源进行能量交换（能量的吞吐)。,2018/4/13,电气分厂,35,同理，
15、无功功率等于瞬时功率达到的最大值。,(3) 无功功率 Q,单位：var,为了同电感电路的无功功率相比较，这里也设,则：,2018/4/13,电气分厂,36, 功率因数的提高,1.功率因数:是对电源利用程度的衡量。,的意义：电压与电流的相位差，阻抗的辐角,2018/4/13,电气分厂,37,(1) 电源设备的容量不能充分利用,若用户： 则电源可发出的有功功率为：,若用户： 则电源可发出的有功功率为：,而需提供的无功功率为:,所以 提高 可使发电设备的容量得以充分利用,无需提供的无功功率。,2018/4/13,电气分厂,38,（2）增加线路和发电机绕组的功率损耗,(费电),所以要求提高电网的功率因
16、数对国民经济的发展有重要的意义,设输电线和发电机绕组的电阻为 :,所以提高 可减小线路和发电机绕组的损耗。,2018/4/13,电气分厂,39,40W220V白炽灯,40W220V日光灯,2. 功率因数cos 低的原因,例：,2018/4/13,电气分厂,40,(2) 提高功率因数的措施:,必须保证原负载的工作状态不变。即：加至负载上的电压和负载的有功功率不变。,在感性负载两端并电容,(1) 提高功率因数的原则：,C,2018/4/13,电气分厂,41,结论,并联电容C后：,(3) 电路总的有功功率不变,因为电路中电阻没有变，所以消耗的功率也不变。,2018/4/13,电气分厂,42,1、标准
17、采用的定义2、并联电容器的运行条件,四、高压并联电容器的技术规范,2018/4/13,电气分厂,43,本节内容参考下列规范：1、高压并联电容器装置订货技术条件（DL/T 604-1996)2、并联电容器装置设计规范条文说明 （GB50227-95)3、并联电容器装置设计技术规程 （SDJ25-85)4、高压并联电容器装置（JB/T 7111-1993)标准采用的定义：1、高压并联电容器装置：制造厂根据标准要求设计并组装供货的整套并联电容器装置。装置由并联电容器组及相应的一次和二次配套设备组成；配套设备一般应包括：断路器、串联电抗器、放电线圈、避雷器、电容器单台保护用熔断器及保护和自动装置。,2
18、018/4/13,电气分厂,44,2、装置的额定容量：一套装置中电容器组的额定容量即为该套装置的额定容量。3装置额定输出容量：当装置中电容器组承受的电压等于电容器组的额定电压时，装置的额定输出容量等于装置的额定容量减去配套串联电抗器的额定容量。4、额定电抗率：装置中串联电抗器的感抗与电容器容抗的比值。安全要求；1、放电线圈必须直接并接于电容器组的两端，期间不得有断路器、熔断器或任何别的隔离部件。2、在人员接触电容器之前，都必须将电容器的端子短路并接地。,2018/4/13,电气分厂,45,并联电容器的运行标准：1、允许过电压电容器组允许在其1.1倍额定电压下长期运行，允许短时过电压作用，短时过
19、电压幅值由时间加以限定。超时1.1U应退出运行。2、允许过电流电容器组允许在其1.3倍额定电流下长期运行。在允许超过额定电流的30%中，10%是由允许的工频过电压引起的，20%是由高次谐波引起的。3、允许温度电容器组的周围环境温度，一般在-40+40 .如果温度过高介质损耗加剧，会影响其使用寿命，甚至引起介质击穿。温度过低电容器内部压力将降低，会使游离电压下降即局部放电电场强度降低，内部气泡容易放电。,2018/4/13,电气分厂,46,五、XBZZ型高压无功自动补偿装置原理,1、XBZZ型高压无功自动补偿装置原理图2、 XBZZ型高压无功自动补偿装置的特点3、 CKSC型干式铁芯串联电抗器4
20、、串联电抗器设备规范5、电抗率的选用6、并联电容器7、并联电容器单星形接线故障分析8、电容器的放电装置9、电容器常见异常现象10、电容器专用放电装置11、放电线圈放电过程 12、电容器的保护配置13、永磁机构断路器14、对电容器投切开关的要求15、投切开关为什么采用永磁机构真空断路器16、 XBZZ型高压无功自动补偿装置工作原理17、高压无功补偿装置的维护、检查,2018/4/13,电气分厂,47,XBZZ型高压无功自动补偿装置原理图,JKWG型无功补偿控制器,DK,C,C,C,CKZ-1保护控制单元,放电PT,C,C,C,CKZ-1保护控制单元,放电PT,DK,投切开关,投切开关,隔离开关,
21、2018/4/13,电气分厂,48,XBZZ型高压无功自动补偿装置的特点,1、用途：适用于变电站中10（60)KV母线、开闭所及高压电动机的无功自动跟踪补偿，装置根据无功功率、电压、功率因数等参数分级自动投切并联电容器组，以提高功率因数，降低线损，增加输变电设备的输送能力，达到节电，提高电压质量，增容的目的。2、特点：单元化设计，柜与柜之间硬母排连接，运行可靠。进线具有隔离刀，检修安全方便。 装置每组电容器均采用永磁真空开关做投切和保护。 以电压、功率因数和无功功率作为投切依据。,2018/4/13,电气分厂,49, 单元化设计，柜与柜之间硬母排联接，运行可靠。 进线具有隔离刀，并可选配总熔丝
22、保护，可取代原出线保护柜。 装置每组电容器均采用永磁真空开关作投切和保护，永磁开关动作灵活可靠，寿命长，既有接触器可以频繁操作的优点，又有断路器开断电流大的优点。 装置每组电容均配有微机保护控制单元，实现电容器组的过流、缺相、接地保护，比熔丝保护更可靠。当某电容器组出现故障时保护控制单元可分断本组开关并闭锁合闸，不影响其它电容器组的正常运行。 电容器组自动循环投切，保证各电容器组均时使用。 以电压、功率因数和无功功率作为投切依据。 补偿控制器可实时显示和存储电压、电流、功率因数、无功功率及电容器投切状态等，数据可存储60天。 补偿控制器具有过电压保护、欠电压保护等功能，可为本套装置提供总保护。
23、 补偿控制器可根据需要配RS-485接口或CDMA通讯模块,方便进行参数设置或向远方传送数据。,XBZZ型高压无功自动补偿装置的特点,2018/4/13,电气分厂,50,CKSC型干式铁芯串联电抗器,CECK型干式铁芯串联电抗器是电力系统无功功率补偿装置的重要元器件。电力电容器与干式铁芯电抗器串联后，能有效地抑制电网中的高次谐波，限制合闸涌流，减小合闸涌流对电容器及电网的冲击，改善系统的电压波形，延长无功功率补偿装置的使用寿命 。干式铁芯电抗器比传统油浸式电抗器、空芯电抗器的体积小、占地空间小、结构简单、安装方便等特点。缺点是：有噪音并在事故电流较大时铁芯饱和失去了限流能力。,2018/4/1
24、3,电气分厂,51,串联电抗器设备规范,产品型号：CKSC-60/6-6,系统电压：6000V,端子电压：229V,额定阻抗：2.62,允许温升：90K,冷却方式：AN,频 率：50HZ,额定电流：87.48A,耐热等级：F级,联接组别：I I I,使用条件：户内,相 数：三相,重 量：566Kg,电 抗 率：6%,2018/4/13,电气分厂,52,电抗率的选用,如在系统中存在的谐波不可忽视时，应查明供电系统的背景谐波含量，然后再合理确定K值。为了达到抑制谐波的目的，电抗率的配置应使用电容器接入处综合谐波阻抗呈感性。否则将会产生谐波放大作用，而引起电容器频繁烧保险 当系统中电网背景谐波为5次
25、及以上时，这时应配置电抗率为（4.56）%。 电网的一般情况是：5次谐波最大，7次次之，3次较小。因此在工程中，选用K=4.5%6%的电抗器较多，国际上也通常采用 。因此，我厂的电抗率K选用6% 总之配置电抗器的原则是：一定要根据系统背景谐波含量来综合考虑而确定。 下面是供电中试所08.6.24在我厂进行的谐波背景测量结果：基波值为：106.63 有效值为：106.63 谐波总畸变率为：0.36624%奇次谐波含有率为：0.31688% 偶次谐波含有率为：0.18361%其中奇次谐波含有率里以5次谐波为主。说明我厂的电抗率K选用合理。,2018/4/13,电气分厂,53,并联电容器,并联电容器
26、主要用于提高功率因数，电容器由外壳和芯子组成，外壳用薄钢板密封焊接而成，外壳上装有出线瓷套管和接地螺栓。芯子由若干元件和绝缘件叠压而成，元件用电容纸或膜纸复合。或用纯薄膜做介质和铝铂做极板卷制而成。为适应各种电压，元件可接成串联和并联。 电力电容器的接线： 主要有单星形、双星星、三角形这三种 接线形式。 我厂电容器采用的是单星形接线形式,2018/4/13,电气分厂,54,并联电容器单星形接线故障分析,如图所示电容器接为单星形时，当一台（A相）电容器极板击穿短路时，B、C两相电容器所承受的电压由相电压升高到线电压，即升高 倍。这两相电容器所流过的电流也升高 倍。由于故障相（A相）电容器流过的
27、电流为两个健全相（B、C）电容电流的向量 和。因此故障相电流为额定电流的3倍。 向量分析见图 Ia、Ib、IC分别为各相电流且超前电压90度 Ua、Ub、Uc分别为各相电压，Uba、Uca 为故障后的线电压,Ia,Ib,IC,2018/4/13,电气分厂,55,Ia,Ib,Ic,Ua,Ub,Uc,Ia,Ib,Ic,Ub,Uc,Uba,Uca,Ib+Ic=-Ia,故障后的向量图,故障前的向量图,2018/4/13,电气分厂,56,电容器的放电装置,电容器的放电原因： 当电容器投入网络后，其两个极板处于储能状态，其从网络断开后，两极储有一定的电荷，该电荷使电容器的极板上保持一定的残压。残压的初始值
28、为电容器组的额定电压。如果电容器在这种状态下再次投入运行，有可能产生很大的合闸涌流和很高的过电压，甚至导致电容器的击穿和损坏。 更重要的是当电容器从网络断开后，如不放电，当工作人员触摸时，可能危及人身安全。因此，电容器必须加装放电装置。,有电危险,2018/4/13,电气分厂,57,电容器常见异常现象,补偿电容器在运行中会发生各种异常现象，如涌流、过电压、高次谐波等现象。这些现象常常造成电容器损坏，甚至造成意想不到事故，威胁设备的安全运行。现将这些异常现象进行分析，从而得到一个初步的认识。1、电容器组投入瞬间由于电压不能突变，相当于电源短路。因而会产生频率很大、幅值很高的暂态电流，涌流即为电容
29、器接入电源瞬间的初始充电电流，因为电容器均是在初始电容量为零的状态投入。所以其电流幅值和频率均很高。涌流的危害：加速了断路器触头磨损，可能造成CT绝缘击穿，继电保护误动。因此，回路中串入电抗器对其进行限制。,2018/4/13,电气分厂,58,电容器常见异常现象1,2、网络中的谐波含量较高时，这个谐波电流将于基波电流叠加使电容器的电流骤增，导致电容器发热，同时产生一个叠加电压，使电容器产生过电压，从而缩短电容器的寿命。当谐波频率等于自然频率时，将产生谐振，过电压和过电流现象更为严重。3、并联电容器组的过电压问题，主要考虑操作过电压，操作过电压大多是由于在断路器分闸时电弧重燃所引起的。单相重燃时
30、，在电容器组不接地中性点上，产生中性点对地过电压。此过电压与其它相电容上的电压叠加，形成更高的极对地过电压。未充电的电容器合闸时，极间过电压的最大值不会超过其额定电压峰值的2倍。如果电容器处于充电状态，而充电电压与系统电压大小相等，极性相反时，合闸时的极间过电压可能达到3倍。由于真空断路器触头弹跳引起的过电压合闸时，真空断路器触头的弹跳将出现电弧断开又接通的重复过程，过电压可能达到283倍；对电容器绝缘有危害。,2018/4/13,电气分厂,59,电容器常见异常现象2,我厂电容器组单星中性点不接地接线这种形式，相间电容差值将造成，三相电压不平衡。应定期测量电容值，以免电压不平衡度增大。加入串联
31、电抗器后将造成总无功补偿容量的下降的同时，应注意电容器组的电压升高，以免长期过电压运行。通常限制并联电容器组操作过电压的措施是避雷器。而避雷器在操作过电压下的频繁动作也将会大大缩短它的寿命。由于Q=CU2,若电容器组电压过高，电容器内部游离增大，将产生局部放电；长时间在过电压下运行，电容器的无功输出功率增加，造成无功过补偿；无功电流增加，电容器本身的有功损耗增大，发热量上升，最终导致热击穿。因此有关规程、均规定，在并联电容器回路应设置过电压保护。,2018/4/13,电气分厂,60,电容器专用放电装置,对放电装置的要求：1、在电容器切断5秒内，其残压应下降到50V以下。2、对频繁自动投切的电容
32、器组，从分断到再投入的时间间隔内，残压应将至初始值的10%以下。 它应能满足长期运行的要求。但容量不宜过大，因容量越大，放电时间越长，损耗越大。 我厂采用兼用放电线圈，即正常运行时作为电压互感器使用，电容器组断开后做为放电线圈使用。它采用全绝缘单相电压互感器，一次星接二次接成开口三角形供保护使用。它与电容器组直接连接。注意：不可采用电磁式三相五柱一次侧中性点接地的PT做放电线圈，因为这种PT线圈与电容器电容及对地电容构成振荡回路，产生电磁振荡，会引起很高的过电压。,2018/4/13,电气分厂,61,放电线圈放电过程,正常运行时，放电线圈工作在交流电压下（并接于电容器组两端子间）呈一很高的励磁
33、阻抗。电容器组被断开后，实质上为一衰减直流放电过程，其放电等值电路如图，其中L为放电线圈的铁芯电感，在直流电压的作用下，铁芯很快饱和，铁芯电感迅速下降，电容器储能在R上消耗。当电压衰减到较低时，由于放电电流亦随之减少，此时铁芯的饱和程度会减轻，其电感L开始回升。R为放电线圈的功耗等值电阻，主要是线圈的直流电阻，而放电线圈的直流电阻一般较大，如我厂的PT一次直流电阻在2 k左右。由于铁芯电感L在放电过程中是非线性的，有几百倍的变化幅度。因此，放电过程通常是一非周期的衰减过程。,C,L,R,K,2018/4/13,电气分厂,62,电容器的保护配置,我厂的保护配置形式为外熔丝加继保，配置的保护有：保
34、护功能：过电压、欠电压、限时速断、过电流、中性点电压不平衡保护；单台电容器有外熔丝保护。 电容器单台保护熔断器作为电容器内部故障主保护，是因为熔断器具有反时限特性，只要能保证熔断器的时间电流特性曲线位于电容器的10外壳爆裂曲线左侧（即安全带中），就能确保在电容器内部故障发展至外壳爆裂前熔丝迅速熔断，从而隔离故障电容器，使健全电容器继续运行。继电保护只能反映稳态故障，且动作时限较长，作为电容器内部故障的后备保护，当熔断器切除故障电容器后，剩余健全电容器的过电压超过限值时，保护动作切断整组电容器。这种方式为国际普遍采用。开口三角零序电压保护，该保护将放电线圈二次接成开口三角，无需专用互感器，灵敏度
35、高。但是容易受到系统电压不平衡的影响，只不过6 kV系统对地电容不平衡度相对较小。熔丝保护和不平衡保护同为主保护 。过流保护为后备保护。,电容器10%爆裂曲线,熔断器安秒特性曲线,2018/4/13,电气分厂,63,永磁机构断路器,永磁机构的特点：将永久磁铁应用于操动机构中。设计中使真空断路器分合闸位置的保持通过永久磁铁实现，取代了传统的锁扣装置。这种磁力机构具有永久磁铁和分闸、合闸控制线圈，当合闸控制线圈通电后，它使动铁心向下运动，并由永久磁铁保持在合闸位置；当分闸控制线圈通电，动铁心向反方向运动，同样由永久磁铁将它保待在另一个工作位置即分闸位置上，也就是说，该机构在控制线圈不通电流时它的动
36、铁心有两个稳定工作状态，(合闸和分闸)。也称双稳态电磁机构。,2018/4/13,电气分厂,64,对电容器投切开关的要求：,除应符合断路器有关标准外，尚应符合下列规定。1、关合时，触头弹跳时间不应大于2ms，不应有过长的预击穿。2、开断时不应重击穿，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。,2018/4/13,电气分厂,65,投切开关为什么采用永磁机构真空断路器,由于电容器组负载的特殊性，投切电容器组时会不可避免地产生操作过电压和在不同相位角下的合闸涌流。操作过电压所带来的直接后果就是引起过电压击穿和重燃；而合闸涌流最高能达到稳态时的4倍以上，并且持续时间长，对电气设备的
37、危害非常大。永磁机构真空断路器一方面因为合闸弹跳的减小（可以很容易控制在0.1毫秒甚至更短的时间内），合闸冲击力大幅减小，这样使得投切大容量电容器组时重燃的几率大幅下降，减少了电弧对触头的烧损，有效解决重燃的问题；另一方面，完全可以通过控制器控制，在电压为零时投入电容器，在电流为零时切开电容器，从根本上解决投切大容量电容器组易产生的操作过电压和涌流的问题，从而提高真空灭弧室和永磁机构真空断路器的整体机械和电气寿命。解决了真空断路器投切大容量电容器组时产生的操作过电压和涌流问题。,2018/4/13,电气分厂,66,XBZZ型高压无功自动补偿装置工作原理,工作原理装置由控制器以电压、功率因数、无
38、功功率等采样信号作为判据进行电压无功综合控制，投切电容。电容器组由高压真空接触器来投切。当控制器检测到的无功功率值超过整个定值时，控制器根据需投电容器组的级数，给出控制信号，自动合闸高压真空断路器，将电容器组投入运行；当负载无功功率值低于整定值时，控制器给出控制信号将高压真空断路器断开，电容器组退出工作，以上操作可以完全自动进行。高压系统功率因数不低于0.9低压系统容量100KVA以上负荷不低于0.85。否则0.8,2018/4/13,电气分厂,67,高压无功补偿装置的维护、检查1,维护：由于电容器是静止的和全密封的电气设备，且串联电抗器和放电线圈都是干式设备。因此，日常的维护工作量较少。主要
39、是定期进行清扫(每年一次)检查各连接部分的紧固，在电容器损坏，熔丝熔断应及时进行调换和平衡工作。 检查项目： 1、根据高压设备的巡视检查制度，每周应对运行中的电容器组巡视检查一次。2、外壳各部是否渗漏油。 3、外壳是否膨胀，膨胀量是否超过正常热胀冷缩的弹性许可度。 4、电容器外壳油漆是否脱落，变色。 5、套管是否清洁完整，有无裂纹，放电现象。,2018/4/13,电气分厂,68,高压无功补偿装置的维护、检查2,6、引线连接处，各处有无松动，脱落和断线，发热变色。电容器回路中任何连接处接触不良都可能引起高频振荡的电弧,使电容器过热和场强过高而发生早期损坏，甚至使整个设备发生故障。 7、异声：应区分是放电声，还是机械振动弓I起的噪音。放电声可能是内部接线脱焊，或内部引线绝缘套管没有套好造成的放电声，类似变压器音响的噪音，尤其是向我厂这种装于室内，单台大容量的电容器组。 8、检查通风设施，测录环境的最高温度，检查通风装置是否良好。 9、检查配套设备，包括串联电抗器、开关刀闸，互感器，支持绝缘子，二次设备等，网状遮栏完整，门窗完好。无雨雪，小动物侵袭可能。 10、检查电流表和电压表的指示，注意三相电流是否平衡，相差太大可能电容器发生损坏，熔丝熔断，系统电压不平衡，也会引起三相电流不平衡，注意电压不可超过规定值。,
