无熔丝电容器技术的设计与推广方案探讨

【摘 要】论述了无熔丝电容器的技术原理及应用要点，并与内熔丝方案进行了对比分析，得出了在高电压电容器组中推广无熔丝电容器的必要性。

【关键词】无熔丝电容器；无熔丝技术；节能

1. 前言

1.1 电力电容器是一种静止的无功补偿设备。它的主要作用是向电力系统提供无功功率，提高功率因数。采用就地无功补偿，可以减少输电线路输送电流，起到减少线路能量损耗和压降，改善电能质量和提高设备利用率的重要作用。

1.2 文献[1]全面描述了无熔丝电容器的技术原理及接线特点，并指出在额定电压高于34.5KV的电容器装置中采用无熔丝电容器比内熔丝电容器有较大的优越性。

1.3 目前，无熔丝电容器在国内的推广仍然屈指可数，应用很少。纠其原因是许多人对无熔丝技术的理解上还存有片面性，主要有以下几点：

（1）无熔丝电容器就是不带内熔丝，但必需带外熔断器保护的电容器，技术落后，在使用中问题较多。

（2）内熔丝电容器在国内已大范围地使用，性能良好，内熔丝电容器一定优于无熔丝电容器。

（3）无熔丝电容器只适用于小容量电容器组，单组容量不能做太大。

（4）采用无熔丝电容器，元件的设计场强不能太高，产品的体积和成本一定比内熔丝的大。

（5）在我国的高电压等级的电容器组中，都不约而同地采用内熔丝电容器单元，电容器组的保护多采用桥式差流保护。

1.4 这些问题的存在，主要是对内熔丝技术的理解上存在误区，在推广中只是片面强调内熔丝产品的优越性所致，使得无熔丝电容器在我国的推广受到了较大的限制，用户也不敢断然采用，因此，有必要在这里进行一些讨论。

2. 什么是无熔丝技术？

2.1 所谓无熔丝技术，就是在电容器装置中既不采用内熔丝，也不采用外熔丝，而允许在个别元件击穿后，电容器装置仍能正常运行（保护装置不动作）的一种技术。

2.2 该技术的核心有两个：

一是利用全膜电容器击穿后，铝箔间的绝缘膜全部碳化，形成了低电阻（几乎为0）的电流通道，可以长期在通过该支路的总电流下运行。另一个是通过电容器单元采用先串后并的接线方式，使得每条支路的电流不超过60A，当一个元件损坏时，其余完好段元件的过电压倍数增大很小。

3. 无熔丝、外熔丝、内熔丝电容器的接线原理及结构差异

3.1 无熔丝电容器在制造上与内熔丝电容器基本相同，元件也是先并后串，只是去掉内熔丝及其附件。

图2 无熔丝方案与内熔丝方案接线原理图

3.2 无熔丝装置、外熔丝装置、内熔丝装置按双星形接线时，单元的接线原理图如图1所示，三种结构的性能特点如表1所示：

3.3 从以上对比可以看出：

（1）无熔丝产品适用于串联段数较多的装置。

（2）无熔丝电容器的单台容量也可以做的较大。

（3）无熔丝电容器组比内熔丝电容器组有更小的占地面积和成本优势。

4. 举例说明无熔丝与内熔丝电容器的优缺点

例1：我国特高压电网变电站所安装的电容器组额定电压为110KV，单组容量为210Mvar，下面就采用无熔丝电容器和内熔丝电容器分别对电容器装置进行初步设计，方案的电气接线图如图2所示，性能见表2。

5. 无熔丝电容器组应用中的缺陷

5.1 无熔丝电容器外壳电位的固定。

由于无熔丝电容器组接线采用支路接线的方法，电容器外壳的电位只能固定接于一条支路，如图3所示。对于例1无熔丝方案：当电容器内部有元件击穿时，完好单元外壳的电位便会发生，因此在设计时，应校验在最大故障状态下，电容器极对壳的耐受电压应不超过该电容器的绝缘水平。假如故障段K=4时，不平衡保护动作，故障元件均发生在第1支路中的第一个单元（C1）中，则完好串第一层支架的第2串单元的下部端子的极对壳电压将会由13KV增大到21.64KV。因此确定单元的极对壳工频耐压水平最低不小于21.64X2.5=54.1 KV，而不能根据额定电压13 KV计算。这也是无熔丝在使有中的缺点之一，使用时应注意校核。

5.2 电容偏差控制。

无熔丝电容器组接线的接线特点是先串后并，单元电容器没有并联，因此在匹配电容器单元时，应按支路控制使得串段间的电容偏差最小，串段间的电容偏差应控制在不大于1.02。

6. 推广无熔丝电容器的意义

6.1 推广采用无熔丝产品有利于节能和环保。

6.2 推广采用无熔丝技术有利于我国电容器制造水平的提升。

6.3 推广采用无熔丝电容器，可进一步提高电容器运行的安全可靠性。

7. 结论

经过理论分析以及国外无熔丝产品的应用运行经验，无熔丝电容器使用在较高电压等级的电容器组中与内熔丝产品相比有一定的优越性。

参考文献

[1] 房金兰，《无熔丝电容器技术的发展与应用》，电力电容器与无功补偿，2008年第1期.

[2] 盛国钊，倪学锋.高压并联电容器组不平衡保护计算中遇到的新问题.《无功补偿装置》，2004年第1期.

[文章编号]1006-7619（2013）09-05-820