联接方式对高压并联电容器组的影响研究

【摘 要】电力电容器是变电所的主要电气设备，具有补偿系统无功功率、改善系统电能质量、提高系统功率因数、降低系统线路损耗的作用，同时能释放变压器潜能，提高输电线路送电能力，对电网安全运行具有十分重要的意义。本文针对不同联接方式下的电容器组分析其优缺点，并通过理论和案例着重讨论目前变电所内普遍使用的双星形联接方式下的电容器组运行和检修技术。

【关键词】电力电容器；联接方式；双星形

引言

近年来，盐城供电公司不断新建、改建、扩建变电所和输电线路。目前，由盐城供电公司变电检修室电气试验班负责日常修试工作的110kV和35kV电压等级变电所内普遍安装了用于无功补偿的10kV或20kV高压并联电容器组或集合式电容器。

1高压并联电容器组主接线及运行维护

1.1高压并联电容器组一次主接线

在电力系统中，高压并联电容器组的联接方式主要有两种：星形联接和三角形联接。星形联接方式又分为单星形联接和双星形联接。变电所用于无功补偿的10kV或20kV高压并联电容器组一次主接线如图1所示。

图1 高压并联电容器组一次主接线

正常运行时，放电线圈并联于三相之间，工作在交流电压下，呈一很高的励磁阻抗，电容器组被断开后，放电线圈起直流衰减放电作用；串联电抗器起限制电容器的合闸涌流和抑制谐波电压作用；电容器组主刀闸和接地刀闸采用联动方式，即电容器组刀闸合则接地刀闸自动分，而电容器组刀闸分则接地刀闸自动合。

1.2 高压并联电容器组运行维护工作分析

高压并联电容器组运行维护工作必须综合考虑电容器组的容量、电容器额定电压和系统电压、电容器组接线方式和分组情况、电网的接地方式和保护方式等多方面因素。笔者结合自身工作经验总结高压并联电容器组运行维护工作中需注意以下七点：

（1）正常运行中，电容器分闸后至再次合闸的时间间隔不得少于5分钟，以便充分放电。

（2）单台电容器电容值偏差不超出额定值的-5%～10%范围；电容器组中各相电容的最大值和最小值之比不应超过1.08。

（3）补偿后的功率因数，一般不宜大于0.95，更不宜将无功向变压器的初级倒送。

（4）高压并联电容器组的联接和分组需根据电容器的用途和电网情况而定。对于集中补偿的电容器组为适应负荷和电压的变化，电容器组宜接在母线上，并按需要适当分组。

（5）高压并联电容器组为限制合闸涌流和抑制谐波电压，一般都串入串联电抗器配合使用。此时应考虑到容升效应，选用额定电压和允许最高运行电压较高的电容器。

（6）母线停电操作时，应先停电容器组，后停线路；母线送电操作时，应先送线路，再根据系统电压情况决定是否投送电容器组。

（7）电容器组停电检修时，应将电容器组放电接地，放电时先通过大电阻接地，再直接接地。电容器组检修前必须对每只电容器逐一充分放电。

2 不同联接方式下的高压并联电容器组

2.1 三角形接线方式下的高压并联电容器组

高压并联电容器组三角形联接方式，由于电容器组承受电网的线电压，可获得最大的补偿效果。因为采用三角形接法时，电容器组所受电压为电网的线电压，其值为相电压的 倍。而无功出力与电容器承受电压的平方成正比，即 ，故电容器组容量一定时，三角形联接的无功出力是星形联接的3倍。

但是，电容器组三角形联接下当某相电容器发生单相短路时，注入故障点的电流非常大，不仅有故障相电容的发电电流，还有其他两相电容的发电电流和系统的短路电流，这些电流叠加在一起会超过电容器额定电流的很多倍，容易引起电容器油箱爆炸，导致事故扩大。所以，从技术和安全方面分析，高压并联电容器组一般不采用三角形联接方式。

2.2 星形接线方式下的高压并联电容器组

高压并联电容器组呈星形联接时，电容器极板间承受电网的相电压，其值为线电压的 ，所以星形联接的电容器补偿效果仅为三角形联接的1/3。单只电容器绝缘承受的电压较低，当电容器组中有一台电容器因故障击穿短路时，由于其余两健全相的阻抗限制，故障电流将减小到一定范围，使故障影响减轻。星形联接下的电容器组当电容器发生单相短路时，短路相电流为未短路两相电流的矢量和，其值最大也不会超过额定电流的3倍。故从安全角度考虑，采用星形接法比三角形接法更安全可靠。

近年来，新建变电所或变电所电容器组技术改造时普遍采用双星形联接方式。双星形联接方式是将电容器组平均分为两个电容量相等或相近的单星形接线电容器组，并联到电网母线上，两组电容器的中性点之间经过一台低变比的电流互感器连接起来，通过中性点不平衡电流保护电容器组。

3 电容器组典型案例

盐城110kV城中变电站共有4组电容器，3号电容器组配置为双星形接线方式，每相均由两串四并共8只电容器组成，双层式布置，整组共24只。2012年8月22日，10kV 3号电容器153开关不平衡保护动作，无熔丝爆断现象。检修人员对该组内每一只电容器进行检查发现，C2-1电容器已经损坏。

正常情况下，只需更换C2-1电容器并完成交接试验即可，但当时仓库内并无此类电力电容器备品，运维检修部决定临时降低电容器补偿容量，退出损坏的电容器，继电保护重新设定整定值。

电容器组单星形与双星形联接方式在这种情况下的检修方式有所不同。单星形联接方式采用开口三角形压差保护，在中性点采集不平衡电压，因此如果某相需退出一只电容器，其余两相也必须各退出一只相等或相近容量的电容器；双星形联接采用中性点不平衡电流保护，从两个星形的中性点间采集不平衡电流，因此如果某相需退出一只电容器，同一相的另一个星形上必须退出一只相等或相近容量的电容器，其余两相的两个星形上也各退出一只相等或相近容量的电容器，一共需退出6只电容器，而单星形联接方式下只需退出3只。

4 结论

本文总结了不同联接方式下的高压并联电容器组运行及检修工艺，并以实际案例对双星形联接方式下的高压并联电容器组进行了详细分析。

笔者认为，导致电容器熔丝爆断或电容器故障的原因主要有三点：（1）熔丝的开断性能不良。（2）熔丝的额定电流选择太小。（3）谐波的影响。

运行及检修单位定期巡视和检修高压并联电容器组时可按以下三点来防止故障现象的发生：

（1）加强对电容器的外观检查和在线监测，避免电容器带伤运行。

（2）选择性能好的熔丝。正确选择熔丝与电容器的额定电流比值，一般取1.7～1.8倍电容器的额定电流。

（3）正确选择串联电抗器，避免高次谐波产生谐振。

参考文献：

[1]江苏省电力公司企业标准Q/GDW-10-J206-2010 输变电设备交接和状态检修试验规程

[2]陈天翔 王寅仲 海世杰. 电气试验 第二版.北京：中国电力出版社，2008

[3]GB 50227-1995.并联电容器的设计规程

[4]刘万琨等. 风能与风力发电技术[M]. 北京：化学工业出版社，2007

作者简介：

季烨（1988―），男，江苏盐城人，本科生，从事电力一次设备电气试验工作。