并联电容器补偿装置基
础知识
并联电容器补偿装置基本知识
无功补偿容量计算的基本公式: Q = P （tgcpi ---- tg（p2）
=P（
\\ cos^（p\\
y cos\" ◎
l—^-l）
tgcpl、tg（p2 --- 补偿前、后的计算功率因数角的正切值 P ------ 有功负荷
Q——需要补偿的无功容量 并联电容器组的组成 1 •组架式并联电容器组：并联电容器、隔离开关（接地开关或隔离带接
地）、放电线圈、串联电抗器、氧化锌避雷器、并联电容器专用熔断器、组架 等。 2 .集合式并联电容器组（无容量抽头）：并联电容器、隔离开关（接地开关 或隔离带接地）、放电线圈、串联电抗器、氧化锌避雷器、组架等。 并联电容器支路内串接串联电抗器的原因: 变电所中只装一组电容器时，一般合闸涌流不大，当母线短路容量不大于 80倍电容器组容量时’涌流将不会超过10倍电容器组额定电流。可以不装限 制涌流的串联电抗器。
由于现在系统中母线的短路容量普遍较大，且变电所内同时装设两组以上 的并联电容器组的情况较多「并联电容器组投入运行时，所受到的合闸涌流值 较大，因而，并联电容器组需串接串联电抗器。
串联电抗器的另一个主要作用是当系统中含有高次谐波时，装设并联电容 器装置后，电容器回路的容性阻抗会将原有高次谐波含量放大，使其超过允许 值，这时应在电容器回路中串接串联电抗器，以改变电容器回路的阻抗参数， 谐波的过分放大。
串联电抗器电抗率的选择 对于纯粹用于涌流的目的，串联电抗器的电抗率可选择为（~1） %即 可。 对于用于高次谐波放大的串联电抗器。其感抗值的选择应使在可能产生 的任何谐波下，均使电容器回路的总电抗为感性而不是容性，从而消除了谐振 的可能。电抗器的感抗值按下列计算：
ir
式中XL——串联电抗器的感抗，Q;
XC——补偿电容器的工频容抗，Q;
K——可靠系数，一般取 对于5次谐波而言，则
XL二K 学
u
XL=( ~ ) X = ( ~ ) Xc
一般定为(~)Xc=( %~6%)Xc 对于3次谐波而言，则
XL=(12%~13%) XC
电抗器的端电压和容量的选择 电抗器的端电压=电容器的相电压X电抗率 每相电抗器的容量二每相电蓉器容量X电抗率 电抗器的额定电压为并联电容器组的额定电压 电抗器的种类：
油浸铁心式：CKS或CKD,可用于户内、户外。 干式空心电抗器CKGKL,可用于户内、户外。
干式铁心电抗器CKG (S) C,干式产品中体积最小，且三相同体，但目前无 35kV级产品，只能用于户内。
干式半心电抗器：直径比空心产品小，可用于户内、户外。 并联电容器额定电压的选择 由兰呼联电抗器的接入,列起电容器上的基波电生升吏,其值为 Uc=U = U(P —— ---- ------ =U(P — XC-XL 十 XC-AXC \\-A 克申Uc—电蓉器的额奈电压(相电压)，kV; U°——系统额定相电压,kv； A -----串联电抗率
对于并联电容器组接纟£方式为星形接线或双星形接线，电容器额定电压如下 10kV： 6%串联电抗率，电容器额定相电压1 l/V3kV
12-13%串联电抗率，电容器额定相电压12/V3kV 35kV： 6%串联电抗率，电容器额定相电压V3kV
(12~13) %串联电抗率，电容器额定相电压42/ V3 kV
上述选择是在系统额定电压分别为10kV和35kV的情况下，如系统额定电压 有所上升，则并联电容器的额定电压也相应升高。
氧化锌避雷器的选择和使用 氧化锌避雷器的接线方式 III型接线 1. I型接线方式：
优点：比较简单，但对避雷器的特性要求高，当发生一相接地时，要求非接地 的两只避雷器能通过三相电容器积蓄的能量。
缺点：相间过电压保护水平较高，因为是由两只避雷器对地残压之和决定的。 2・III型接线
避雷器直接并接在电容器极间，保护配合直接，不受其他因数的影响，但这 种方式要求避雷器的通流容量比较大。 选用原则：
10kV：
避雷器型号 每组避雷器数量 并联电容器组容量(kvar) 5000 kvar 以下（不含 5000） 5000 ~6000 kvar （不含 6000） 6000 -8000 kvar 8000 〜12000 kvar I型接线 Y5WR-17/45 或 HY5WR-17/45 3只 通流容量
I型接线 400A 400A 600A 800A 35kV：
I型接线 III型接线 22 或22 4只 III型接线 400A 600A 800A 1000A III型接线 Y5WR-51/134 3只 通流容•量 并联电容器组容量（kvar） I型接线 400A 10000 kvar 以下 10000 kvar~20000 kvar 600A 20000 kva-30000 kvar 800A 30000 kva-40000 kvar 1200A 40000 kvar-60000 kvar 1500〜2000A 离开关、接地开关及隔离带接地开关的选择
用途:
避雷器型号 每组避雷器数量 隔离开关做隔离之用 X 127/51X140 （4只同体） III型接线 400A 600A 800A 1200A 1500〜2000A 10kV：户内：GN 19-10/400, 630, 1250
户外：GW4-10/400, 630, 1250 或 GW4-10W/630 （爬电比距2kV）
GW1-10/400 （尽量少采用）
35 kV：户内：GN2-35/400, 630, 1250 户外：GW4-35/630, 1250 或 GW4-35W/630 （爬电比距&kV） 隔离开关做接地之用 10kV：户内:GN 19-10/400, 630, 1250
户外：GW4-10/400, 630, 1250 或 GW4-10W/630 （爬电比距NkV）
GW1-10/400, 630
35 kV：户内：GN2-35/400, 630, 1250
户外：GW4-35/630, 1250 或 GW4-35W/630 （爬电比距NkV） 隔离开关带接地 10kV：户内:GN24-10D/400, 630, 1250
户外：GW4-10D/400, 630, 1250 或 GW4-10DW/630 （爬电比距2kV） 35 kV：户外：GW4-35D/630, 1250 或 GW4-35DW/630 （爬电比距NkV） 隔离开关额定电流的选择
隔离开关的额亘电流二电容器额定相电流X ,再适当加一些奈度 如果用户对动、热稳定电流有要求，则应首先满足动热稳定的要求 放电线圈的选择
放电线圈的放电容量＞每相电容器容量
放电线圈的额克相电压二电容器的额是相电压
放电线圏的种类：
油浸式：价格较低，但由于用于绝缘的油同空气通过呼吸器相连，使绝缘油会
由于呼吸的原因而受潮，同时产品内的绝缘油会对环境造成污染及存在火灾隐 患。 全封闭式：绝缘油与空气不直接接触，杜绝了绝缘油受潮的可能，但价格较 高，同时产品内的绝缘油仍会对环境造成污染及存在火灾隐患。
干式：］彻底改变了绝缘种类，不会对环境造成污染，也不存在大的火灾隐患， 但价格较高。且目前国内35kV级还没有此类产品。 并联电容器单台用熔断器 熔断器的额定电流并联电容器额定电流 并联电容器组接线种类 <|| ----- ------------- EJ—H 零序电压（开口三角电压）保护 口
桥式差电流（不平衡电流）保护圏I®靂3 近几年来，用户新建变电所，主变压器负荷小，而无功补偿容量按满负荷配置，全部投入 时会发生过补偿的现象。
周期性负荷变动，如农村电网当高峰及高峰过后需投入的电容器容量便不相
go ______________________
带容量抽头的集合式并联电容器装置接线图
1/2
或1/3, 2/3容量抽头接线图（电抗器前置）1/2容量抽头接线图（电抗器前置）
♦—l— z 干Lq zl I =—\\— &
才1pi J 1/2
或1/3, 2/3容量抽头接线图（电抗器后置）
1/2
容量抽头接线图（电抗器后置）
电抗器需要抽头的原因: 电抗率=
Xc
_L
coC
当电容器运行在1/2抽头时，此时如电抗器没有抽头，则原电抗率变为
入・_ XL _ 3L _曲_ A
XC1 ]
1⑺龙 -coC 2
2
2
对于6%的电抗率，则此时的电抗率变为3%,而12%的成为6%。
为了保证抽头运行时，整套的电抗率不变，唯一可行的方法是给原有电抗器増 加电感，这样便可使整套装置在抽头时电抗率不变。 并联电容器补偿装置的种类: 1. 组架式高压并联电容器及无功补偿装置 特点：构架组成灵活，但占地面积大。 2. 集合式并联电容器及成套补偿装置 2 . 1集合式并联电容器的优点：
占地面积小，安装维护方便，可靠性高，运行费用省 占地面积小:
密集型并联电容器的安装占地面积约为组架式成套占地面积1/3~1/4,并且 电容器单台容量越大，则占地面积与容量的比值就越小。 安装维护方便:
由于密封型电容器的台数少，电容器运到现场后，立即就可就位，比组架 式成套安装工作量少，成套安装也较为简单，电容器台数少，电容器单元置于 油箱内，巡视工作量小，减轻了运行人员的负担。 可靠性高:
由于对密集型采取了一些行之有效的措施：0）采用元件串内熔丝后再并卑 的方式，少数元件击穿后由于内熔丝熔断，电容量变化不大，电容器仍可继续运 行。②适当降低元件工作场强，在绝缘上留有余度。③采用全膜介质，增强策 内外绝缘。从而提高了并联电容器的运行可靠性。
自愈式并联电容器的自愈机理： 普通金属化膜在介质疵点被击穿时，两极板间即短路放电产生电弧。在 电弧高温作用下，击穿点周围的金属化极板补迅速蒸发，在击穿点周围的金属 化极板被同时蒸发，在击穿点周围形成一个绝缘区。当绝缘区的半径达到一定 尺寸时，电弧熄灭击穿停止，介质绝缘恢复，自愈过程即完成。 自愈式并联电容器的特点： _______ 优点：体积小，重量轻，具有自愈性能，损耗小，在低压系统已得到广泛
\\— r~T~i
垣用。
缺点：自愈式电容器的金属化层的自愈性是有限的，电容器长期运行介质 老化后，若某一点击穿并企图自愈时，因介电强度不够，不能迅速自愈，电弧 产生的热量会引起该点邻近层介质发热，介电强度下降，从而发生击穿并企图 自愈而又不能自愈。这样就引发邻近多层介质的企图自愈和击穿。击穿使电流 增大，自愈使电流减小，结果电流在较长一段时间不会剧烈增加，若使用串联 熔丝进行保护，熔丝不一定会熔断，而连续自愈和击穿产生的大量气体却使电 容器外壳鼓肚，直到发生外壳爆裂事故。因此金属化自愈式电容器不能象箔式 电容器那样使用串联熔丝作为防爆的安全保护，而要使用压力保护或热保护， 此种保护方式的响应时间要比熔丝长，因而金属化并联电容器的保护性能不如 箔式电容器（液体介质为绝缘油的并联电容器）。另外由于电容器本身的自愈 作用.电容器的容量会随着时
间的推移而有所减小，因而，金属化高压并联电 容器在高电压领域的使用和推广还需要进一步努力。
