电力电容器质量（精选7篇）
电力电容器质量 篇1
1 电流保护
保护电容设备的电流主要有两点:电流速度切断时的保护以及流经电流时的保护。电容设备的套管以及引线的短路事故都需要保护, 所以装置了流经电流时的保护, 其也可以当做电容设备内部事故的后备保障。在电容设备的短路设备回路电流互感设备两侧装置流经电流保护设备。一般情况下分为过流和速度切断两部分, 速度切断的动态电流流量在最小的情况下引线相间短路, 要大于2来进行修整保护的灵敏度。
当电容设备引出接触的母线、放电电压设备、电流互相感应设备以及串联电抗设备等再回路运行时出现相间短路, 或者电容设备自身全部零配件或者一部分零配件被击穿后发生相间短路, 电路设备体系自身就会形成很大的短路电流, 短路电流会对电力电容设备产生无法弥补的损害, 所以为了预防这种情况发生, 应该在电容设备的内部装置过电流和速度断电保护。
电流速断保护的动作电流按在最小运行方式下引线相间短路, 起保护灵敏度大于2来整定, 利用动作时带有0.1～0.2s的延时来躲过电容器的充电涌流, 进而对电力电容系统进行保护, 其通常以在三相电容器端在最小运行方式下发生两相短路时, 保护具有足够灵敏度来整定动作电流为标准。
除速断保护之外, 电容器的过电流保护是速断保护的后备, 同时兼做电容器组的过负荷保护, 其动作电流应该考虑以下三点:
(1) 容器组的电容有±10%的偏差, 使负荷电流增大; (2) 电容器长期工作环境电流为额定电流的1.3倍; (3) 合闸涌流冲击下不发生误动。
另一方面, 电容器过电流保护最好采用反时限特性, 并与电容器的过电保护相配合, 建议两段电流保护均采用三相式接线以获得较高的灵敏度。
2 低电压保护
当电容设备在正常的工作使用中, 突然发生断电现象或者没有电压, 可能会导致电容设备体系发生两种不好的后续反应, 致使电容设备体系发生损害。如, 当电力体系在断电后恢复供电, 电容设备如果没有立即切除, 可能会导致变电设备带电设备合闸, 发出谐振过电压, 导致变电设备或者电容设备的损害。除了这种情况之外, 电路体系在断电开始供电的刚开始, 变压设备还没有全都带有负荷工作, 母线电压又比较高, 这种现象也会容易引发电容设备形成过电压, 所以从每个现象来看, 都需要在电力电容设备上装置过电压保护设备。
一般情况下。电力电容器低电压保护的动作电压可以取值为
Uop= (0.5-0.6) Un/nb,
其中, Un表示系统额定电压, nb表示电压互感器变比。
当Uop取值在0.5Un/nb及以下时, 互感器二次一相熔丝熔断也不会使低电压保护误动作, 为避免同级电压出现短路时低电压保护误切电容机组。应以时限躲过。
3 过电压保护
过电压保护:外部工频的电压提升是通过电压继电设备来反应的, 电压继电设备一般装置在放电用电电压互感设备或者放电线圈的二次侧。在一条母线上如果连接了几个电容设备时, 可以在母线电压互感设备的二次侧装置电压继电设备, 几个电容设备共同使用一套过电压保护设备。电容体系形成的过电压, 可以只考虑对称的过电压。电压继电器返回的系数不能再零点九八以下。现在我国电力体系中广泛的应用电脑保护措施, 其返回的系数都在零点九八以上。过电压配件的电压是额定电压的一点一倍到一点三倍, 并且工作时间不能高于电容设备许可的时间。
4 不平衡保护技术
在一组电容器中, 由于故障切除或者一部分电容器发生短路后, 剩余的电容器承受的电压大小和电容器组的接线方式、每组并联的台数、串联的段数等因素有关。内过电压保护的接线方式很多, 对室内过电压保护的目的是防止电容器阻中因个别电容器故障切除后, 健全电容器上的电压超过额定电压的1.1倍, 如不及时处理这一情况并断开电容器组, 就会造成其他电容器的损坏, 对系统产生进一步的危害。
在一个电容设备的串联线路上都装置上电压互感设备, 能够监测到电容设备从两段出现的工频过电压, 但是这个技术一般都需要电压继电设备以及很多台电压互感设备一起功过, 保护的过程也相当麻烦, 而且费用很高, 所以在实际工作中一般都使用不平衡保护措施来替代。这项措施的工作原理是监视一个电容设备在正常部位和损害部位之间的电压和电流等方面的不同, 把这种不同当做开始保护的信号, 当他的数值比整定值高的时候, 会自动进行保护切除有故障的电容设备。
电容设备链接线路的方式不一样, 造成不平衡保护的方式也是不一样的, 其中主要有零序电压、差压、零序电流保护。当系统线路在正常工作中或者接地系统没有麻烦的时候, 三相电压或者电流的向量只存在少量的不平衡电流或者没有;而当接地线路遇到麻烦时或者线路运行不正常的时候, 零序电流和电压二次回路中都会发现大量的电压和电流, 促使保护设备工作并且发出故障信号。
目前在城市电路系统或者主要变电站中, 大部分采用的不平衡电压保护, 是将电容器组的三相电压互感器二次头尾相接 (A相非极性端连接B相极性端, B相非极性端连接C相极性端) , 并从A相极性端和C相非极性端引出二次线形成差电压回路, 将此电压接^保护装置来判别, 使之动作并发出信号或者切除故障回路。
不平衡保护技术的要点包括了七个方面:
(1) 和熔断设备一起配合保护, 可以确保在整套的电容设备组合发现故障电容设备切除之前就已经检测并且切除, 确保电容设备体系的正常工作。 (2) 要具备适当的灵活度, 因为切除了单独的电容设备而造成其他的电容设备的过电压小于百分之五时, 就要发出警告信号。当过电压超过标准电压的一点一倍时, 就应该自动跳闸或者关闭。 (3) 其工作延长时间要短一些, 这样方便降低因为电容设备诱发燃烧事故引发的破坏, 预防其他的电容设备的过电压时间比标准时间长。动作延时必须要时间短, 预防在断相故障或者单项故障时, 不平衡保护的电压或者电流互感设备以及继电设备受到过电压的影响而发生损害。 (4) 保持最合适的不平衡保护的时间, 避免发生涌流、外电路的地线接触不良、避雷、近处设施的投切、断路器运作不统一等问题下有某时间不平衡, 出现不平衡保护措施做不好, 一般状态下, 电容设备可以使用不平衡保护有0.5秒的延迟。 (5) 谐波过滤设备必需被安装在不平衡保护回路上, 减少谐波电压出现的影响, 电容器设备有时会出现暂态过电压, 这必需采用有效的保护防护方法。 (6) 不平衡保护的特点就是具有闭锁特性, 在进行跳闸程序的时候也会关闭电容器设施的自动投入, 有效的阻止了损坏的电容器设施进行再次运行。 (7) 因系统与电容器设施的公差导致的固有不平衡不能超过不平衡保护的值。
目前整个电力中电力电容设备是占有一定地位的。在以后的电力工程的发展历程中, 对这方面的保护措施有着不可磨灭的作用, 不过现在中国这方面的保护技术比较落后, 不比西方国家的技术, 远远满足不了我们的需求。这就需要我们不断的研究与发现, 从电流电压保护措施出发, 将不平衡保护多种新型技术为基础, 这样电力电容设备的保护措施能向着更好的方面发展。
摘要：电力电容设备流经的电压均衡、稳定对提升电力功率因数以及减少线路的磨损等步骤具有较好的作用, 但是又比较容易受到来自电压以及电流的危害, 所以点电力电容设备的保护对电力电容设备本身的使用寿命以及提升自身功能效率甚至对电力系统的整体正常工作都有着重要的意义, 文章就从保护电力电容设备措施的电压、电流、不平衡保护等方面进行研究。
关键词：电力电容器,过电压,不平衡保护
参考文献
[1]束雄董.电容系统保护综连[M].上海同济大学出版社, 2006.
[2]涂全波.现代线路保护实践教程[M].成都电子科技大学出版社, 2003
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[4]刘冠军等.电容器教学论[M].高等教育出版社, 2007.
[5]李艘笃.现代城市电力维护系统改革的几点思考.昌吉学院学报.2008.
浅析电力电容器的安全运行与维护 篇2
关键词电力电容器;安全运行;监察
中图分类号 TM53文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)111-0079-01
1 电力电容器的安全运行环境
1.1使用环境温度和工作环境温度
使用环境温度:电容器周围的环境温度不可太高,也不可太低。如果环境温度太高, 电容器工作时所产生的热量就散不出去;而如果环境温度太高,电容器工作时所产生的热量就散不出去;而如果环境温度太低 电容器内的油就可能会冻结,容易电击穿。
按电容器有关技术条件规定,电容器的工作环境温度一般以0℃为上限。我国大部分地区的气温都在这个温度以下,所以通常不必采用专门的降温设施。
使用工作温度:电容器工作时,其内部介质的温度应低于65℃,最高不得超过 70℃, 否则会引起热击穿,或是引起鼓肚现象。电容器外壳的温度是在介质温度与环境温度之间, 一般为50—60℃,不得超过 60℃。
1.2安全工作电压
电容器对电压十分敏感,因电容器的损耗与电压平方成正比,过电压会使电容器发热严重,电容器绝缘层会加速老化,寿命缩短,甚至电击穿。电网电压一般应低于电容器本身的额定电压,最高不得超过其额定电压的10%, 但应注意:最高工作电压和最高工作温度不可同时出现。因此,当工作电压为1.1倍额定电压时,必须采取降温措施。
1.3电容器的工作电流和谐波的关系
当电容器工作于含有磁饱和稳压器、大型整流器和电弧炉等“谐波源”的电网上时, 交流电中就会出现高次谐波。对于n次谐波而言,电容器的电抗将是基波时的 , 因此, 谐波对电流的影响是很厉害的,相当于对电压影响程度的 倍。例如,以5次谐波而言, 如果它的无功功率为基波的6%,那么它所引起的电压就仅为基波额定电压的0.2X6%=1.2%, 而它所提供的电流却高达基波电流的5X6%=30%。谐波的这种电流对电容器非常有害, 极容易使电容器击穿引起相间短路。考虑到谐波的存在,故规定电容器的工作电流不得超过额定电流的1.3倍。必要时应在电容器上串联适当的感性阻抗,用来限制谐波电流。
2 运行中的电容器的监查
⑴监视电容的工作温度、电压、电流。电容器室温不得超过40℃,电容器本体温度不得超过 60℃。电压高于额定电压的1.05倍时电容器可以长期运行,并能在24H中,在最高不超过1.1倍于额定电压(瞬时过电压除外)下运行不超过6H。按照制造厂家的规定,电容器应能在 1.3倍过电流的情况下长期工作。电流过大会引起电容器发热。
运行电压过高对电容器安全的影响,一方面使温度增高,甚至导致热不平衡;另一方面使油浸纸绝缘介质长期在高电场作用下产生老化作用,使绝缘强度降低而发生击穿。电压还影响电容器寿命,试验结果发现,电容器寿命与电压的7至8 次方成反比。如:电压增高15%,其寿命可能缩短到运行于额定电压时的32.7%—37.5%。因此,要求运行电压在允许范围之内,是保证电容器安全运行的重要措施。至于运行电压低对电容器的影响时会使无功功率大大下降,起不到应起的无功功率补偿作用,不经济,又会使系统因无功不足而进一步加剧系统电压过低,所产生恶性循环将给电力系统带来电压低的许多不利影响。
⑵巡视时要检查电容器有无外壳膨胀、瓷套管破碎、漏油等现象。还要检查接头是否发热,放电装置是否良好,通风装置是否良好等等。外壳膨胀又称鼓肚。当电容器内部产生电晕、穿放电等异常时,油纸绝缘处在高电场下,会引起一系列物理、化学、电气效应不良时,使绝缘老化,使油分解。绝缘油分解时产生大量气体,使箱壳内部压力绝缘油分解时产生大量气体,使箱壳内部压力增大,造成箱壁塑性变形继而外鼓。当然,箱壁外鼓是有危险的, 因为它使油面下降,散热条件恶化、绝缘强度降低,进一步引起内部击穿而发生爆破。瓷套管破碎当然使绝缘强度降低,也易酿成事故。漏油将使油面下降,使引线和元件的上端露出油面,也将导致极对箱壳放电或元件击穿。
3 电容器组应定期停电检查
正常情况下要能对运行时电容器进行进室检查,每年应停电清扫检查2次;对运行时不能进室检查的电容器,每季应进行1—2次清扫检查。主要检查各部接点的接触情况(螺丝的松紧)、放电回路的完整性、接地线的完好程度等,清扫外壳、绝缘子以及支架全的灰尘。还要同时检查断路器和继电保护装置。
事故后对电容器的巡视检查:当电容器组发生断路器掉闸、保护熔丝熔断时,应立即进行特殊巡视检查。对户外的电容器组,遇有雨、雪、风、雷等天气时,也要进行特殊的巡视检查。特殊巡视的项目除上述提到的之外,必要时还要对电容器进行试验。
4 电力电容器的安全操作
4.1电容器投入与退出
电容器的正常投入与退出:根据电力系统的无功功率平衡情况, 按调度规程投、切移相电容器。但当环境温度、电压、电流超过允许值时,为了安全必须退出运行。
电容器在紧急情况下,应立即退出运行。此外遇到电容器爆炸;套管发生严重闪络;电容器喷油;电容器起火;接头过热溶化情况时电容器也应立即退出运行。
全所停电后必须将电容器组断开。全所事故停电,一般出线断路器都断开。如果仅电容器组接在母线上,一旦来电,母线电压可能很高,电容器承受过高电压而威胁其安全。此外, 空载变压器投入时,可能与电容器引起铁磁谐振,造成过流或过压。所以,全部停电时,电容器组应断开。
4.2电容器断电后的放电安全技术
电容器从母线上断开后,一定要通过放电电阻或专门的电压互感器放电;电容器引出线之间,以及引出线与外壳之间都要进行放电;电容器放完电后才能接地;在电容器上进行作业之前,一定要进行检验性的放电。
放电过程:是将放电棒搁在电容器的引出线端子上认真地放一段时间;即使电容装置的两侧都接地了,为了防备电容器上还有残留电荷,也还要进行检验性放电,相互并联的各组电容器都必须进行放电。对因故障切除的电容器进行检验性放电时更应特别小心。因对损坏的电容器, 总接地装置可能某部分断开起不到接地放电的作用; 如果电容装置有联锁装置, 应考虑到只有整个装置都接地以后,电容器组防护栏栅的小门才能打开。
参考文献
[1] 电力工程电气设计手册(电气一次部分).水利电力部西北电力设计院.
[2]并联电容器装置设计规范 GB50227-95.
电力电容器维护和运行管理 篇3
1.1 对电容设备应该采取相应的保护手段, 例如使用差动或者平衡
继电保护措施或者使用瞬间作用过电流继电保护措施, 对于电容设备过电电压在3.15千伏及其以上的, 要在每台电容设备都要单独安装一台熔断设备。熔断设备的最高电流要按选择的熔断设备的型号种类以及连接后流通的电流进行选择, 一般情况下为了防止电容设备油箱爆炸, 熔断设备的电流都是电容设备额定电压的一点五倍。
1.2 除上述指出的保护形式外, 在必要时还可以作下面的几种保护:
(1) 如果电压升高是经常及长时间的, 需采取措施使电压升高不超过1.1倍额定电压。 (2) 用合适的电流自动开关进行保护, 使电流升高不超过1.3倍额定电流。 (3) 如果电容器同架空线联接时, 可用合适的避雷器来进行大气过电压保护。 (4) 在高压网络中, 短路电流超过20 A时, 并且短路电流的保护装置或熔丝不能可靠地保护对地短路时, 则应采用单相短路保护装置。
1.3 为了确保电容设备能够安全稳定的运行, 要对电容设备实施保护手段, 在选择保护电容设备的措施时, 一定要符合以下几点要求:
一、保护措施一定要有很强的灵敏度, 无论电容设备里面哪一台设备内部出现了问题, 还是设备的零配件出现了损坏, 保护装置都能有所反应进行工作。二、可以有目的性的只切除发生故障不能使用的电容设备, 或者当全部的电容设备电源断开后, 能够依靠保护设备检测出发生故障的电容设备。三、当电力体系发生接地故障、电容设备停止送电以及发生的其他一些故障时, 保护设备能够快速准确的工作。
2 电力电容器的接通和断开
2.1 电力电容器组在接通前应用兆欧表检查放电网络。
2.2 在连接或者切断电容设备时要注意以下几点:
一、当母线的电压量已经超过保准规定的电压1.1倍时, 不允许把电容设备连接到电网中。二、当电容设备从电网中切断一分钟内不能再次连接, 除了自动重复接入的现象外。三、当连接和切断电容设备的时候, 采用的断路设备不能形成有危险过电压的设备, 而且断路设备的规定电流不能少于电容设备规定电流的1.3倍。
3 电力电容器的放电
3.1 电容器每次从电网中断开后, 应该自动进行放电。
其端电压迅速降低, 不论电容器额定电压是多少, 在电容器从电网上断开30s后, 其端电压应不超过65V。
3.2 为了保护电容体系, 应该在电容断路设备的负荷边安装自动放
电设备, 而且要常常和电容设备直接进行并联, 中间不需要再安装断路设备、熔断设备或者隔离开关设备等。拥有不是专门进行放电设备的电容设备, 如:针对高压电容设备使用的电压互感设备, 针对低压电容设备使用的灯泡, 能够和电动机直接连接的电容设备, 可以不再另外安装放电设备。在采用灯泡时, 为了能够提高灯泡的使用时间, 可以适量的多串联几个灯泡。
3.3 在接触自电网断开的电容器的导电部分前, 即使电容器已经自
动放电, 还必须用绝缘的接地金属杆, 短接电容器的出线端, 进行单独放电。
4 运行中的电容器的维护和保养
4.1 电容器应有值班人员, 应做好设备运行情况记录。
4.2 对运行的电容器组的外观巡视检查, 应按规程规定每天都要进行, 如发现箱壳膨胀应停止使用, 以免发生故障。
4.3 检查电容器组每相负荷可用安培表进行。
4.4 在投入电容设备的工作环境, 温度不能在零下四十摄氏度以
下, 当电容设备工作时, 一小时内, 增长温度不能超过正四十摄氏度, 两个小时内温度增长不能超过正三十摄氏度, 一年内温度增长不能超过正二十摄氏度。如果超过上述标准, 应该装置风扇或者把电容设备和电网切断。
4.5 安装地点的温度检查和电容器外壳上最热点温度的检查可以通过水银温度计等进行, 并且做好温度记录 (特别是夏季) 。
5 电力电容器组倒闸操作时必须注意的事项
5.1 在正常情况下, 停电操作时, 应先断开电容器组断路器后, 再拉开各路出线断路器。恢复送电时应与此顺序相反。
5.2 事故情况下, 无电后, 必须将电容器组的断路器断开。
5.3 电容器组断路器跳闸后不准强送电。保护熔丝熔断后, 未经查明原因之前, 不准更换熔丝送电。
5.4 电容器组禁止带电荷合闸。电容器组再次合闸时, 必须在断路器断开3min之后才可进行。
6 电容器在运行中的故障处理
6.1 当电容设备因为喷油或者爆炸时出现火苗时, 要马上拉下电源, 使用干式灭火设备或者砂子进行灭火。
这种故障大多是因为电力体系里外过电压, 电容设备内部结构出现故障造成的。每台熔断设备的熔丝必须和需要使用的相符合, 可以预防此类事件的发生, 熔断设备的熔丝熔断后要查找发生的原因所在, 电容设备不能选择重合闸进行使用, 跳闸后要检查原因, 进行维修后再次送电, 避免因强行送电造成更大的事故发生。
6.2 电容设备分路熔断设备熔丝没有熔断却出现了断路设备跳闸的现象。
这时要先把电容设备的电放三分钟后, 再进行电流互感设备、断路设备、电容设备外观、电力电线的情况。如果这些都没有损坏的地方, 那么应该是因为母线电压不稳定或者外部发生了故障, 并且经过检查正常无异之后, 可以尝试着进行连接, 要不然就要更深入的对保护设备进行全面的通电实验。经过上述的检查、实验步骤, 仍然没有找到发生故障的原因, 就要拆开电容设备, 对每一台挨个进行检查实验。如果没有找到具体的原因时, 不能尝试着投入使用。
7 处理故障电容器应注意的安全事项
在修理有问题的电容设备应该在断开电容设备的断路设备基础上, 拉开断路设备两边的隔离开关, 同时把电容设备的电放出后在进行修理。电容设备经过放电电阻或者放电变压设备或放电电压互感设备放电之后, 因为还有在设备里面有残留的不会一次性全部放完, 还需要人工进行再一次放电。人工放电时, 先把接地电线接好, 再采用接地棒对电容设备进行多次放电, 直到接地棒没有火花以及噼里啪啦的放电声才算是完成放电, 固定住接地端。因为是修理有问题的电容设备, 电容设备可能会因为引线接触不好或者内部熔丝熔断等问题, 还会有一些电荷没有放尽, 所以维修工作者在触摸有问题的电容设备前, 还是要先佩戴上绝缘手套, 先使用断路电线把出现问题的电容设备两端短接, 然后再更换或者拆卸电容设备。针对电容设备的中性线上是双星形状的接线, 还有串接了几个电容设备的接线上, 还要再进行单独的放电。电容设备在能够发电的设备中相对来说是属于比较薄弱的设备, 和其他同级设备的绝缘相比, 电容设备比较薄弱, 电容设备的内部结构发出的热量比较多, 但是散热性不好, 所以内部出现事故的可能性就比较大, 电力电容设备内部构造使用的材料可燃性比较低, 所以在使用中很容易就会出现着火的现象, 所以, 电力电容设备的运行环境最好是通风、低温的。
8 电力电容器的修理
8.1 下面几种故障, 可以在安装地方自行修理:
(1) 箱壳上面的漏油, 可用锡铅焊料修补。 (2) 套管焊缝处漏油, 可用锡铅焊料修补, 但应注意烙铁不能过热, 以免银层脱焊。
8.2 电容器发生对地绝缘击穿, 电容器的损失角正切值增大, 箱壳
膨胀及开路等故障, 需要在有专用修理电容器设备的工厂中才能进行修理。
摘要：介绍了电力电容器的维护与运行管理: (1) 电力电容器的保护; (2) 电力电容器的接通和断开; (3) 电力电容器的放电; (4) 运行中电容器的维护和保养; (5) 电力电容器组倒闸操作时必须注意的事项; (6) 电容器在运行中的故障处理; (7) 处理故障电容器应注意的安全事项; (8) 电力电容器的修理。
关键词：电力电容器,运行,维护,管理
参考文献
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[2]吕俊霞.常见电容器的维护和检修技术[J].上海大中型电机, 2010 (1) .[2]吕俊霞.常见电容器的维护和检修技术[J].上海大中型电机, 2010 (1) .
电力电容器的故障分析及处理 篇4
1 电容器故障现象
1.1 瓷套管及外壳渗漏油
电容器是全密封的电气设备, 由于制造工艺、运输等原因, 出现渗漏油, 导致套管内部受潮, 绝缘电阻降低。随着电容器运行电压、温度等变化, 内部压力增加, 渗漏油部位多发生在瓷套管与金属外壳的联接处以外及金属外壳的焊接缝等处。
1.2 瓷绝缘表面放电闪络
电容器在运行中若缺乏定期清扫和维护, 其瓷绝缘表面因污秽严重, 在电网出现内、外电压和系统谐波的情况下导致绝缘击穿, 局部放电, 造成瓷套管闪络破损。
1.3 外壳鼓肚
当电容器内部元件发生故障击穿时, 介质中将通过很大的故障电流, 电流产生的电弧和高温使浸渍剂游离而分散产生大量气体, 使得电容器内部压力增大, 导致其外壳膨胀鼓肚。这是运行中电容器故障的征兆, 应及时处理, 避免故障的蔓延扩大。
1.4 电容器爆炸
电容器爆炸是一种恶性事故。当电容器内部元件故障击穿造成电容器极间贯穿性短路时, 与其并联运行的其它电容器将对故障电容器充电, 如果注入故障电容器的能量超过其外壳承受的爆破能量, 则电容器爆炸, 当电弧点燃的液体介质溢流时, 还会造成火灾。
2 电容器故障原因分析及对策
2.1 运行电压过高
电容器的运行电压是指电容器所接变电站母线的系统电压, 它直接影响电容器的寿命和出力。运行中电容器内部的有功功率损耗由其介质损耗和导体电阻损耗组成, 而介质损耗占电容器总有功功率损耗的98%以上, 其大小与电容器的温升有关, 可用下式表示:
式中P———电容器的有功功率损耗 (k W) ;
Q———电容器的无功功率 (kvar) ;
tanδ———介质损失角正切值;
ω———电网角频率 (rad/s) ;
C———电容器的电容量 (μF) ;
U———电容器的运行电压 (k V) 。
由公式可知, 电容器的有功功率损耗和电容器输出的无功功率大小均与电容器的运行电压的平方成正比。随着电容器的运行电压增高, 电容器的有功功率损耗增加很快, 温度迅速升高, 绝缘寿命降低。特别是在工频过电压下长时间运行, 电容器损坏更快。因此, 电容器需装较完善的工频过电压保护。
为了延长电容器的使用寿命, 通常规定不得在超过额定电压10%的情况下长期使用。电压过高时电场强度增大, 将使电介质游离, 极板间绝缘老化击穿。另外电压越高, 损耗也大, 温升就高, 寿命就会受到影响。某些110k V变电站的一次电压有时竟高达140k V左右, 月均压也经常保持120.5k V。当电压失压后自动重合闸时, 电容器承受的电压更高, 有可能损坏电容器, 同时还可能导致邻近电器铁心饱和, 产生谐波电压。为防止过电压, 除轻载或停电时要求将电容器暂退出运行外, 也可采用减压运行。另外电容器在运行当中应时刻检查熔丝和放电装置是否完整良好, 大容量的电容器最好装设失压保护。
2.2 运行温度过高
环境温度对电容器的运行温度影响很大。有试验表明, 当温度升高10℃, 电容器的电容量下降速度将加快一倍。电容器长期处于高电场强度和高温下运行将引起绝缘介质老化和介质损失角δ的增大, 使电容器内部温升超过允许值而发热, 缩短电容器的使用寿命, 严重时, 在高电场强度作用下导致电容器热击穿而损坏。
为了防止电容器因运行温度过高导致绝缘寿命降低、电容量下降, 运行中应随时监视和控制其环境温度, 尽可能采用强迫通风, 改善电容器的散热条件。湖南省夏季温度高, 持续时间长, 电容器室内温度经常在45℃左右, 即使采取了通风措施, 也无济于事。为防止电容器因温度过高使内部油膨胀而造成电容器的损坏。一般规定, 当周围环境温度超过+30℃时应开启通风装置;空气温度在+40℃时, 电容器外壳温度不得超过+55℃;空气温度超过+40℃时电容器应停止运行。
2.3 高次谐波引起过电流
2.3.1 过电流
电容器对高次谐波最敏感, 它可能在某一频率下产生谐振, 造成谐波电流过大。谐波源负荷和电容器连接时, 当电容器的容抗和系统的感抗在某一频率下正好大小相等方向相反, 而发生并联揩振时, 谐波电流在系统和电容器之间流动, 使电容器过电流。
要减少这种谐波过电流可采取以下方法:将电抗器与电容器串联, 以错开谐振点。串联电抗器的电抗值应大于电容器的容抗值, 即XLn>Xcn。通常因5次谐波分量最大, 故电容器和电抗器的基本电抗为XL、Xc时, 则5XL>Xc/5, 所以XL>1/25Xc。串联电抗器的电抗值取电容器容量的4%, 一般取6%, 以留有余地。
2.3.2 高次谐波对电容器的危害
近年来, 随着大型电弧炉、整流设备、家用电器等非线性用电设备的广泛应用, 各种谐波源产生的高次谐波电流注入电网, 从而引起电力系统的电压和电流波形的严重畸变。这些畸变的电压和电流将对电容器造成更大的危害。
流入电容器的谐波叠加在电容器的基波上, 如果电容器容抗与系统感抗相匹配构成谐振, 此谐振对高次谐波产生放大作用, 致使电容器过电流和过电压, 严重时可引起器内部的绝缘介质局部放电, 导致电容器鼓肚损坏, 甚至使装置无法正常投入运行。
2.3.3 限制高次谐波的措施
对于电网中影响到电容器安全运行的谐波源, 应通过谐波测试及谐波测试及谐波响应分析找出该谐波源, 根据谐波源产生的原因采取相应的措施。目前, 最有效的办法是在电容器的回路中装设适当参数的串联电抗器或阻尼式限流器来限制电网谐波。
在选择电抗器参数时, 避免回路的容抗与系统感抗匹配产生谐振。在电力系统中, 三相电压波形是对称的, 所以谐波中无偶次谐波分量, 高次谐波主要是奇次分量。在中性点绝缘系统中, 3次谐波不能构成回路, 因此, 只要重点考虑5次谐波分量对电容器的影响。考虑到感抗值应有一定的裕度, 所以一般取可靠系数为1.2~1.5。串联电抗值应按下式选择:
式中XL———串联电抗器感抗 (Ω) ;
Xc———电容器容抗 (Ω) ;
n———谐波次数。
目前, 在110k V及以下变电站内, 通常装设4.5%~6%的串联电抗器或采用小电抗值的阻尼式限流器方式, 使得补偿电容器回路的谐波总阻抗呈现感性。此外, 它还能够限制电容器组的合闸涌流冲击, 减小电容器回路开断时所产生的过电压。
2.4 开断电容器组引起操作过电压
2.4.1 操作过电压的形成
目前, 用于操作10k V电容器组的断路器多采用真空断路器, 但真空断路器在合闸时触头存在弹跳现象, 因而容易发生合闸过电压, 过电压的峰值一般比较低, 对电容器影响不大。由于电容器操作频繁, 特别是当开断电容器组时, 有可能造成电容器重燃或重击穿引起较高的过电压。重燃过电压一般指的是电弧熄灭后, 在工频电压相位角θ为0~90°范围内电弧复燃;重击穿是指θ为90°~180°范围内电弧复燃。电弧复燃会产生过电压, 计算和实测表明:开断电容器组时单相重击穿出现于电容器高压侧的对地过电压可达4.0PU (1.0PU等于合闸后电容器极音稳态电压峰值) 以上;两相重击穿时电容器极间过电压超过2.52UN, 超出国家标准, 即电容器极间可以承受工频交流电压为2.15UN。所以真空断路器重击穿过电压对电容器及电网中其他设备的绝缘是有害的, 必须采取有效的保护措施来限制操作过电压。
2.4.2 限制操作过电压的保护措施
运行经验表明, 电容器组故障与电容器的配套设备质量有关, 尤其是与开关质量的好坏及氧化锌避雷器动作特性的好坏密切相关。为了防止重燃或重击穿产生的过电压危害, 必须提高断路器的触头分闸速度, 提高触头间的介质恢复强度, 减少重击穿的发生。因此, 用作开断电容器组的真空开关, 一定要选用铜铬合金触头的无重燃的真空断路器, 必要时应向厂方申明, 要求对真空管经过“运行老炼”工艺处理或作出质量保证。考虑到变电站母线上的电容器组投切操作频繁, 真空断路器难免发生重击穿而产生很高的操作过电压, 危及电容器组设备的安全运行, 故电容器补偿装置必须装设无间隙氧化锌避雷器来限制过电压幅值。
2.5 电源断开引起失压
运行中的电容器如果突然失去电压, 电容器本身并不会损坏, 可能产生以下两个结果:其一, 变电站因电源侧瞬时跳闸或主变压器断开, 若电容器仍接在母线上, 当电源重合闸或备用电源自动投入时, 将造成电容器带负荷合闸, 以致辞使电容器过电压而损坏。其二, 当变电站失电后电压恢复时, 电容器不撤除, 可能造成空载变压器带电容器合闸, 产生谐振过电压, 将使变压器或电容器损坏。此外, 在变电站停电后电压恢复的初期, 母线电压可能因无负荷而过高, 引起电容过电压, 所以电容器应装设失压保护。失压保护的整定值应能在电容器所接母线失压后可靠动作, 而在母线电压恢复正常后可靠返回, 其动作值一般可整定为0.3~0.6倍额定电压, 动作时间应与本侧出线后备保护时间配合。
3 合理选择电容器接线及保护方式
10k V电容器故障类型有两大类:一是系统异常运行工况对电容器的安全运行造成危害;另一类是指电容器内部 (包括联接线) 故障。不同的电容器故障类型需安装不同的保护。异常工况的保护前面已分析, 这里不作进一步阐述。特别是作为电容器内部故障的主保护, 应能直接反映电容器内部击穿的情况, 因此这类保护的安装与电容器接线方式的选择密切相关。
电容器组的接线方式大体可分为单星形接线、双星形接线和角形接线等几种。接线方式选择是正确简单, 保护配置得合理可靠可使电容器的故障大为减小。在故障情况下, 角形接线的电容器组直接承受线间电压, 任何一相电容器被击穿时, 将形成相间短路, 故障电流很大, 易造成电容器油箱爆炸;而星形接线的电容器组的一相被击穿时, 由于两非故障相的阻抗限制, 故障电流不会太大, 故电容器内部故障的保护采用星形接线且中性点不接地的方式为好, 这种方式接线简单, 灵敏度高, 不受系统接地故障、电压波动和高次谐波的影响, 是一种较为理想的保护方式。目前, 国内普遍采用单星形接线的开口三角电压保护与双星形接线的中性点不平衡电流保护。
4 对电容器熔断器的要求
单台保护熔断器开断性能不好, 是电容器爆炸的原因之一。熔断器如果能成功开断故障电容器, 油箱是不会爆炸的。开断性能不良的熔断器往往是因在运行中灭弧管受潮发胀将管堵塞。此外还有安装方法不当或弹簧不到位, 熔丝熔断后尾线不能迅速弹出等原因影响电弧开断。
性能良好的熔断器可以迅速开断高频涌放电流, 从而可以防止电容器爆炸。目前, 熔断器的质量需进一步改善, 并改进安装方法, 加强运行和维护。
5 结束语
电力电容器节能补偿及运行管理 篇5
关键词：电容补偿,运行管理,节能
引言
2007年5月份, 沈阳煤业 (集团) 有限责任公司辽阳地区井泉变电所连续三次被电业部门增收力率电费合计4万多元, 原因是该变电所的功率因数没有达到电网规定的最低标准值。该变电所的功率因数最低时在0.2～0.3之间。针对这一问题, 该变电所进行了现场调查, 并根据现场实际对电流互感器、监视电流表进行了更换和改造, 对补偿电容进行了非常规的接线改动, 使该变电所的功率因数达到了标准要求。
1 功率因数
功率因数的高低, 对发、供、用电设备的电能的充分利用、改善电压质量有着重要影响。为了提高用户的功率因数并保持其均衡, 以提高供用电双方和社会的经济效益, 国家制定了功率因数调整电费的办法。其中100kVA以上的高压供电工业用户的功率因数标准为0.90, 低于0.90时, 电业部门将根据低于标准值的不同档次按不同比例增收电费。电网中运行着大量的变压器和电动机, 它们的负荷性质都是电感性负荷, 所以电网中的自然功率因数是达不到标准要求的, 通常的做法都是增加电力电容器来补偿电感性电流, 达到提高功率因数的目的。
2 电容补偿原理
一般用电负荷的总电流I可分为有功电流Ip和无功电流Iq (见图1) 。
以电压U为基准, 有功电流Ip与电压U的向量一致, 无功电流Iq落后电压U 90°, 当电容器接入时, 流入电容器的电流Ic将超前电压U 90°, 容性电流Ic与感性电流Iq方向恰好相反, 故可抵消一部分电感性电流, 使电感性的无功电流由Iq减小到Iq′, 既Iq′=Iq-Ic, 总电流由I降低到I′, 功率因数角由∮减小到∮′, 功率因数cos∮由于∮的减小而得到提高。如果补偿的电容电流等于电感电流, 功率因数将等于1, 这时无功功率全部由电容器供给, 而电网输送的全部是有功功率。
3 补偿电容器的容量计算
由于电业部门是按月核算电费并根据功率因数的高低实行增收或减收电费, 所以该公司变电所也要按月核算功率因数。通常是用一个月消耗的有功电量和无功电量来计算, 其计算公式如下:
cos∮=1/[1+ (Wq/Wp) 2]-2
式中:Wq—月抄见的无功电量, kvarh;
Wp—月抄见的有功电量, kWh。
改变无功电量Wq的大小 (投切电容器的多少) 即可改变功率因数的高低。
补偿电容器容量的计算:
Qc=Pp (tg∮1-tg∮2)
式中:Qc—补偿所需的电容量;
Pp—一年中最大负荷月份的平均有功负荷, kW;
∮1—补偿前的功率因数角;
∮2—补偿后的功率因数角。
当计算电容器容量时, 应考虑实际运行电压可能与额定电压不同, 这时电容器能补偿的实际容量将低于额定容量。
4 井泉变电所改造实例
井泉变电所设计时对总负荷预测过高, 使设备容量选择过大, 自投入运行以来, 由于总负荷电流太小, 电流表指针刚刚起来一点点, 值班员无法读数, 导致投入的电容器太多, 补偿的无功电流太大, 使功率因数反而降低, 最低时在0.2～0.3之间。找出原因后, 对监视用的电流互感器和电流表进行了更换和改造, 将原100/5变比的电流互感器更换成30/5 (最小的变比) 。由于总电流太小 (在0.3A左右) , 互感器更换后仍看不清电流读数, 又对常规使用的5A电流表进行了更换, 换成了0.5A的电流表, 并将满偏刻度由5A改成了0.5A。这时总电流在表盘上的显示位置在一半以上, 使值班员能够看清总负荷电流, 以便于掌握投入电容器的多少。
另外, 变电所电容器的单台容量选择也过大, 改造前每相只投入一台电容器 (单台容量18kvar) , 电容器只要一投入就过补 (Ic大于Iq) , 由于井泉变电所的电压为10kV, 与其他变电所 (6kV) 不同, 电容器无法互换。为了节省资金, 利用多余的电容器串联起来使用, 先是将2台串联起来使用, 经试用容量还大, 后来将3台串联起来使用, 经试用证明, 改造后的补偿容量是合适的。
电容器技术数据中的额定容量是指额定电压下的无功容量, 当电容器实际运行电压不等于额定电压时, 应按下式进行容量换算:
Qc=Qe (U/Ue) 2
式中:Qc—电容器在实际运行电压下的输出容量, kvar;
Qe—电容器的额定容量, kvar;
U—电容器的实际运行电压, kV;
Ue—电容器的额定电压, kV。
改造后3台电容器实际每相补偿容量为:
Qc=Qe (U/Ue) 2=3×18× (1/3Ue/Ue) 2=6kvar。
改造后节能经济效果明显, 5月份被电业部门增收电费37850元, 照此计算, 每年至少节省电费支出40余万元。
5 补偿电容器的运行与管理
(1) 电力电容器组在接通前应用兆欧表检查放电网络。
(2) 当母线上的电压超过1.1倍额定电压最大允许值时, 禁止将电容器组接入电网。
(3) 电容器的工作电流, 在使用时不得超过1.3倍额定电流。
(4) 值班人员应做好电力电容器的运行情况记录。
(5) 对运行的电容器组的外观巡视检查, 应按规程规定每天都要进行, 如发现箱壳膨胀应停止使用, 以免发生故障。
(6) 电容器组投入时环境温度不能低于-40℃, 运行时环境温度不得超过+30℃, 如超过时, 应采用人工冷却 (安装风扇) 或将电容器组与电网断开。
电容器在变电所各种设备中属于可靠性比较薄弱的电器, 它比同级电压的其他设备的绝缘性弱, 内部元件发热较多, 而散热情况又欠佳, 内部故障可能性大, 制造电力电容器内部材料的可燃物成分又多, 所以运行中极易着火。因此, 应为电力电容器尽可能地创造良好的低温和通风运行环境。
(7) 在电容器组自电网断开后3min内不得重新接入。
(8) 接上电容器后, 将引起电网电压升高, 特别是负荷较轻时, 在此种情况下, 应将部分电容器或全部电容器从电网中断开。
(9) 电容器套管和支持绝缘子表面应清洁、无破损、无放电痕迹;电容器外壳应清洁、不变形、无渗油, 电容器和铁架子上面不应积满灰尘和其他脏东西。
(10) 必须确保接有电容器组的电气线路上所有接触处 (通电汇流排、接地线、断路器、熔断器、开关等) 的可靠性。因为在线路上一个接触处出了故障, 甚至螺母旋得不紧, 都可能使电容器早期损坏和使整个设备发生事故。
(11) 由于继电保护动作而使电容器组的断路器跳闸, 在未找出跳闸原因之前, 不得重新合闸。
6 结语
根据以上电容器的原理分析及变电所运行实际, 建议:
(1) 加强值班员的工作责任心及技术素质培训, 使运行中的问题能尽早发现并及时解决, 避免给企业带来不必要的经济损失。
(2) 提高功率因数要多实行就地补偿 (尤其是大型设备) , 这样可以减少大量的线路损耗。
参考文献
[1]北京电业管理局.变电运行技术问答[M].北京:水利电力出版社, 1991.
[2]包头供电局.实用电工技术问答2500题[M].呼和浩特:内蒙古人民出版社, 1990.
简便实用的电力电容器放电装置 篇6
传统的电力电容器放电装置在实际操作中存在一定的不便:一是因接地线大都存放在变电站备品备件室内, 搬运装拆都费力费时时;;二二是是电电力力电电容容器器四四周周均均装装设设有有防护网, 在放电过程中受空间限制, 操作不便, 尤其在对中相电力电容器进行放电时, 容易碰触两边相, 危及操作人员人身安全。为此, 我们采用了如下设计:
将新放电装置的刀开关动触头 (刀闸) 固定在电力电容器接地刀开关的转动连杆上, 静触头固定在电力电容器中性点附近的槽钢上, 通过绝缘子支撑, 采用绝缘软铜线将新型装置的静触头与电力电容器中性点连接。放电前, 轻松推上接地刀开关, 就能使电力电容器放电线圈通过新型装置与电力电容器接地刀开关的转动连杆形成回路, 从而实现放电。
该装置具有操作便捷、安全可靠、放电充分的优点, 并且显著缩短了停送电时间, 不但保障了电网的安全稳定经济运行, 也有效地提高了供电可靠性。
影响电力电容器安全运行的因素 篇7
1 安装接线跟安全技术要求脱节
对于电容器接线方面的问题, 应该着重注意一下几个方面:
1) 其额定电压必须跟其所接的电力网电压相符合。现在最普遍的接法是:如果额定电压跟电力网电压相符时, 应该使用三角形接线法, 尽管目前这种接法在反措过程中已停止使用。但是如果额定电压跟电力网电压不相符时, 如低于电力网电压的时候, 其应该使用星形接线法。同时, 在以上两种接线中, 电容器组往往采用的是双Y接线, 这主要是为了电容器的平衡保护;
2) 对于那些需要集中补偿的高压电容器组, 为使其安全运行, 必须对其另外建立电容器室, 并将其通过断路器和电缆跟母线连接;
3) 对于中性点中没有直接跟地连接的系统, 如果电容器所使用的是星形接线法, 应该对其外壳跟地进行绝缘处理, 并且其设置的绝缘等级也必须符合电力网所规定的额定电压。这主要是由于当中性点非直接接地系统如果一相接地, 那么将会使其他的两相对地电压直接升高为线电压, 因此, 为了阻止电容器超过规定电压, 必须对电容器外壳进行绝缘处理;
4) 对于那些电压超过或者等于1KV的电容器, 其必须安装在一个耐火性比较强的电容器室建筑当中。其所要求的防火标准不得小于二级。并且两端的门必须设置为外开型, 同时还必须配有消防设施;
5) 对于电容器安装的铁架的层数和行数, 电容器上下放置的层数不得超过三层, 其放置的水平行数通常只能为一行, 这样主要的目的是为了散热。因此, 还必须规定在同一行中, 两个电容器的间距必须大于100mm。并且最下一层的电容器跟地面的间距必须不得小于30cm, 其最上一层电容器跟地面的间距不得必须小于2.5m。再者, 电容器带电部分跟地面的间距也必须大于3m, 不然应该对其进行遮拦。如果铁架的数量比较多时, 每排铁架之间的走道, 其宽度必须大于1.5m, 主要是为了工作人员巡视和以及温度测量所用。同时铁架上应该设置各种带有网孔的铁丝网进行遮拦;
6) 电容器接线必须使用单独的比较软的导线跟电容器的母线进行连接。这样做主要是由于使用硬导线容易产生应力, 从而容易损坏电容器套管或致使其引线丝杆发生脱扣, 导致密封遭受破坏而发生渗油现象;
7) 应该保证电容器的安装质量, 必须使电气回路跟其所要接触的地面部件进行良好的接触。不然的话, 接触不良现象将很可能导致电弧的高频振荡, 从而致使电容器的温度升高, 产生强大热气并使电场强度增高;
8) 对于那些在室外进行安装的电容器组, 必须将其在台架上进行安装。并且要保持其台架的底部跟地面的间距必须大于2.5m。其所带电的部件跟地面的间距必须大于3.5m。若由于条件方面的限制而采用落地安装的方式进行, 其必须采取遮拦措施, 其地面上应该铺设混泥土以防止动物和非工作人员的进入。
2 制造质量不达标
由于制造技术跟所选用的材料和其所要求的标准不相符合, 并且还存在一定的差距, 从而导致隐患, 这些将严重影响着电容器的安全运行, 比如电容器内部元件所使用的材料及所采取的技术不达标而导致其被击穿从而引发爆破现象。这种现象的发生, 经过调查可以发生, 其击穿的部位往往是元件拐角处和边缘比较多。其主要原因是这些部件在制造过程中往往在卷绕或者压叠时遭受损坏, 从而造成元件在压平投入使用后, 其内部往往会发生皱折, 而形成其部分部位的空隙, 从而造成游离现象, 也就很容易遭受击穿。
3 环境温度的影响
对电容器进行监视和控制, 其最好的项目应该是其运行时所达到的温度了。为了保证电容器进行可靠、安全的运行, 为了保证电容器的寿命, 对其进行温度控制是最有效的手段, 也是电容器最为重要的条件。如果电容器运行时的温度超过一定的标准, 其很可能降低介质击穿强度, 或者致使其介质损耗的扩大。如果电容器运行的温度发生继续的上升, 其将会直接影响到电容器的热平衡, 致使热击穿现象, 直接影响着电容器的使用寿命。因此, 必须对其进行热控制。
4 电容器的过电流
1) 在电容器组进行投入使用时, 往往会产生合闸涌流。在其投入瞬间, 其两端的电压不会跃变, 就好像电源合闸致使了短路, 从而致使幅值很大、频率很高的过渡性电流, 这种电流叫做合闸涌流, 通常情况下, 这种合闸涌流往往是正常幅值的6~8倍作用;
2) 在运行电压发生升高的时候, 电容器中产生电流。由于电容器的无功电流功率跟运行电压的平方成正比, 因此, 在运行电压升高的时候, 电容器的无功功率也会增大。从而将会导致电容器的温度大幅度的升高;
3) 由于电源的电压波形发生畸变从而致使电容器产生电流。由于电力系统中采用了功率较大的可控硅整流器来作为电源以及电气化铁道和电解工艺的发展, 加上变压器铁芯的饱和, 这些都会造成电压波形畸变。
5 电容器的过电压
1) 在几个单台电容器进行串联再接入电网的过程中, 如果每台电容器的电容不同, 其所能承担的电压也不是均匀分布, 从而会使部分电容器发生过电压;
2) 为了防止高次谐波谐振, 电抗器和电容器组进行串联而接入电力网相电压时, 加于电容器的电压可能超过额定电压;
3) 对于装在母线附近的电容器, 因为变电站母线产生的电压跟额定电压相比比较高, 从而使电容器长期处于一种过电压的环境中;
4) 在电容器组断开的时候, 经常会引起电容-电感产生回路振荡, 从而致使其操作发生过电压现象;在变压器设置于电容器组的时候, 其将会因为电容器的电容和变压器的电感而只是振荡回路的产生, 最终导致过电压的发生;
5) 在电容器组的安装后进行供电的过程中, 由于高次谐波的发生从而很可能导致谐振而致使过电压现象的发生。
6 带负荷合闸将引起电容器爆炸
相关规定规定, 不允许电容器带负荷合闸, 这主要是由于一旦发生合闸时电压极性跟电容器中的电荷极性恰好相反, 那么两电压进行相加将在回路上产生很大的冲击电流, 易引起过热爆炸。因此, 这方面必须认真对待。
摘要：电力系统中, 电力电容器是必不可少的, 起着非常重要的作用, 对其进行可靠的安全的正常的运行的电网经济运行的重要保证。尽管它是一个静止设备, 可是由于运行不周到以及制造技术方面的原因, 其也会遇到一些异常的问题和事故。本文通过对电力电容的安全运行所受到的影响因素进行分析, 探讨出解决这些不安全因素的有效措施。
关键词：电容器,安装接线,过电压,过电流
参考文献
[1]陈林.电力电容器爆炸原因分析.电气时代, 2002 (2) .
[2]党晓强, 刘念.电力电容器在线监测技术研究.四川电力技术, 2011 (6) .