電容器組

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電容器組范文第1篇

關鍵詞：并聯電容器組；串聯電抗器；電抗率；諧波

0前言

由于電容器組是容性負荷，其很容易與系統中的感性負荷形成一個振蕩回路，從而在電容器組投入時會產生一個高倍的合閘涌流，對電容器組造成很大的沖擊；另外，由于電容器組的容抗與頻率成反比，其諧波容抗和系統的諧波感抗配合，將造成并聯諧振和諧波成倍放大，從而嚴重損壞電網中的電氣設備，破壞電網的正常運行。因此，在并聯電容器組的設計中應考慮限制涌流和抑制諧波的問題，而合理地配置串聯電抗器就能較好地解決這些問題。

1 限制涌流

電網是一個很復雜的系統，其由很多設備元件組成，但我們可以通過等效電路的方法，將其簡化為如下圖的回路。

圖1 并聯電容器組與串聯電抗回路圖

如圖1所示，Ls可忽略不計，Ls、L分別為系統的感抗和串聯電抗器的電抗。

1.1 根據國標GB/11024.1-2001“附錄D”中的規定，電容器合閘涌流的計算方法為：

Is=In√(2S/Q)

式中：Is---電容器組涌流的峰值，單位（A）

In---電容器組的額定電流（方均根值，A）

S----電容器安裝處短路容量，單位（MVA）

Q----電容器組的容量，單位（Mvar）

將電容器組中已投入運行的電容器并聯：

Is=(U√Z)/( √Xc*Xl)

其中Xc=3U2(1/Q1+Q2)*10-6

按上面的計算辦法是在沒有串聯電抗器的情況下，如補償裝置的接入處短路容量很大，而電容器組的容量很小，那么電容器的合閘涌流可達幾十倍的額定電流都有可能的。

1.2 限制合閘涌流電抗率的計算：

根據電容器裝置的設計標準要求，電容器組的合閘涌流必須限制在額定電流的20倍以內。根據資料在工程上這樣計算的：

λ=1+√（Xc/Xl）

式中：λ---合閘涌流的倍數

Xc ---合閘回路中容抗

Xl ---合閘回路中感抗

從式中可以看出λ≤20就可滿足要求。那么電抗率K= Xl /Xc

將K代入上式得：λ=1+√（Xc/Xl），設λ≤20，即得K≥0.3%

由此可見，并聯補償電容器組中串聯一定電抗值的電抗器，就可以把涌流限制在一定的倍數內，而且只要串聯較小的電抗值的電抗器，補償支路的合閘涌流就已經有限了。

2 抑制諧波

在并聯電容器組接入諧波“污染”的系統前，如果不采取必要的措施，并聯電容器組的容性負荷性質，就會很容易與系統中的感性負荷形成振蕩回路，將電網的諧波放大。諧波電流疊加在電容器組的基波電流上，使電容器組的運行電流有效值增大，溫度升高，甚至引起過熱而降低電容器組的使用壽命或使電容器損壞。疊加在電容器組基波電壓上的諧波電壓，不僅使電容器組運行電壓的有效值增大，而且可能使峰值電壓增大很多，導致電容器組在運行中發生局部放電而不能熄滅，造成電容器組的損壞。解決這一問題的有效措施是在并聯電容器組回路中串聯電抗器。但是串聯的電抗器絕不能與電容器組隨意組合，更不能不考慮系統的諧波。

因此，在探討諧波與電容器的相互影響時，要認識諧波對電容器組、電抗器的影響及電容器組、電抗器承受諧波的能力；更重要的，是要認識電容器組對諧波電流的放大作用。合理地配置電容器組和電抗器，才能避免諧振，控制其諧波電流放大。

圖2 串聯電抗器計算電路圖

如圖2所示。In為諧波源電流，相對于n次諧波，系統感抗、電抗器感抗、電容器組容抗分別為nXs、nXl、Xc/n,由此可得：

Isn=In(nXl-Xc/n)/(nXs+nXl-Xc/n)…………..(1)

Icn=In*nXs/(nXs+nXl-Xc/n)………… (2)

由公式（1）、（2）可知：

a：當nXl-Xc/n=0時，即nXl=Xc/n，電容器組支路的阻抗為0時，電容器組支路發生串聯諧振，其支路為濾波回路。

b：當nXl-Xc/n＞0時，即nXl＞Xc/n，電容器組支路呈現感性時，不會和系統的感性負荷產生諧振而造成諧波放大。

c：當nXl-Xc/n

當電容器組電抗率a= Xl / Xc *100%, nXl-Xc/n=0時，n=√Xc/Xl=1/√a得出a=1/n2

對于電容器在支路而言，要抑制n次諧波，其支路的電抗率需滿足條件：a＞1/n2，因此，在變電站設計中，為抑制3次諧波，我們通常串聯a=12%的電抗器，為抑制5次諧波，我們通常串聯a=6%的電抗器。

2.1以下數據為某變電站35kV系統并聯電容器組在投運前后，對系統的諧波變化情況的測試，其中1號電容器組串聯a=12%的電抗器，2號電容器組串聯a=6%的電抗器。

諧波次數 3 5 7 11 13 總畸變率（%）

未投電容器組前 A 0.63 0.37 0.56 0.05 0.15 0.94

B 0.77 0.27 0.51 0.07 0.12 0.98

C 0.53 0.36 0.56 0.06 0.12 0.86

投1號電容器組 A 0.22 0.58 0.36 0.04 0.12 0.73

B 0.21 0.38 0.36 0.04 0.10 0.59

C 0.16 0.60 0.41 0.04 0.11 0.75

投2號電容器組 A 2.47 0.09 0.25 0.04 0.06 2.49

B 3.03 0.15 0.24 0.05 0.06 3.05

C 2.75 0.12 0.29 0.04 0.06 2.83

上表中的測試結果表明，當電抗率a=12%的電容器組投入運行時，系統的3次諧波明顯減少；當電抗率a=6%的電容器組投入運行時，系統的5次諧波明顯減少，但是引起了3次諧波的放大，從而導致系統的電壓總畸變率變大。因此，在安裝電容器組前，應先對系統諧波進行測試，然后對主要“污染”諧波有針對性地進行串聯電抗器的配置。

在變電站進行投切并聯電容器組時，考慮抑制高次諧波原因，在允許的情況下應優先投入串抗電抗值大的電容器組（a=12%），退出時相反。

2.2 500kVxx變電站的35kV并聯電容器組電抗率的配置情況：

2.2.1 以35kV 11C電容器組為例說明其接線方式。為雙星形接線，其中每八只電容器并聯而成一個電容器單元（雙星形接線的另外一邊為每七只電容器并聯而成一個電容器單元），每相由四個這樣的電容器單元串聯而成，然后每相串聯一組電抗器（CKK型）。并聯電容器與串聯電抗器的接線，如圖：

2.2.2 CKK型串聯電抗器作電容器組限流和濾波用,其中電抗值較小的串聯電抗器用于抑制五次諧波；電抗值較大的串聯電抗器用于抑制三次諧波。

2.2.3 35kV 11C并聯電容器組間隔設備的相關參數：串聯電抗器的型號CKK-2405/35-12，額定電抗值Xl=3.45歐；單臺電容型號BAM6-334-1W，單臺電容量C=30uF，經過計算，11C電容器組單相的容抗Xc=31歐。

35kV 21C電容器組間隔設備的相關參數：串聯電抗器的型號CKK-1002/35-5，額定電抗值Xl=1.21歐；單臺電容器BAM5.5-334-1W，單臺電容量C=35uF，經過計算，21C電容器組單相的容抗Xc=24.3歐。

2.2.4 根據計算公式：Xc=1/2πfc=1/314c；a=Xl/Xc*100%

可得，11C電容器組間隔的電抗率a=11.13%，21C電容器組間隔的電抗率a=4.98%。經驗算，以上結果基本滿足要求。

3 結論

電容器組范文第2篇

【關鍵詞】電容器 變壓器 電容器不拆線實驗

電容器主要是由多個元件通過某種形式進行串并聯而成的， 同時個別元件擊穿后不僅僅及時的檢出這種帶傷電容器及時的檢出并將其退出運行， 同時也不會引起電容器事故。電容器并不是一個單獨存在的個體，它總是與多個元件進行一定的串聯或者是并聯，進而形成的一種電容器組。這種串并聯共存的電容器組一方面在某一個單一的電容器出現一定故障的時候，整個電容器組的正常工作并不受其中的影響；另一方面電容器組同時還具有相對可靠的配置以及靈敏度也是較高的。因此電容器組在我國現有的化學實驗的研究有著極其重要的價值。

1 現場電容器組試驗的項目

1.1 測量絕緣電阻

所謂的測量絕緣電阻在一定程度上就是就兩極對外殼的絕緣電阻進行一定的測量，進而通過兩極對外殼的絕緣試驗對極外殼的絕緣狀態進行一定的檢查。測量的時候首先將兩極用導線將其連接起來，之后通過絕緣電阻用2500V的絕緣電阻表進行一定的測量，現場對于極間絕緣電阻沒有測量的必要，如果在一定程度上有測量的必要，則就通過對自持放電法采用進行一定的測量。

1.2 交流耐壓試驗

現場電容器組兩極對外殼交流耐壓試驗的一夜最主要的目的就是對電容器的主絕緣進行一定的缺陷檢查，同時就其對承受短時電壓的能力進行一定的檢驗，往往現場電容器組的試驗在其進行的過程中，其兩極必須進行一定的短接加壓。此項試驗在一定程度上對于電容器組的油面下降、內部受潮、瓷套管損壞以及機械損傷等缺陷進行實質性的檢查。但是實際試驗表明，交流耐壓試驗在一定程度上對于電容器組的油面下降、受潮、主絕緣劣化有著一定的排查能力。

1.3 交接試驗規定

交接試驗項目主要是對絕緣電阻、電容值的測量以及交流耐壓試驗和沖擊合閘試驗的及逆行那個。絕緣電阻和電容值測量的過程中選擇合適的量程和規范的操作方法。同時其電容器組中的各相電容的最大值和最小值的比較不能超過1.08.

2 現場電容器組試驗主要存在的問題

就目前而言，一般情況下，現場電容器組試驗存在的問題主要表現在以下三個方面：

2.1 熔斷器彈簧容易放松

電容器的臺數相對較多，熔斷器彈簧在電容器的實際測量中容易被放松。但是在其電容器的實質測量中，就要對熔斷器的固定螺桿進行一定程度上的拆解，這在拆解的過程中，由于彈簧張力是始終存在著，這就在實際的熔斷器的拆裝過程加大了難度以及增加了工作量。為了是電容器的測量過程更加的方便，一般情況下經常通過使彈簧處于一種無張力的狀態，也即是松弛的一種狀態。這一過程在遇到突發故障的時候往往不能及時的完成熔斷器開斷的一個過程，可能還會在很大程度上使得電容器和熔斷器發生爆炸進而造成安全問題。但是在其電容器的實質測量中，就要對熔斷器的固定螺桿進行一定程度上的拆解，這在拆解的過程中，由于彈簧張力是始終存在著，這就在實際的熔斷器的拆裝過程加大了難度以及增加了工作量。為了是電容器的測量過程更加的方便，一般情況下經常通過使彈簧處于一種無張力的狀態，也即是松弛的一種狀態，但是，這一過程在遇到突發故障的時候往往不能及時的完成熔斷器開斷的一個過程。

2.2 不到位的試驗后

在噴逐式熔斷器對電容器進行一定程度上的保護的時候，其彈簧的張力在一定程度上會隨著電泳漆試驗的拆裝過程進而發生著變化，同時，電容器試驗的拆裝過程又是一個相對來說比較復雜的一個過程，這個過程的實現往往在一定程度上使得作用力在電容器的套管中受到嚴重的影響，進而使得電容器產生漏油的現象。但是就熔斷器的固定懸臂結構而言，主要是熔斷器的連扳、彈簧以及管體進行的一定程度上的固定，這樣簡單的固定方法導致電容器實驗在實際的拆裝過程中容易改變連點的固定位置，可能還會在一定程度上使得熔斷器的尾線和管體進行一定的接觸，接觸的同時就會因為種種的摩擦進而產生相對的摩擦阻力，這一過程的實現同樣也能引起熔斷器的復燃以及熔斷器的爆炸，對實驗人員帶來了一定原則上的安全問題。

2.3 只測整組電容器

多臺串并聯共同組成的電容器組進行一定的測量時，主要是保護熔斷器要有一定的靈敏度，但是現如今化學實驗中存在著只測整組電容器的方法，如果在發生故障的時候，難以發現故障發生的地方。以35 kV 20000kVA電容器組為例，該電容器單臺容量33kVA，額定電壓11kV主要是借助于額定值進行的一種計算，沒有故障產生的同時，相電容C1=43.95?F，串段電容C2=87.90?F；一旦其中1臺1個串段被擊穿時，這個時候相電容C'1=44.31?F，串段電容C'2=89.37?F電容器組的相電容變化量為：

3 改進現場電容器組試驗的方法

3.1 對內置彈簧噴逐式熔斷器加以采用

內置彈簧噴逐式的熔斷器主要是放置于管體內是內置彈簧噴逐式熔斷器最大的特點，并且在實際的拆解托稱重，管體內的外部尾線相對來說是不受任何力的作用，這就能使得電容器組在實際的安裝過程中，管體外部的尾線相對來說是一種比較松弛的一種狀態，不受任何外力的限制。這一優勢的存在對于在測量單臺電容器的時候，由于拆裝中彈簧張力變化的原因而存在的問題也就迎刃而解了。對已過程的實現，在一定程度上實現了安全有效的保護，同時其安裝的過程也是比較簡單快捷的。

3.2 試驗后恢復熔斷器位置

在進行現場電容器組實驗的時候，待其實驗結束之后，進而慢慢的恢復熔斷器的位置。這一過程的實現，一方面要嚴格的檢查指示牌是否處于一種垂直的狀態；一方面還要檢查管體的中心有沒有尾線做到真正的尾線收緊；另一方面則需要更近一程度上檢查其安全問題，方式群爆的事故發生。保證指示牌的垂直，如圖1（a）所示；尾線主要在管體中心收緊，見圖1（b）；指示牌的位置是對彈簧的張力狀態的一種反應。

3.3 采用不拆線測量電容量儀器試驗

如果說在不拆線的條件下進行測量單臺的電容器的電容量，往往在實際的測量中，一方面對于實驗人員的安全問題可以得到有效的保障；另一方面，這種不拆線的測量法有著其快捷高效性。同時這種不拆線的測量電容量儀器的實驗方法不僅僅在一定程度上保護了熔斷器對電容器的保護性能，同時對于實驗的一些不安全的因素做到了有效的避免。

4 結語

總而言之，為了更好地使現場電容器組實驗的更好進行，必須從根本上盡量找到實驗的必要性和關鍵性所在，從根本上有效的抑制現場電容器組實驗的一些故障發生。我相信，在現有對現場電容器組實驗改進的基礎上，再通過相關研究人員的大量研究分析，現場電容器組實驗將會更加的具有安全性和科學性

參考文獻

[1]倪學鋒，吳伯華等.現場電容器組試驗的問題與改進[J].高電壓技術，2006，32（10）：130-131.

[2]魏亞斌.500 kV電容式電壓互感器、避雷器不拆線試驗方法[J].華北電力技術，2009，（7）：7-10.

作者簡介

鄧雪珍（1963-），廣東省高州市人。大專學歷。現為廣東電網有限責任公司茂名供電局技師。研究方向為電力系統及自動化。

電容器組范文第3篇

關鍵詞：紅外 電容器 連接組件

0 引言

電容器作為電力系統的重要部件，對電力系統運行穩定性、電壓電能質量均具有重要意義[1]。電容器組普遍存在連接組件過熱的情況，嚴重時會燒損單臺電容器，影響電容器組的安全運行。利用紅外儀對電容器組設備進行精確成像檢測，一方面將一般缺陷利用停電機會進行消缺；另一方面對發現的嚴重缺陷進行快速處理，保證無功系統可靠工作[2]，再就是對電容器組存在結構性缺陷，有必要進行改良設計及完善化處理。

1 TBB35-66000/550-AQW型電容器組的基本結構

TBB35-66000/550-AQW型電容器組擁有120立內熔絲及全膜電介質元件的高壓電容器通過多股細軟銅線及母排串并聯組合而成。每組單臺電容器之間并聯、組與組之間串聯，如圖1所示。每臺電容器接線端通過哈弗線夾、多股細軟銅線與其它單臺電容器相連，如圖2所示。

2 電容器組過熱原因分析與設計改進

2.1電容器連接組件過熱造成缺陷及處理

在國內該型號電容器組去年發生電容器連接組件過熱共10臺次，最高發熱溫度達131℃，先后燒損單臺電容器4臺次，嚴重影響電網穩定運行[3]，發熱部位如圖3。

檢修人員多次采用打磨接觸面、緊固螺栓、涂抹導電膏等方法進行處理，可暫時消除設備缺陷，但均未能徹底解決該型號電容器連接組件發熱問題。

2.2 單臺電容器連接組件過熱原因分析

電器設備發熱的原因通常有3種：①材料接觸表面面積不夠；②材料接觸表面壓力不足；③材料接觸表面存在電化學反應。TBB35-66000/550-AQW裝置中，單臺電容器額定電流95.65A，采用軟銅絞線截面為35mm2，電流密度為1.37A/mm2。正常負荷下導線中通過電流不會產生過熱，但在電流通過導線和電容器連接組件連接部位處卻產生過熱現象。在消缺處理過程中發現：

1）原有導線為細軟銅線，由于銅絞線的單絲過細，且每股導線絞合方式和多股導線交織方式不一，形成粗細、松緊不一，只有局部幾個點能與接頭接觸緊密，接觸電阻較大，導致發熱。

2）電容器長時間運行后，銅軟線氧化失去彈性導致螺母松動，是軟線發熱的最大原因。

3）原有哈弗線夾兩邊設線槽的弧度小，與所選絞線線徑不匹配，導致絞線過軟，長期運行受力不均，易導致線夾夾緊力不足，導致發熱。

2.3單臺電容器連接組件設計改進

針對以上3個問題，經過設計與試驗，最終確定采用以下方法對電容器連接組件設計改進：

1）多股銅軟線更換為單根線徑較粗型號的JBF線，可有效防止軟銅線形變導致的發熱。JBF線兩頭壓接長銅管線鼻，中間有絕緣護套包裹，能有效防止惡劣環境對其影響，并增大與引線接頭有效接觸面積。

2）用新型的哈弗線夾，并在螺母與線夾之間增加防松彈簧墊片，將電容器螺桿絲距和角度調小，減小螺母松動的行程，防止松動，如圖4所示。新電容器連接組件如圖5-6所示。

3 結語及建議

通過TBB35-66000/550-AQW型電容器裝置的單臺電容器連接組件運行中產生過熱，對連接組件結構進行分析，找出產生過熱的原因。建議：

1）用50平方JBF線代替原有35平方多股細軟銅線；

2）用新型的哈弗線夾并在螺母與線夾之間增加防松彈簧墊片；

3）將電容器螺桿絲距和角度調小，減小螺母松動的行程。

參考文獻：

[1]東北電業管理局.高電壓技術[M].沈陽：工人出版社，1985.

[2] 陳鋒，周業如.電氣設備紅外成像圖庫與遠程輔助診斷系統研究[J].華東電力，2008，36（12）：55-58.

[3]周景爍.10kV并聯電容器組中性線發熱原因分析及處理對策[J].機電信息，2010，（12）：135-136.

電容器組范文第4篇

（國網上海市北供電公司，上海200072）

摘要：介紹了供電系統中電容器保護裝置的典型配置，通過對比說明了兩種不平衡保護的優缺點。

關鍵詞 ：供電系統；并聯電容器組；不平衡保護

0引言

隨著電網的蓬勃發展，社會對電力能源的逐步依賴給供電系統帶來了新的考驗，而傳統較小容量的變壓器已不能滿足日益增長的負荷需求，因此新建變電站的主變容量較以往有所增大，變壓器的擴容也使得其對電網的無功補償有了新的要求。

1電容器保護概述

1.1電容器保護原理

電容器是一種重要的無功補償設備，作用在于減少電網中輸送的無功功率，有效降低有功電量的損失，達到改善電壓質量的目的，在電力系統中被廣泛采用。目前供電系統中普遍安裝了高壓并聯電容器組，通過電壓無功控制系統（VQC）或定時投切輸送容性無功功率，以補償用電設備的感性無功功率，從而提高功率因數，達到節約電能和降低線損的目的。

但同時，作為電力設備，電容器發生故障時危害也是不容忽視的，如滲漏油、外殼變形膨脹等，都會影響系統的正常運行，當某電容器發生內部元件或外殼絕緣擊穿時，會使其他正常運行的電容器對該故障電容器釋放非常大的能量，可能造成電容器爆炸乃至引起火災。除此之外，電容器自身制造工藝不良、日常運行電壓過高、諧波分量大、發生操作過電壓等也會導致電容器爆炸。因此，為其量身定做合理的保護裝置，可以有效避免電網由于電容器損壞而發生重大事故。

1.2電容器保護種類

按照電容器發生故障的原因，電容器保護可分為兩大類：一種是異常運行狀況，如過電壓、低電壓運行對電容器本身的安全運行造成危害，針對該類故障，配備了過電壓保護（以往常用放電PT二次相電壓，現常用系統母線電壓為采樣值）和低壓保護；另一種則是電容器裝置自身的內部故障，包括并聯電容器組與斷路器之間的短路故障，由此裝設了相過流保護、零序電流保護以及不平衡電流（電壓）保護。在這里，我們著重討論供電系統中并聯電容器組的不平衡電流（電壓）保護。

2并聯電容器組中性點不平衡保護的應用現狀

現上海地區的供電系統中，35kV降壓變電站中電容器裝置普遍的配置是：（相/零序）過電流保護、中性橫差（即不平衡電流）保護、過電壓（放電PT）保護；而新建的110kV降壓變電站中，電容器裝置的保護配置則為：（相/零序）過電流保護、零序電壓（即不平衡電壓）保護、過電壓（母線PT線電壓）保護。有明顯區別的是過去廣泛使用的是不平衡電流保護，而現今新的保護配置采用的是不平衡電壓保護，針對這一變化，我們從保護的原理出發作深入研究。

2.1不平衡電流保護原理

為防止電容器爆炸，電容器組的接線方式通常采用星形接線，因為當電容器組發生電容器擊穿短路時，由于故障電流受到了非故障相容抗的限制，使得來自系統的工頻電流大大減少，只有來自同相健全電容器的涌放電流，并無其他兩相的，因此很少會發生油箱爆炸事故。

當電容器組中電容器臺數較多時，可將其分為兩組，連接成兩組星形接線，在兩組星形的中性點連線上裝設橫差保護（即中性點不平衡電流保護）。在系統正常運行時，電路中電容器的三相容抗對稱，兩個星形的中性點電位相等，且沒有電流通過。而當電路中任一相的電容器發生擊穿故障時，兩個星形中性點將會流過不平衡電流，達到整定值后，通過中性橫差保護出口切除電容器斷路器。在以往的大多數35kV降壓變電站中，電容器保護裝置都采用了這一保護方式。

2.2不平衡電壓保護原理

通常在每一相電容器組的兩端會裝設放電PT的線圈，這樣既能正確反映電容器兩端的端電壓以及內部故障后產生的不平衡電壓，在電容器組與母線斷開時放電PT又能作為一條通路將電容器中的剩余電荷盡快釋放掉，從而保護人身和設備的安全。

不平衡電壓保護的原理就是當把電壓互感器作為電容器組的放電電阻時，PT的一次線圈與該電容器并聯成為放電線圈，其二次線圈中的一套則接成開口三角接線，在開口處連接一只較低整定值的電壓繼電器。在系統正常運行時，所采得的三相電壓較為平衡，開口處電壓則為0，當某一相電容器發生故障時，三相電壓不平衡，開口處就會出現零序電壓，不平衡電壓保護就是利用這個零序電壓值來啟動繼電器并接通跳閘回路，切除整組電容器，從而起到保護電容器組的目的，因此該保護也被稱為零序電壓保護。目前，在新建的110kV降壓變電站中普遍用不平衡電壓保護來代替不平衡電流保護。

2.3不平衡電流保護與不平衡電壓保護的應用范圍

在2008年國家電網公司修訂的Q/GDW212—2008《電力系統無功補償配置技術原則》中：“7.1.2當35～110kV變電站為電源接入點時，按主變壓器容量的15%～20%配置。”“7.2110（66）kV變電站的單臺主變壓器容量為40MVA及以上時，每臺主變壓器配置不少于兩組的容性無功補償裝置。”

根據以上規定，本公司所管轄的變電站內電容器組容量的選擇按主變容量的15%來配置。

以富錦站為例，該站為35kV降壓變，三主變四分段接線，兩臺主變均為20MVA，每臺主變帶一個電容器組，則該電容器組的容量應為3000kvar，分為甲組（1800kvar）和乙組（1200kvar），電容器型號均為100kvar的BAM113?100?1W，即甲組有18臺電容器，乙組則有12臺，均采用雙星形接線方式，因此該電容器保護中配置的是中性橫差（即不平衡電流）保護。

另以110kV降壓變羅智站為例，該站為三主變六分段接線模式，每臺主變容量為80MVA，則該主變應配置12000kvar的電容器組，且不少于兩組，若仍使用以往100kvar容量的電容器，需要120臺電容器，占地面積較大，且不夠經濟，因此該站采用了容量334kvar的BAM113?334?1W電容器，分三組，容量分別為3006kvar（9臺電容器）、4008kvar（12臺電容器）、5010kvar（15臺電容器），從每組電容器臺數來看，僅能構成單星形接線，因此無法使用中性橫差保護。而零序電壓（不平衡電壓）保護也能起到保護電容器的目的，在功能上可以取代不平衡電流保護。

2.4并聯電容器組不平衡保護的優缺點

零序電壓保護的優點是靈敏度高、動作可靠性強、占地面積小，且很好地利用了放電PT原本作備用的開口三角繞組，經濟性顯著提高，目前廣泛應用于單星形接線的電容器組中。但是當母線的三相電壓不平衡時，所采樣到的零序電壓如持續超過整定值，則可能造成保護發誤動，且不能指示故障相位。

不平衡電流保護方式較為簡單，當發生系統電壓不平衡或單相接地故障等情況時，都不會引起誤動作。但由于是通過兩個星形中性點之間產生的差流來啟動保護動作，因此不能夠識別故障相且無法檢測到三相平衡故障和兩組對稱的故障。就單個保護而言，不平衡電流保護比零序電壓保護精度更高，但占地面積增大，且需另配置中性橫差CT，與零序電壓保護相較顯得不夠經濟。

因此，選用何種并聯電容器組不平衡保護，需綜合考慮電網對保護靈敏度的要求、實際電容器所允許的接線方式以及經濟性。為揚長避短，變電站內普遍采用不平衡保護與電容器過電流、過電壓保護結合組成的整套保護裝置，以提高動作準確性。

3結語

通過整套電容器組保護裝置的配置，能夠在電容器組發生故障時準確且及時地切除故障，隨著變電站內主變擴容，所需無功補償的容量增大，電容器的配置發生了明顯的變化，其保護的手段也應作出相應的變化調整。經過對比發現，不平衡電壓（零序電壓）保護由于對電容器接線的要求較低，并且能降低新建以及日常維護成本，在今后的使用中更具有優勢。

電容器組范文第5篇

關鍵詞：SF6斷路器 電場 數值分析

1　引言

在高壓電器設備的絕緣設計和分析中，數值計算已經成為不可缺少的重要環節，絕緣設計分析的大部分工作是以電場數值計算為基礎而進行的。電場數值計算對于分析高壓SF6斷路器滅弧室內部的絕緣狀況、對各部分結構參數進行優化設計進而改善斷路器的介質恢復特性有著重要意義。模擬電荷法以其方法簡便、實用性強等特點而被廣泛應用于電場計算。基于此，本文應用模擬電荷法對高壓SF6斷路器內的三維電場進行了數值計算。計算結構如圖1、圖2所示，其計算場域是一復雜的三維區域。在實際計算中，考慮了動觸頭、靜觸頭、噴口及屏蔽罩的存在，尤其是分析了并聯電容器組對其內部電場分布的影響，得到了有無并聯電容器組時的斷路器內部不同截面電場分布圖，為與此相關的高壓斷路器的進一步設計開發提供理論依據和計算工具。

2　斷路器三維計算場域圖及邊界條件處理

本文分析的超高壓SF6斷路器，在動、靜觸頭旁有并聯電阻，為了能改善觸頭附近的電場分布，除在動、靜觸頭兩側分別裝設大、小屏蔽罩外，在觸頭兩旁還裝設并聯電容裝置。因此，這種電場分析不能采用傳統的認為是一個軸對稱場計算問題的分析方法，而應該是一個真正的三維電場的計算問題。

由于計算結構的對稱性，圖3所示為斷路器斷口附近實際計算場域的1／4部分。在電場計算中取靜觸頭及連接件為高電位，電壓為1000V，動觸頭及金屬連接件為低電位，電位值為0V。

3　模擬電荷法的計算原理與應用

模擬電荷法是根據靜電場的唯一性定理，在電極內部放置若干個假想的離散電荷，使其共同作用的結果滿足給定的電極和介質表面的邊界條件，則這一組電荷所產生的場即為滿足一定精度的實際電場，進而可求得計算場域中各點的場值。在計算中模擬電荷的種類、數目及與電極表面匹配點之間的匹配關系將直接影響到計算量的大小和計算結果的精確度。模擬電荷法以往主要用于對形狀比較簡單、規則的形體進行電場的計算分析。對于計算斷路器這樣復雜的三維場域，采用模擬電荷法尚未見報導，需要做大量的研究工作，其模擬電荷的分布規律、不同形體的位置處理、電荷量的大小等等是一個統籌的優化問題。一般的模擬電荷法計算，是在導體內部設置N個模擬電荷，在邊界表面取M（M≥N）個匹配點。這些匹配點的電位φ1，φ2，…，φm為電極表面電位。它們是由N個模擬電荷共同作用而產生的，即

式中　P為系數矩陣；φ為電位矢量；Q為待求模擬電荷矢量。

根據斷路器具體結構，本文采用能較好地反映復雜形體變化的點電荷來模擬實際邊界的作用進行電場求解，為方便計算，采用坐標變換技術將局部坐

標轉換為全局坐標，點電荷的電位系數和電場系數推導如下：設任一模擬點電荷Qj位于（x0，y0，z0），則空間中任一點（x，y，z）的電位為

由此可得單一模擬點電荷的電位系數為

從式（4）可得單一模擬點電荷的電場強度系數

4　模擬電荷法的應用

4．1　前處理

模擬電荷法的計算精度與模擬電荷和電極表面輪廓點的布置有著密切的關系，選擇合適的布置方案顯得尤為重要。通常，由于輪廓點是在電極表面，所以應首先確定輪廓點的位置，輪廓點的布置應盡可能逼真地模擬電極的真實形狀，然后再按一定方式確定模擬電荷的位置。在計算區域內，對于較關心部位和電場變化比較劇烈處，輪廓點布置應較密些，其它部位可較疏些。根據計算經驗，輪廓點也并不是布置得越密越好，關鍵是要適當。應注意在同一部件上，輪廓點密度應均勻配置，否則在局部會引起電位系數貢獻較大，而且在不圓滑部位的凸起和凹下處（即電場奇異點處），不宜布置輪廓點。而模擬電荷的布置較輪廓點來說更有自由度，但要選取較好的布置方式需一定的經驗和進行優化計算。

本文的計算結構，同軸圓柱體有2個端面和1個側面，對于極間電場來說，端面的影響較大。本文最初在進行端面輪廓點和模擬點配置時，用均勻分布在幾個同心圓周上的點來表示（見圖5（a）），外層表示在端面上取7條半徑呈等差數列的同心圓，每個圓上取8個輪廓點，內層為與之相對應的模擬電荷點。由于輪廓點集中于某幾條半徑上，而其它方向上的輪廓點較少，對電位系數貢獻也小，這種缺陷不適宜用增大每個圓周上輪廓點的個數來彌補。計算結果表明，這種配置方式不佳。通過大量計算分析，對端面的模擬，本文最終采用如圖5（b）所示的配置方式，在圓內使之呈矩形分布，相應的模擬電荷點也如此布置。

輪廓點與模擬電荷點相互位置的確定對于電場計算的結果也有較大影響，如圖6所示，對于端面來說，模擬電荷點所在面與輪廓點所在面的間距為a，而輪廓點所在面上相鄰兩點的最大距離為b，令BS1＝a／b。對于側面來說，模擬電荷距與其對應的輪廓點的距離為R－r，兩層電荷的間距為DD，BS2＝（R－r）／DD，需根據實際情況在1．0～1．5之間合理選取BS1和BS2的值。

4．2　坐標變換

在模擬電荷法的應用中，為便于求得模擬點、輪廓點及計算點的坐標，本文采用坐標變換處理。

T為一圓柱體，平面X1 Z1與平面XZ的夾角為α，圖7中的任意一點A在坐標系XYZ和X1Y1Z1下的坐標（X，Y，Z）和（X1，Y1，Z1）有以下關系：

任意場點在坐標系XYZ下的坐標（x，y，z）用式（6）即可將在坐標系X1Y1Z1下的點坐標變換到整體坐標系XYZ下。

5　斷路器內三維電場計算結果及分析

5．1　有、無并聯電容器組時在x＝0截面處的電場

圖8（a）、（b）分別為有無并聯電容器組作用時x＝0截面處的電場分布圖。從圖8可見，由于并聯電容器組的作用使得該區域的電場分布與無并聯電容器組時的電場分布明顯不同，從整體上改善了電場的均勻度。因為斷路器采用了同軸圓柱體結構，并且在直徑較小或具有尖角的部位，如觸頭和噴口等處都加上了屏蔽罩，因而使得全場域電場分布比較均勻，在靜觸頭端大罩附近、靜觸頭端小罩附近以及動靜觸頭之間的區域的電場強度值較大。由此可見。高電位靜觸頭一側電場強度較大，而地電位動觸頭一側電場強度較小。

5．2　Z為1．0、－1．0、0．25和－0．25處的截面電場

圖9（a）（b）分別為動、靜觸頭靠近大罩附近小罩處和斷口附近極間的典型截面的電場等位線分布情況。通過對這4個區域的計算結果證實：①在靜觸頭端大罩附近的等位線分布較密，而動觸頭端大罩附近等位線分布較疏；②由于電容器組的作用，使得所計算區域的電場分布較為均勻；③電位線在靠近罐體側比在靠近靜觸頭側要疏。

圖10（a）（b）分別為Z＝－1．0和Z＝－0．25截面的等電場強度分布情況。從圖中可以看出，靠近靜觸頭大、小罩附近的電場強度較大，場強較大值集中在靜觸頭小罩附近的形體頂角處。

6　結論

（1）本文首次采用模擬電荷法進行SF6高壓斷路器斷口附近復雜三維場域的計算，成功地求得了斷路器內部不同位置的電場分布情況，證明了模擬電荷法對于求解復雜場域的計算是可行的。

（2）本文采用的三維模擬電荷法計算電場的應用機理具有通用性，可以適用于其它結構的高壓斷路器滅弧室等三維電場的計算，而且在該方法的實施過程中，一旦選定了一套能真實地反映電極實際情況的模擬電荷和與之相匹配的位于電極表面的輪廓點，確定模擬電荷的具體量值，不僅可方便地求得斷路器內電場的分布情況，而且可以定量分析滅弧室內各結構部件參數對全場域電場分布的影響。

（3）在整個場域中，屏蔽罩和并聯電容器組起到了很好的均勻電場的作用。場強較大值位于靜觸頭小罩形體頂角處。

（4）模擬電荷法在具體實施時，對于不同結構來說，模擬電荷的個數、性質、位置和量值對計算結果的精確度有較大的影響，因此計算需以大量計算調整工作為基礎，也需較多的經驗和技巧。

［1］　河野照哉，宅間董．電場數值計算法．北京：高等教育出版社，