高壓電容器補償技術在煤礦供電中的應用

福建煤電股份有限公司 陳勇敏

高壓電容器補償技術在煤礦供電中的應用

福建煤電股份有限公司 陳勇敏

福建煤電昌福山煤礦中一采區變壓器沒有得到充分利用，且功率因數較低，為了改變這種狀況，提高礦井的用電效率，必須合理設置供電系統，即在配置時選擇高壓電容補償器，提高功率因數，降低電能的損耗。

一、電容器的主要技術參數及主要組成部分

1. 電容器的主要技術參數及主要技術性能指標。

（1）電容器的電容偏差不超過標稱值的±105%。

（2）電容器一般應用在周圍空氣溫度– 40 ～ + 40 ℃，安裝地點海拔不超過1 000 m的地區。

（3）電容器應允許在不超過1.1倍額定電壓下長期運行，并能在1.15倍額定電壓（瞬時電壓除外）下每晝夜運行不大于30 min。此時，軟性十二烷基苯浸漬電容器外殼最熱點的溫升允許15 ℃。為了延長電容器的使用壽命，電容器應維持在額定電流下運行（電容器的額定電流是指額定容量的電容器在正弦波形、額定頻率、額定電壓下所流過的電流）。

2. 電容器的主要組成部分。

（1）芯子。由數個單獨的元件和絕緣件疊壓而成，接成并聯或串聯。元件是由兩張錫箔及放在期間的數層電容器紙繞卷壓扁而成，或者是由兩張錫箔及放在期間的數層電容器紙和數層聚內烯薄膜繞卷壓扁而成。

（2）箱殼。用薄鋼板密封焊接制成，箱蓋上有出線套管。箱壁兩側焊有供搬運和安裝用的吊攀，在一側吊件上裝有接地螺栓。

二、電容器安裝容量的確定和經濟效益的分析

1. 電容器安裝容量確定。已知昌福山礦中一采區負荷功率P＝1 500 kW,額定電壓為10.5 kV，補償前的功率因數為cosφ1＝0.86，得出tanφ1＝0.59。需提高功率因數到cosφ2＝0.92，得出tanφ2＝0.43，所需電容器的容量為Q，Kf為平均負荷系數，取Kf＝0.85；則Q＝KfP（tanφ1－tanφ2）＝204 kVar。

BFM-10.5-50-1型電容器額定容量QN＝50 kVar。所需配置電容器數量n＝Q / QN＝204/50＝4.08組。因為電壓為三相，所以取15組電容器，3組備用，總共18組。

2. 經濟效益分析。

（1）若采區最大負荷P＝1 500 kW，cosφ＝0.86時，所需用變壓器S＝P/cosφ＝1 744.19 kV·A；若cosφ＝0.92時，所需用變壓器S＝P/cosφ＝1 630.44 kV·A，可以看出，提高功率因數即可提高變壓器的利用率。

三、電容器的保護及注意事項

1. 電容器安全運行及保護。

（1）必須設置電容柜，以保證電容器的安全運行。

（2）必須設置熔斷器。熔斷器應能負擔在電容器壽命期間或定期更換期間的操作時的涌流，涌流峰值營部超過100In（In為電容器的額定電流有效值）。熔斷器所選熔絲的額定電流一般為被保護的電容器額定電流的1.5～1.6倍，以防止電容器油箱爆炸。

2. 電容器的使用及注意事項。

（1）嚴格檢查電容器組每相的負荷（可用安培表進行）。

（2）必須保證接有電容器的電氣線路上所有接觸處的可靠性，如，若線路接觸處出現故障，會損壞電容器，引發事故。

（3）電容器組每次從網路斷開，其放電應自動進行，并在10 min內將其額定電壓的峰值剩余電壓降到75 V或更低。

（4）為了保護電容器組，自動放電裝置應經常與電容器直接并聯（中間無斷路器、閘刀開關和熔斷器等）。

（5）在接觸自網路斷開的電容器的導電部分前，即使電容器已經自動放電，也必須用有絕緣的接地金屬桿短接電容器的出線端進行單獨放電，確保放電完畢后，方可進行操作。

（6）電容器組在接通前用兆歐表檢查絕緣電阻。

（7）電容器自網路斷開后，不得立即重新接入。若要立即接入，應使其端頭上的電壓不高于額定電壓有效值的10%。

（8）在接通和斷開電容器時，應選用不能產生危險過電壓的開關，并裝設能抑制危險過電壓的設備，開關的額定電流不應低于1.5倍電容器組額定電流。

（9）新的電容器和較長時間未使用的電容器在使用前，必須進行5～10 s的耐壓試驗。在試驗前后均要測量電容大小，如果電容有顯著增加，則不允許將電容器接入使用。

（10）為了避免損壞，在電容器被運至較遠的地方時必須包裝在包裝箱內，并且電容器之間、電容器與木箱內壁間填充襯墊，謹防電容器發生直接碰撞；在運輸時，電容器應直立放置（套管向上），嚴禁直接提拿電容器套管進行搬運。

（11）電容器在保存期間應直立放置，套管向上，不允許不加支撐將一臺電容器疊置于另外一臺電容器上，避免灰塵直接落在電容器上，以及嚴防任何熱源的影響。

四、結論

本文，筆者就福建煤電昌福山煤礦一采區中的實際問題，結合實踐情況，對高壓電容補償器裝著有關技術和電容器的保護及注意事項進行了分析和探討。采用高壓電容補償器裝置，提高了設備的利用效率，提高了功率因數，降低了電能損耗，是一種經濟合理且可行的方案，不僅為企業節省了大量資金，同時也提高了企業效益，值得進一步推廣和應用。