電力電容器損耗成因與抑制措施研究

彭南瑞　袁艷豐

摘 要：電力系統工作運行中會較多應用電力電容器完成無功補償。然而，應用階段中卻存在設備容易損耗并出現問題。本文對該現象展開研究，借助模型仿真，計算分析，針對電力電容器裝置投切操作導致的過電壓與過電流、諧波放大故障問題展開研究分析，探討了真正成因，并制定了有效的抑制策略。可確保用戶做到針對性處理，提升電力電容器運行服務效率，確保其持久健康的服務應用，發揮內在功能價值，創設明顯的經濟效益與社會效益，因此具有重要的實踐意義。

關鍵詞：電力電容器；損耗；成因；抑制措施

前言

電力系統服務運行階段中，應用電力電容器可實現無功補償，進而顯著、全面的提升功率因數，有效的使電網系統有功損耗合理下降，還可有效提升高變壓裝置與電力線路總體容量的應用率，降低電壓降。由于該功能作用，使之在電力系統中實現了更為廣泛的服務應用。然而，實踐工作中經常出現較多使用環節，電容器裝置不斷損壞的現象。基于電網電壓以及電流暫態屬性，開關重燃豐富性與較難捕捉的特點，因而，大眾經常不能精準的明確電容器裝置不斷損壞的具體成因。僅能被動的送回廠家進行檢驗或干脆將設備換掉，無法采用具有較強針對性的方式進行預防處理。為使電力系統用戶在探究電容器事故現象有據可依，我們應深入探究導致電容器故障的真正成因，并制定合理的防控抑制措施，便于有效的加以解決。

1 電力電容器損耗成因

電力電容器服務應用階段中，斷路器投切將導致過電壓以及過電流現象，形成沖擊影響。同時，系統之中的諧波會在電力電容器支路形成明顯的放大影響。一些電力電容器裝置雖包含自保護功能，然而卻無法快速及時的發揮有效保護作用，效果并不明顯。另外，電力電容器自身質量水平也會導致不良損耗問題。上述各類成因之中，電力電容器自身的因素導致的損耗問題，可借助對生產廠家一方提出高標準要求的方式進行預防抑制。而對其他故障問題，則應制定相適應的預防治理措施。

1.1 投切過程過電壓、過電流現象

通過建立仿真模型，研究等值電路等環節，我們不難看出，合閘之時，將對電力電容器裝置暫態過程形成作用影響。如果母線電壓在最高值的狀態進行合閘，便會形成最大合閘過電流以及過電壓。而在母線相電壓數值為零的狀態進行合閘，則會形成最低的合閘過電流以及過電壓。

串聯電抗器同樣會對電力電容器暫態形成作用影響。如果電抗率提升，則過電流幅值會降低。而在電抗率上升到一定水平后，則對于過電流的預防抑制效果并不明顯，高頻分量衰減提升，電力電容器裝置呈現出穩態工作電壓升高的現象。

完成分閘后，由于電弧重燃因而會對電力電容器裝置暫態形成影響。單相重燃，使中性點對地形成過電壓，極間電壓水平較高，同時，對地電壓相加導致各電容器組形成了過電壓問題。

不論是兩相或是三相重燃，位于電力電容器極間均會形成高額過電壓。同時，重燃頻率越高，則極間過電壓也會越高，進而較易形成電容器極間產生絕緣破壞問題。

最為嚴重的狀態之下，即電力電容器殘壓同電源系統電壓會出現瞬時值極性反差的現象，同時斷路器在斷口電壓值最大的狀態下，將導致斷路器進行重燃的階段下，振蕩現象更為巨大，進而會形成更龐大的振蕩充電電流，該電流較電力電容器投入之時涌流高出許多。雖持續期限不長，然而大量電流會導致電力電容器與限流電抗器呈現出過電流損壞的問題。

1.2 諧波放大導致過電壓、過電流現象

針對該類現象，我們同樣利用仿真分析得到相關結果。即伴隨串聯電力電抗器的擴充，諧波逐步放大的倍數將持續下降。而在電抗率令電力電容器裝置支路在較低次諧波水平下顯現為感性，那么將杜絕諧波放大狀況。因而，可利用合理的選擇應用串聯電力電抗器的方法，考量研究電容器以及電抗器具體的誤差。

由上述分析研究可明確，相同系統之中，如果選擇的電抗率不合理，則會導致諧波電流。位于電容器的回路以及系統阻抗之中形成并聯諧振，并會不斷明顯的放大，進而會危及到電力電容器裝置可靠安全的使用運行，并形成明顯的危害影響，該現象應絕對的避免與杜絕。

倘若電力電容器裝置持久的運行在諧波放大的環境下，將較易引發損耗問題。因而，可合理的優化串聯電抗器裝置的電抗率，進而快速的應對處理該類故障問題。

2 電力電容器損耗有效抑制措施

針對電力電容器裝置損耗成因的分析研究，我們應積極采用合理有效的措施進行預防抑制，進而合理明顯的緩解、控制電力電容器裝置的損耗量。

2.1 裝設避雷器裝置，預防操作過電流以及過電壓現象問題

當前，電力系統之中普遍應用的星形處理避雷器保護手段，僅能使電容器組其對地以及相間電壓合理控制限定至殘壓等級中。針對電力電容器裝置組極之間過電壓無法形成良好的保護效果。雖然，采用四支避雷器進行接線保護的手段方式可對對地過電壓與相間過電壓均產生一定的良好保護，然而，其對于避雷器系統的等級要求始終較高。同時，采用四支避雷器進行抑制預防，其參數的協調配合存在一定難度。當前，應用該保護處理的方式有限。為此，我們適宜通過位于電力電容器組前串聯限流電抗器的處理接線方法，通過MOA連接到電力電容器裝置進線一段，進而完成對電容器組的安全保護管理。

2.2 應用可調串聯電力電抗器裝置杜絕操作過電流與過電壓、諧波放大現象問題

依據下述標準原則合理的設置可調電力電抗器裝置，可有效的抑制操作過電流與過電壓現象，預防諧波放大問題。調節電力電抗器直到百分之六至百分之九的范疇中，可合理的限定合閘電流。進行分閘處理之前，可調節電抗器裝置到歸零狀態，進而預防電弧重燃的問題。

如果在步入了穩定可靠運行的狀態后，同時沒有諧波或具體的諧波含量較低時，可調節電抗器電感歸零，便于電力電容器組上升到最高標準的補償效率，并促進電力電容器組極之間呈現最低的電壓水平。另外，可合理有效的協調各個電抗器的數值，預防對應性的諧波問題。

2.3 應用晶閘管進行電容器組投切

在晶閘管完成開通前期，電力電容器裝置利用二極管進行充電，其電源電壓達到正峰值的狀態，符合預充電標準。因此，僅需要在電容器呈現電壓波動率為零的狀態下進行投入，也可在晶閘管一段電壓數值在零的狀態下投入，進而達到沖擊電流最低水平，合理應對電力電容器裝置投入過程形成的電流沖擊現象。

3 結束語

電力系統運行服務過程中，電容器為進行務工補償的核心器件，因此應確保可靠安全的服務運行。設計電容器無功補償系統裝置的過程中，應全面考量電力電容器系統的科學配置，做好保護管理。優選適應性電抗器電抗率，采用適宜得當的避雷器處理接線操作方案，預防形成串聯諧振問題或是并聯諧振現象，導致諧波不斷放大的問題。另外，應盡量預防或避免投切導致的過電流以及過電壓倍數。

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