66kV高壓并聯(lián)電容器裝置的設(shè)計(jì)淺談

吳 磊,費(fèi)曉峰,王 康

（日新電機(jī)（無(wú)錫）有限公司,江蘇 無(wú)錫 214028）

通常來(lái)講66kV高壓并聯(lián)電容器裝置的相對(duì)于10kV、35kV高壓并聯(lián)電容器裝置的特點(diǎn)是電壓高，單組容量大。延伸至電容器單元的額定電壓通常為20kV電壓等級(jí)，對(duì)應(yīng)的電抗率分別為5%和12%，電容器單元的容量通常為417 kvar、500 kvar。

1 電容器裝置的容量

無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量按照無(wú)功配置技術(shù)原則確定，如：無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘堪凑罩髯內(nèi)萘康?0%-25%配置。假設(shè)110kV 31.5MVA變壓器，按照其15%進(jìn)行無(wú)功容量補(bǔ)償時(shí)，設(shè)計(jì)要求容量為31.5MVA*15%為4725kvar，取 4800kvar。

電容器裝置的實(shí)際無(wú)功輸出決定于電容器裝置的額定電容（微法）CN、實(shí)際運(yùn)行的電壓U實(shí)際和電抗率K。

2 電容器單元容量的確定

電容器單元的容量由裝置的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)決定的

QN—電容器組額定容量。

M—并聯(lián)數(shù)。并聯(lián)數(shù)越多，單臺(tái)的容量越小。

N—串聯(lián)數(shù)。串聯(lián)段數(shù)越多，單臺(tái)的電壓越低。

3 關(guān)于電容器額定電壓選擇的說(shuō)明

選擇電容器的額定電壓可先由公式求出計(jì)算值，再?gòu)碾娙萜鞯臉?biāo)準(zhǔn)系數(shù)中選取，電容器額定電壓的計(jì)算公式如下：

其中UCN—單臺(tái)電容器的額定電壓（kV）；

USn—電容器接入點(diǎn)電網(wǎng)標(biāo)稱(chēng)電壓（kV）；

S——電容器組每相的串聯(lián)段數(shù)；

K——電抗率。

式中系數(shù)1.05的取值依據(jù)是，電網(wǎng)最高運(yùn)行電壓一般不超過(guò)標(biāo)稱(chēng)電壓的1.07倍，最高為1.1倍，運(yùn)行電壓的平均值約為電網(wǎng)標(biāo)稱(chēng)電壓的1.05倍。

根據(jù)以上公式，我們假設(shè)母線(xiàn)的標(biāo)稱(chēng)電壓為UCN=66kV、電容器組采用串聯(lián)數(shù)S=2，進(jìn)行電容器額定電壓選取的計(jì)算。

（1）第一種情況，裝置采用2串，電容器單元的額定電壓計(jì)算為

電抗率K=5%的時(shí)候，電容器的額定電壓：

UCN=1.05 USn÷〔 √ 3S（1-K）〕=1.05×66〔 √ 3×2（1-0.05）〕=21kV

電抗率K=12%的時(shí)候電容器的額定電壓：

UCN=1.05 USn÷〔 √ 3S（1-K）〕=1.05×66〔 √ 3×2（1-0.12）〕=23kV

（2）第二種情況，裝置采用4串，電容器單元的額定電壓計(jì)算為

電抗率K=5%的時(shí)候，電容器的額定電壓：

UCN=1.05 USn÷〔 √ 3S（1-K）〕=1.05×66〔 √ 3×4（1-0.05）〕=10.5kV

電抗率K=12%的時(shí)候電容器的額定電壓：UCN=1.05 USn÷〔 √ 3S（1-K）〕=1.05×66〔 √ 3×4（1-0.12）〕=11.4kV

以上計(jì)算僅考慮了串聯(lián)電抗器對(duì)于電壓的影響。由于存在其他因素，需對(duì)電容器單元的額定電壓進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)要求和保證電容器組的穩(wěn)定長(zhǎng)期運(yùn)行。

4 建議

如果電容器采用外熔斷器保護(hù)，在電容器單元沒(méi)有內(nèi)熔絲的情況下一旦元件擊穿表現(xiàn)為短路。一旦發(fā)生電容器全擊穿，且外熔斷器還沒(méi)有安全開(kāi)斷的情況下，一個(gè)橋臂短路掉了，此時(shí)將流過(guò)保護(hù)的CT很大的電流。這樣即便是CT有避雷器保護(hù)也有可能發(fā)生燒毀。假如熔斷器開(kāi)斷不良，一個(gè)橋臂處于短路狀態(tài)，還可能造成熔斷器群爆。總之電容器正常運(yùn)行的時(shí)候結(jié)構(gòu)不存在問(wèn)題，可是一旦有電容器故障需要保護(hù)和熔斷器配合的時(shí)候，可能由于存在結(jié)構(gòu)上的隱患導(dǎo)致故障擴(kuò)大化。

由于電壓21（23）kV容量為417kvar和500kvar電容器單元內(nèi)部串聯(lián)段較多，導(dǎo)致內(nèi)部并聯(lián)段較少無(wú)法采取內(nèi)熔絲結(jié)構(gòu)。為了能夠采用內(nèi)熔絲，建議電容器組采用4串結(jié)構(gòu)，根據(jù)前面的計(jì)算，電容器單元的額定電壓采用21（23）/2kV容量保持不變，這樣便可以采用內(nèi)熔絲結(jié)構(gòu)。在元件發(fā)生擊穿的時(shí)候內(nèi)熔絲開(kāi)路掉故障的元件，從根本上杜絕全擊穿的情況產(chǎn)生。

[1]GB50227-2008.并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]GB156-2007-T.標(biāo)準(zhǔn)電壓[S].