66kV高壓并聯(lián)電容器裝置的設(shè)計淺談

吳 磊,費曉峰,王 康

（日新電機(jī)（無錫）有限公司,江蘇 無錫 214028）

通常來講66kV高壓并聯(lián)電容器裝置的相對于10kV、35kV高壓并聯(lián)電容器裝置的特點是電壓高，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，對應(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

無功補(bǔ)償裝置的容量按照無功配置技術(shù)原則確定，如：無功補(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)行無功容量補(bǔ)償時，設(shè)計要求容量為31.5MVA*15%為4725kvar，取 4800kvar。

電容器裝置的實際無功輸出決定于電容器裝置的額定電容（微法）CN、實際運行的電壓U實際和電抗率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，單臺的容量越小。

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

3 關(guān)于電容器額定電壓選擇的說明

選擇電容器的額定電壓可先由公式求出計算值，再從電容器的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)中選取，電容器額定電壓的計算公式如下：

其中UCN—單臺電容器的額定電壓（kV）；

USn—電容器接入點電網(wǎng)標(biāo)稱電壓（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)最高運行電壓一般不超過標(biāo)稱電壓的1.07倍，最高為1.1倍，運行電壓的平均值約為電網(wǎng)標(biāo)稱電壓的1.05倍。

根據(jù)以上公式，我們假設(shè)母線的標(biāo)稱電壓為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算。

（1）第一種情況，裝置采用2串，電容器單元的額定電壓計算為

電抗率K=5%的時候，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算為

電抗率K=5%的時候，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

以上計算僅考慮了串聯(lián)電抗器對于電壓的影響。由于存在其他因素，需對電容器單元的額定電壓進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整來滿足用戶要求和保證電容器組的穩(wěn)定長期運行。

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，且外熔斷器還沒有安全開斷的情況下，一個橋臂短路掉了，此時將流過保護(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。假如熔斷器開斷不良，一個橋臂處于短路狀態(tài)，還可能造成熔斷器群爆。總之電容器正常運行的時候結(jié)構(gòu)不存在問題，可是一旦有電容器故障需要保護(hù)和熔斷器配合的時候，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)生擊穿的時候內(nèi)熔絲開路掉故障的元件，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)計規(guī)范[S].

[2]GB156-2007-T.標(biāo)準(zhǔn)電壓[S].