1　前言 　　為了減少電網(wǎng)中輸送的無功功率，降低有功電量的損失，改善電壓質(zhì)量，供電企業(yè)普遍在變電站內(nèi)安裝并聯(lián)補(bǔ)償電容器組（以后簡稱電容器組）。電容器組由電容器、串聯(lián)電抗器、避雷器、斷路器、放電線圈及相應(yīng)的控制、保護(hù)、儀表裝置組成。目前，國內(nèi)絕大部分電容器制造廠只生產(chǎn)電容器，其他設(shè)備均需外購，在成套設(shè)計(jì)成套供貨方面尚有不足之處。使用單位必須對電容器及配套設(shè)備進(jìn)行選型。由于各地的具體情況不同，在電容器組的設(shè)備選型、安裝布置上差別很大，本文就此提出一些分析意見。 [b]2　電容器容量的選擇 [/b]　　電容器組容量的配置應(yīng)使電網(wǎng)的無功功率實(shí)現(xiàn)分層分區(qū)平衡，各電壓等級之間要盡量減少無功功率的交換。由于電容器組在運(yùn)行中的容量不是連續(xù)可調(diào)的，從減少電容器組的投切次數(shù)、提高功率因數(shù)的角度出發(fā)，希望電容器組在大部分時(shí)間內(nèi)能正常投入運(yùn)行而不發(fā)生過補(bǔ)償。通過對變電站負(fù)荷變化情況的分析，徐州地區(qū)變電站負(fù)荷率一般在70%～80%之間，一天當(dāng)中約有2/3的時(shí)間負(fù)荷水平在平均負(fù)荷以上。我們以變電站變壓器低壓側(cè)全年無功電度量除以年運(yùn)行時(shí)間求出年平均無功負(fù)荷，電容器組容量按照年平均無功負(fù)荷的90%選取。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，由于電容器組額定電壓一般為電網(wǎng)額定電壓的1.1倍，而變電站低壓母線電壓一般控制在電網(wǎng)額定電壓的1～1.07倍，電容器組實(shí)際容量要降低5.4%～17.4%，從而保證了電容器組在絕大部分時(shí)間內(nèi)都能投入運(yùn)行。對于負(fù)荷季節(jié)性變化比較大的農(nóng)村變電站和預(yù)計(jì)近期內(nèi)負(fù)荷將有較大增長的變電站，電容器組容量可以適當(dāng)增加，但要求電容器組必須能減容運(yùn)行。這一點(diǎn)對集合式與箱式電容器而言，要求具有中間容量抽頭，組架式和半封閉式電容器組只要將熔斷器去掉幾只即可。同時(shí)要求配有抑制諧波放大作用的串聯(lián)電抗器有中間容量抽頭，以保證電抗率不變。增加電容器分組數(shù)有利于提高補(bǔ)償效果，但是相應(yīng)地要增加設(shè)備投資，所有35～110kV變電站內(nèi)電容器組一般按照一臺變壓器配置一組。從降低單位千乏投資的角度出發(fā)，單組電容器組容量不能太小。以10kV全膜三相集合式電容器組為例比較3600kvar和1200kvar電容器組的單位千乏投資。兩種電容器組均配置三臺單相放電線圈（單臺放電容量1700kvar），三只氧化鋅避雷器，1%的干式空芯串聯(lián)電抗器，一組真空開關(guān)柜，電力電纜長度40m，土建及安裝費(fèi)按照設(shè)備總投資的25%計(jì)算。各項(xiàng)投資詳見表1。根據(jù)表1計(jì)算，3600kvar和1200kvar電容器組的單位千乏投資分別為65.5元和142.8元。1200kvar電容器組的單位千乏投資已經(jīng)超過自動(dòng)投切的10kV線路桿上式電容器組的單位千乏投資。因此，變電站內(nèi)電容器組單組容量不宜小于1200kvar。 　　表1　電容器組投資比較表　單位：萬元 　　成套設(shè)備 真空開關(guān)柜 電纜 土建安裝 總投資 　　3600kvar 13.17 4.5 1.2 4.72 23.59 　　1200kvar 8 4.5 1.2 3.43 17.13 [b]3　電容器組的選型 [/b]　　3.1　型式選擇 　　就電容器組而言，目前國內(nèi)常用的主要有組架式、半封閉式、集合式、箱式四種，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。 　　組架式電容器組是將單臺殼式電容器、熔斷器等安裝在框架上，框架采用熱鍍鋅的型鋼材料，是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。這類產(chǎn)品使用時(shí)間最長，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富。優(yōu)點(diǎn)是安全距離大、故障影響范圍小、檢修維護(hù)方便、容量增減靈活、單位容量造價(jià)較低。缺點(diǎn)是占地面積較大、安裝及檢修維護(hù)工作量大。除城市中心地段變電站外，多數(shù)變電站占地問題容易解決。因此，這類裝置仍然是今后大量使用的主導(dǎo)產(chǎn)品。為縮小占地面積可選用單臺容量較大的全膜殼式電容器。 　　半封閉式電容器組是將單臺殼式電容器雙排臥放，端子向里，底部朝外，電容器帶電部分用金屬封閉起來，四周外殼接地。國外最早由ABB公司開發(fā)，在歐美得到廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)主要由桂林和錦州電容器廠生產(chǎn)。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，不需要設(shè)置隔離圍欄，占地面積較小，容量增減靈活，單位容量造價(jià)較低。缺點(diǎn)是帶電部分封閉后通風(fēng)散熱條件較差，絕緣子上易積灰，內(nèi)部濕度較大時(shí)易形成凝露，造成閃絡(luò)放電。運(yùn)行中已發(fā)生多次事故，應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)完善，目前不宜廣泛推廣應(yīng)用。 　　集合式電容器是將單臺殼式電容器經(jīng)串并聯(lián)后裝入大油箱內(nèi)并充以絕緣油制成。國外最早由日本日新公司開發(fā)，國內(nèi)則在1985年由合陽電力電容器廠首先開發(fā)成功。目前已有合陽、西安、錦州、無錫等廠的多種型號產(chǎn)品通過了兩部鑒定，產(chǎn)量逐年大幅度提高，1996年已占到高壓并聯(lián)電容器年產(chǎn)量的20%。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊占地面積小，接頭少，安裝和運(yùn)行維護(hù)工作量很小。為克服容量不能調(diào)整的缺點(diǎn)，無錫電容器廠開發(fā)了可調(diào)容量的集合式電容器，按照容量調(diào)整范圍劃分有50%/100%和33.3%/66.7%/100%兩類產(chǎn)品。由于單元?dú)な诫娙萜魍耆虢^緣油中，防止了單元?dú)な诫娙萜鞯耐饨^緣發(fā)生故障。單元?dú)な诫娙萜鲀?nèi)部配有內(nèi)熔絲，少量元件損壞后由熔絲切除，整臺電容器仍可繼續(xù)運(yùn)行。缺點(diǎn)是含油量大，外殼大油箱易存在滲漏油，故障損壞后需返廠修理所用時(shí)間較長，單位容量造價(jià)較高。關(guān)于集合式電容器有兩個(gè)問題需要注意： 　?。?）為避免大容量集合式電容器發(fā)生相間短路故障時(shí)造成嚴(yán)重后果，容量超過5000kvar的集合式電容器必須做成三相分體結(jié)構(gòu)，即一相一臺。 　　（2）集合式電容器的引出套管外絕緣爬電比距必須≥3.5cm/kV（相對于系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓），以保證其絕緣強(qiáng)度。 　　箱式電容器是在集合式電容器基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種電容器，與集合式電容器的不同之處是內(nèi)部單元電容器沒有外殼，直接浸入絕緣油中，外殼大油箱采用波紋油箱或帶金屬膨脹器，與外部大氣完全隔離。同集合式電容器相比，外殼體積和內(nèi)部含油量進(jìn)一步減少，以西安電力電容器廠3000kvar產(chǎn)品為例，箱式電容器比集合式電容器外殼體積減少59.1%，重量減少60.6%。由于材料用量減少，價(jià)格比集合式電容器要低。缺點(diǎn)是內(nèi)部元件發(fā)生故障由內(nèi)熔絲切除后，會對大油箱內(nèi)的絕緣油造成污染。國外只有日本生產(chǎn)和使用，與國內(nèi)產(chǎn)品不同之處是內(nèi)部由特大元件集合而成，沒有內(nèi)熔絲。國內(nèi)目前已有合陽、西安、錦州等廠生產(chǎn)，這類產(chǎn)品代表著今后的發(fā)展方向，可以有選擇性的逐步使用。 　　1996年，桂林電容器廠開發(fā)積木型無油自愈式電容器，產(chǎn)品型號為BKMJJ，三相最大容量達(dá)到3000kvar，這種電容器由若干個(gè)單元串并聯(lián)而成，單元?jiǎng)t是由若干個(gè)經(jīng)過樹脂灌封的元件并聯(lián)后裝在一個(gè)容器內(nèi)，接有放電電阻，所有帶電部分均由阻燃ABS壓制成的罩子蓋住。根據(jù)容量大小對單元電容器按照水平或鉛直方向進(jìn)行組合。經(jīng)掛網(wǎng)試運(yùn)行后，1998年4月已通過鑒定。這種電容器滿足了城市變電站設(shè)備向無油化方向發(fā)展的要求，在城網(wǎng)變電站中可以逐步推廣應(yīng)用。 　　3.2　斷路器的選擇 　　對電容器組斷路器的主要要求是：分閘時(shí)不發(fā)生重?fù)舸祥l時(shí)不應(yīng)有明顯彈跳。目前，6～10kV電壓等級主要采用少油斷路器和真空斷路器。真空斷路器的優(yōu)點(diǎn)是耐頻繁操作，滅弧室不需要檢修，不存在滲漏油的問題。因此，存在一種傾向：即全部采用真空斷路器。我們認(rèn)為對此問題不能一刀切。真空斷路器由于存在開斷后重燃問題，運(yùn)行中已經(jīng)多次造成事故，即使是進(jìn)口真空斷路器也發(fā)生過這種事故。而少油斷路器具有切除電容器不重燃的優(yōu)點(diǎn)，東北電管局對少油斷路器觸頭進(jìn)行改造后可以連續(xù)操作1000次不檢修不換油，解決了少油斷路器不耐頻繁操作的問題。因此，6～10kV電容器組斷路器應(yīng)與變電站出線斷路器選型一致，不必全部采用真空斷路器。設(shè)備訂貨時(shí)真空斷路器要求必須經(jīng)過老練試驗(yàn)，少油斷路器則要求對觸頭進(jìn)行改造。35kV電容器組斷路器自然是SF6斷路器占絕對優(yōu)勢。 　　3.3　串聯(lián)電抗器 　　設(shè)計(jì)部門在進(jìn)行電容器組設(shè)計(jì)時(shí)一般總是配置6%的串聯(lián)電抗器。這樣既增加了設(shè)備投資又不一定能起到好的作用。據(jù)對某電網(wǎng)3個(gè)220kV變電站24個(gè)110kV變電站18個(gè)35kV變電站的諧波實(shí)測結(jié)果表明，僅有3個(gè)變電站3次諧波含量偏高，4個(gè)變電站5次諧波含量偏高，分別需要配置4.5%和12%的串聯(lián)電抗器抑制諧波放大。其它變電站諧波含量很低只需要考慮限制電容器組合閘涌流的問題。因此，變電站配置電容器組時(shí)應(yīng)對電網(wǎng)背景諧波水平進(jìn)行實(shí)測以確定串聯(lián)電抗器的電抗率。油浸串聯(lián)電抗器由于存在滲漏油和飽和的問題，一般已不再選用。干式空芯串聯(lián)電抗器以其機(jī)械強(qiáng)度高、噪音低、維護(hù)量小的優(yōu)點(diǎn)已得到廣泛應(yīng)用，為減少占地面積，可采用三相迭裝產(chǎn)品。安裝時(shí)必須注意三相的迭裝順序不能搞錯(cuò)。如果只需要考慮限制電容器組合閘涌流，可以采取阻尼式限流器，它是由阻尼電阻、放電間隙和小容量電抗器組成。合閘瞬間電抗器承受全部電壓，放電間隙擊穿將阻尼電阻接入電路限制涌流。涌流衰減后，電抗器端電壓下降，放電間隙息弧，將阻尼電阻退出運(yùn)行。 　　3.4　放電線圈 　　放電線圈是保證設(shè)備與人身安全的必要裝置，必須配置。關(guān)于放電線圈有以下兩個(gè)問題要引起注意： 　?。?）放電線圈必須直接跨接在電容器兩端，而不能接在電容器與電抗器串聯(lián)后的兩端。后一種接線方式既不能正確反映電容器內(nèi)部故障后產(chǎn)生的不平衡電壓，又延長了放電時(shí)間。 　?。?）集合式電容器不宜采用內(nèi)藏放電線圈的結(jié)構(gòu)。因?yàn)榉烹娋€圈去掉外殼裝在集合式電容器油箱頂部后，雖然簡化了外部接線，但內(nèi)部增加了交叉接線，也就增加了故障點(diǎn)。運(yùn)行中已發(fā)生過因內(nèi)藏的放電線圈故障造成集合式電容器退出運(yùn)行。鑒于放電線圈本身價(jià)格很便宜，從提高集合式電容器運(yùn)行可靠性的角度出發(fā)，只有在放電線圈可靠性高出集合式電容器一到二個(gè)數(shù)量級時(shí)才能采用內(nèi)藏放電線圈。為便于接線布置，可要求制造廠在集合式電容器的頂部或側(cè)壁加裝支架放置放電線圈。 　　3.5　避雷器 　　少油斷路器不存在切除電容器后重燃問題，一般可以不配置避雷器。真空斷路器必須配置避雷器。電容器組的避雷器是起保護(hù)電容器作用的，其安裝地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近電容器，由于發(fā)生過安裝在開關(guān)柜內(nèi)的避雷器爆炸造成母線上全部設(shè)備停電的事故，所以避雷器不宜安裝在開關(guān)柜內(nèi)。應(yīng)優(yōu)先考慮在電容器中性點(diǎn)安裝一只氧化鋅避雷器的接線方式，這種接線方式能夠限制單相重燃過電壓而且正常運(yùn)行時(shí)避雷器不承受電壓。 　　3.6　關(guān)于全膜電容器的使用問題 　　全膜電容器具有損耗低、發(fā)熱量小、溫升低、體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。國產(chǎn)全膜電容器自1986年開始生產(chǎn)以來，經(jīng)過不斷改進(jìn)完善，質(zhì)量已趨于穩(wěn)定，在可靠性方面已經(jīng)好于部分進(jìn)口產(chǎn)品。自1995年以來產(chǎn)量逐年大幅度增長，已有多家產(chǎn)品通過了兩部鑒定。同國外先進(jìn)產(chǎn)品相比，差距主要表現(xiàn)在比特性上，材料消耗是國外先進(jìn)產(chǎn)品的兩倍。既便如此，同膜紙復(fù)合介質(zhì)產(chǎn)品相比體積、重量均大幅度下降。以桂林電容器廠100kvar產(chǎn)品為例：全膜產(chǎn)品比膜紙復(fù)合介質(zhì)產(chǎn)品體積下降31.2%，重量下降44.4%。集合式產(chǎn)品以錦州電容器廠3000kvar產(chǎn)品為例：全膜產(chǎn)品比膜紙復(fù)合介質(zhì)產(chǎn)品體積下降55%，重量下降47.9%。箱式電容器采用全膜產(chǎn)品后可取消散熱器。最近，電容器制造業(yè)制訂了關(guān)于加速發(fā)展國產(chǎn)高壓全膜電容器的若干措施，必將進(jìn)一步提高國產(chǎn)高壓全膜電容器的質(zhì)量。因此，新增電容器應(yīng)全部采用全膜產(chǎn)品，浸漬劑優(yōu)先選用芐基甲苯（M/DBT）和SAS—40。 [b]4　結(jié)論 [/b]　　變電站并聯(lián)補(bǔ)償電容器組容量一般按照低壓側(cè)年平均無功負(fù)荷的90%選取，用地不緊張的地區(qū)優(yōu)先選用組架式與集合式產(chǎn)品。城市中心變電站可逐步選用干式或箱式電容器，新增電容器應(yīng)全部選用全膜產(chǎn)品，浸漬劑優(yōu)先采用M/DBT或SAS—40。 [b]參考文獻(xiàn) [/b]　　1 房金蘭.國內(nèi)外電容器的目前水平及有關(guān)技術(shù)發(fā)展的探討.電力電容器，1997（1） 　　2 倪學(xué)峰等.關(guān)于并聯(lián)電容器過電壓保護(hù)方式的分析.電力電容器，1997（4） 　　3 并聯(lián)電容器運(yùn)行情況通報(bào)，調(diào)網(wǎng)（1996）136號