低壓電容無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)實(shí)踐中的應(yīng)用

    隨著現(xiàn)代電力電子設(shè)備等非線性負(fù)荷大量接入電網(wǎng)，使電網(wǎng)供電質(zhì)量受到嚴(yán)重影響，其中各種電力電子開關(guān)器件的大量應(yīng)用和負(fù)載的頻繁波動(dòng)是最主要的干擾源，導(dǎo)致的一系列不良影響。電網(wǎng)電壓質(zhì)量通常用穩(wěn)定性對(duì)稱性及正弦性等指標(biāo)衡量。

　　1.概述

　　某煤廠主廠房三樓配電室變壓器低壓側(cè)主回路所安裝無(wú)功補(bǔ)償電容器為自愈式低電壓并聯(lián)電容器，型號(hào)為BKMJ0.4-30-3，30kvar，品牌有桂林電力容器、威斯康電容器。變壓器低壓主回路并聯(lián)4組電容器，每組6個(gè)，容量合計(jì)為720kvar。目前經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的運(yùn)行，系統(tǒng)補(bǔ)償柜電容器出現(xiàn)老化現(xiàn)象，容值衰減，電容器投入后，系統(tǒng)電流下降不明顯，電容無(wú)功補(bǔ)償量不足，使得功率因數(shù)處于較低數(shù)值區(qū)域，針對(duì)T31變壓器來(lái)說(shuō)，目前功率因數(shù)降低到0.88左右。同時(shí)電容器時(shí)常出現(xiàn)過(guò)熱、噪音大、鼓包、崩裂等故障，更換新電容器后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，還是故障易發(fā)，使用壽命較短，接觸器及開關(guān)也常出現(xiàn)燒壞現(xiàn)象。當(dāng)前，電容無(wú)功補(bǔ)償情況影響到整個(gè)供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，增大了系統(tǒng)的無(wú)功消耗，影響了供電質(zhì)量，增大設(shè)備故障率。

　　2.系統(tǒng)現(xiàn)狀及分析

　　2.1 測(cè)試數(shù)據(jù)

　　聯(lián)系有關(guān)廠家對(duì)城郊選煤廠的供電質(zhì)量進(jìn)行測(cè)試，由測(cè)試數(shù)據(jù)看出系統(tǒng)諧波含量較大，電流畸變率很高，有變頻器非線性負(fù)荷，主要諧波階次為5次及以上階次的諧波。

　　2.2 原因分析

　　1.隨著變頻器、電焊機(jī)、開關(guān)電源等非線性負(fù)載的增多，供配電系統(tǒng)中產(chǎn)生的諧波量較大。

　　2.城郊選煤廠電容補(bǔ)償柜內(nèi)，電容器前端無(wú)串聯(lián)電抗器造成諧波放大，開關(guān)元件電容器耐流不足造成故障易發(fā)。諧波對(duì)補(bǔ)償電容器主要有以下方面的影響。

　?。?）造成電容器過(guò)電流。電容器額定電流（I1）及流入電容器的諧波電流（Ih），電容器運(yùn)行時(shí)滿載電流I1=100%，加上外來(lái)諧波電流時(shí)，若運(yùn)行電流大于1.3倍額定電流時(shí)，電容器將迅速故障。

　?。?）與系統(tǒng)產(chǎn)生并聯(lián)諧振。輸電及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行在頻率恒定的正弦波電壓和電流下，當(dāng)大量的非線性負(fù)荷掛網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，將在電網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的電壓畸變和電流畸變。此時(shí)的諧波源相當(dāng)于一個(gè)很大的電流源，其產(chǎn)生的諧波電流加在系統(tǒng)感抗和電容器的容抗之間，形成并聯(lián)回路。當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)感抗等于電容器容抗時(shí)，將形成并聯(lián)諧振。此時(shí)并聯(lián)回路總阻抗等于無(wú)窮大，諧波電流流經(jīng)阻抗無(wú)限大的回路時(shí)，將產(chǎn)生無(wú)限大的諧波電壓，無(wú)限大的諧波電壓將于電網(wǎng)與電容器間產(chǎn)生大電流，造成電容器迅速故障。

　?。?）與系統(tǒng)產(chǎn)生串聯(lián)諧振。如果在上一級(jí)電網(wǎng)系統(tǒng)存在嚴(yán)重諧波源，電壓產(chǎn)生的諧波畸變相當(dāng)嚴(yán)重時(shí)。此時(shí)諧波源相當(dāng)于一個(gè)很大的電壓源，背景諧波電壓將在變壓器的短路電感和電容器的容抗形成串聯(lián)回路。當(dāng)串聯(lián)回路總阻抗等于零時(shí)，將形成串聯(lián)諧振。此時(shí)諧波電壓將在串聯(lián)回路上形成強(qiáng)大的電流直接流經(jīng)補(bǔ)償電容器組，使電容器因過(guò)電流而迅速故障，同時(shí)增大諧波對(duì)電網(wǎng)的影響。

　　3.電容器溫度級(jí)別為B級(jí)，溫度等級(jí)低，加之無(wú)軸流風(fēng)機(jī)等散熱裝置，溫度高時(shí)電容器容值衰減較快，容值衰減后諧振點(diǎn)偏移，易產(chǎn)生諧振，這樣補(bǔ)償回路成為低阻抗，諧波電流的流入，造成補(bǔ)償回路元件的損壞。