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睁电工技术应用Ｅｌｅｃｔ ｒｏｔ￣＇ｃｌ ｉ Ｉ ａｐｐ］ｉ
经验荟萃
高压并联电窨器分组及接线腻明旗择
●中盐皓龙盐化有限责任公司 杜波刘宝锋
当母线上安装多组电容器时，从投入第１组开始直至最
０ 引言
后一组全部投入，每次投入，都必须避免谐振，这是电容器组
变电所安装的高压并联补偿电容器（简称电容器），通常
安全运行所必须的要求。分组投切的大容量电容器组，其容抗
是一定数量的电容器单元按需要连接而成的电容器组合，为
变化较大，如果某一投入组容抗与系统感抗符合匹配条件，将
了根据负荷及电压的变化情况及时调整，必须依实际需要及 会产生危险的谐振。分解来说：
许可条件，将总容量分为若干组。通常，低压电容器的分组有４
（１）因为工频系统的感抗一般较投入的电容器的容抗小
种。即：按等容量分组、按算术级数分组、按几何级数分组及混 得多．故匹配条件不可能发生在工频的条件下，换言之，工频
合分组。但高压电容器分组却不象低压电容器这样简单，它还 谐振问题不足为虑。
必须要充分考虑一个特殊的影响因素，即谐波和谐振。另外， （２）匹配条件常常发生在系统高次谐波出现时，若系统的
为使电容器组及其配套设备安全可靠、经济合理、维护检修方
谐波感抗与谐波容抗相匹配．就要造成具有严重后果的高次
便。在设计时，必须根据电网条件、自然环境、保护要求等进行
谐波谐振，其后果是电气设备将遭到谐振引发的过电压、大电
接线方式的正确选择。 流的强烈冲击，而严重危及系统的安全运行。一般电网的高次
１ 电容器的分组
谐波以３、５、７次为主，规律表明，高次谐波的次数愈低，所占
分量愈大，显然３次谐波谐振的后果最为严重。对于电容器来
变电所欲装设的总容量（ｋｖａｒ值）确定之后，还必须根据 说，谐波容抗比工频容抗小。则高次谐波必然使电容器电流增
无功补偿和电压调节的实际进行分组．但分组的前提必须满 大，过载高热，不但影响其寿命，而且有时导致十分严重的后
足如下２个要求。 果。比如，某变电所ｌＯｋＶ高压并联电容器曾发生过因３次谐
１．１分组投切时．不允许发生谐振 波谐振，使一组总容量为２２５０ｋｖａｒ的电容器组严重过载。造成
压互感器或改用电容式电压互感器是一种好办法。预防的根 的电压是否为零，当母线电压大于感应电压时．应立即合上断
本办法是改用电容式电压互感器。 开的母联开关：当母线停运较长时间才发现母线谐振．原则上
（２）在电磁式电压互感器的开口三角绕组中加装阻尼电
不允许合上母联开关，应选择对停运母线上并上一个不带电
阻，阻值Ｒ应小于或等于０．４Ｘ￣（Ｘ 为互感器在额定线电压作 源的元器件来消除谐振。
用下核算到低压侧的单相绕组励磁阻抗）。这样可消除各种谐
波的谐振现象出现。对丁３５ｋＶ及以下电网，一般要求Ｒ值为
４ 结束语
１０—１００Ｑ，若阻尼电阻长期接在开口三角绕组中，则阻值不应
谐振是一种稳态现象，因此谐振过电压不仅会在操作或
过小，否则当系统发生持续性单相接地故障时．开口三角绕组
故障时的过渡过程中发生，而且还可能在过渡过程结束后，较
两端将出现ｌＯＯＶ工频零序电压，从而造成互感器过载。为此．
长时间内稳定存在，直到发生新的操作或故障，谐振条件受到
最好采用非线性电阻，这样即可保证可靠地消除谐振，又能满
破坏为止。所以一旦出现这种不仅幅值较高而且持续时间又
足电压互感器的容量要求
长的谐振过电压，往往会造成严重后果。运行经验表明．谐振
● （３）在母线上加装一定的对地电容，使之达到ｘＪｘ ．小于 过电压可在各电压等级的电网中产生，尤其在３５ｋＶ及以下的
栏
日 或等于０．Ｏ１，谐振也就不会产生。
助
电网中，由谐振过电压造成的事故较多，己成为一个普遍关注
理 （４）采取临时的倒闸措施，如投入消弧线圈，将变压器中
编
的问题。因此必须在设计和操作时，事先进行必要的计算和安
辑 性点临时接地以及投入事先规定的某些线路或设备等 对于
排，避免形成不利的谐振回路，或者采取一定的附加措施ｆ如装
倪
秋
本文前述例子中的２２０ｋｖ倒母线操作，为消除串联谐振，建
设阻尼电阻等），以防止谐振的产生或降低谐振过电压的幅值
月 议：在倒母线操作时，断开母联开关后，应立即检查停运母线
及缩短其持续时间。
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Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅ（￣｝１『１ ｌｉｃａｔ 电工技术应用鹾一
伴随异常响声、外壳变形、膨胀、高热后的爆裂事故。
为了限制涌流、抑制谐波，大容量电容器组，一般要在每
组上串联电抗为６％的电抗器，以此来对５次及以上的高次谐
被击穿．就形成两相短路．故障电流之大可想而知。比如：某
公司１２０吨大型真空制盐基地高压室，１０ｋＶ发电机电压母
线，原设计不安装高压并联电容补偿装置，后根据系统要求
和实际情况，配增总容量约为３６００ｋｖａｒ的并联电容器组。在 波进行有效抑制。然而，该措施也有其作用的负面，即３次谐
波会因它的引人而放大，这对于谐振点处在电容器调节范围
的３次谐波来讲．无疑增大了３次谐波谐振的机会。解决的办
此设计和安装时，习惯上按低压系统常用的“△”连接方式投
人实施，结果一组电容器因某种原因，在自备发电机脱离系
统孤立运行时被击穿。由于保护的选择性配合不合理导致发
电机负序保护越级动作，引起发电机跳闸。事故分析认为，此
次事故如果保护不动作．事态可能还要严重，因为故障电流
和强大的电弧．将会导致绝缘介质分解并产生有大量气体。
最终结果，极有可能引起电容器箱体爆炸．甚或引起“爆”
事故。
法是：①加大电网谐波公害的治理；②加强对串联电抗器的
“完善性”研究。除此之外，至关重要的是，在电容器分组投人
时，当可靠避开３次谐波的谐振点。为此，只有计算出ｎ次谐
波谐振的电容器容量，方能做到心中有数。计算公式如下：
Ｑ ＝Ｓｄ（１／ｎ 一Ａ）
式中 Ｑ
Ｓ广
ｎ次谐波谐振时的电容器容量（Ｍｖａｒ）；
电容器安装处的母线短路容量（ＭＶＡ）；
ｎ——谐波次数．即谐波频率与电网基波频率之比：
Ａ——电容器补偿装置每相感抗Ｘ 与每相容抗Ｘ。
之比。
（３）“△”接线还存在其它一些缺点，比如：①没有适当的
保护形式；②对单台保护熔断器性能要求苛刻；③装置的母线
连接比“Ｙ”复杂等。
２．３不接地“Ｙ”接线的优点
从上分析不难看出，选择正确的分组方式其意义在于：一
（１）单串段电容器组，当某台电容器发生击穿故障时，通
过故障点的电流仅３倍于电容器的额定电流，不至于造成电 是避免分组电容器投人到谐振点上；二是避免使谐波电流放
大倍数增大。
１，２投切一组电容器时．不允许母线电压变动值超过２．５％
容器箱体爆炸起火事故。如果采用每相２段或多段串联的“Ｙ”
接线，其故障电流还会更低。
当需要用电容器组的投切调节、控制母线电压时，其调
（２）可供选择的保护方式多．采用单台熔断器保护时．对
熔断器的开断容量要求较低，而且熔断器把故障电容切除后，
无功补偿不至于中断，从而相应地也减少了断路器的动作次
数。
节、控制范围应限制在额定电压２．５％以内，这对限制母线电
压的波动及分组容量的确定都是有利的。当然，经常投运很少
切除的电容器装置，只要条件允许，可不受此限制。
１、３应与配套设备的技术参数相适宜
２．４ 电容器组每相的电容器，应采用先并后串的接线方式
这是因为若采用先串后并的电容器组连接方式，则当任
高压并联电容器组的配套设备主要有：投切电容器组用
的高压断路器；限制涌流和谐波用的串联电抗器；过电压保护
用的氧化锌（ＺｎＯ）避雷器等，必须要根据实际，一一对应地把
台电容器故障击穿时，因故障电流较小．熔丝熔断时间被拉
长，与故障电容器串联的健全电容器．有可能因此遭遇过电压
握好电容器组与配套设备技术关系的匹配情况。 的冲击而被损坏，故一般不选择应用这种方式连接。推荐采用
的是先并后串的连接方式，其突出优点是，当任一台电容器故