低壓電容無功補償系統優化升級實踐中的應用

    隨著現代電力電子設備等非線性負荷大量接入電網，使電網供電質量受到嚴重影響，其中各種電力電子開關器件的大量應用和負載的頻繁波動是最主要的干擾源，導致的一系列不良影響。電網電壓質量通常用穩定性對稱性及正弦性等指標衡量。

　　1.概述

　　某煤廠主廠房三樓配電室變壓器低壓側主回路所安裝無功補償電容器為自愈式低電壓并聯電容器，型號為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4組電容器，每組6個，容量合計為720kvar。目前經過長期的運行，系統補償柜電容器出現老化現象，容值衰減，電容器投入后，系統電流下降不明顯，電容無功補償量不足，使得功率因數處于較低數值區域，針對T31變壓器來說，目前功率因數降低到0.88左右。同時電容器時常出現過熱、噪音大、鼓包、崩裂等故障，更換新電容器后，經過一段時間，還是故障易發，使用壽命較短，接觸器及開關也常出現燒壞現象。當前，電容無功補償情況影響到整個供配電系統的穩定運行，增大了系統的無功消耗，影響了供電質量，增大設備故障率。

　　2.系統現狀及分析

　　2.1 測試數據

　　聯系有關廠家對城郊選煤廠的供電質量進行測試，由測試數據看出系統諧波含量較大，電流畸變率很高，有變頻器非線性負荷，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、開關電源等非線性負載的增多，供配電系統中產生的諧波量較大。

　　2.城郊選煤廠電容補償柜內，電容器前端無串聯電抗器造成諧波放大，開關元件電容器耐流不足造成故障易發。諧波對補償電容器主要有以下方面的影響。

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

　　（2）與系統產生并聯諧振。輸電及配電系統設計運行在頻率恒定的正弦波電壓和電流下，當大量的非線性負荷掛網運行時，將在電網產生嚴重的電壓畸變和電流畸變。此時的諧波源相當于一個很大的電流源，其產生的諧波電流加在系統感抗和電容器的容抗之間，形成并聯回路。當電網系統感抗等于電容器容抗時，將形成并聯諧振。此時并聯回路總阻抗等于無窮大，諧波電流流經阻抗無限大的回路時，將產生無限大的諧波電壓，無限大的諧波電壓將于電網與電容器間產生大電流，造成電容器迅速故障。

　　（3）與系統產生串聯諧振。如果在上一級電網系統存在嚴重諧波源，電壓產生的諧波畸變相當嚴重時。此時諧波源相當于一個很大的電壓源，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回路。當串聯回路總阻抗等于零時，將形成串聯諧振。此時諧波電壓將在串聯回路上形成強大的電流直接流經補償電容器組，使電容器因過電流而迅速故障，同時增大諧波對電網的影響。

　　3.電容器溫度級別為B級，溫度等級低，加之無軸流風機等散熱裝置，溫度高時電容器容值衰減較快，容值衰減后諧振點偏移，易產生諧振，這樣補償回路成為低阻抗，諧波電流的流入，造成補償回路元件的損壞。