|
电力系统汇中，电容补偿柜是必须配置的重要设备之一，电容补偿柜的加入，提高了系统的功率因数，从而使电力线路更加高效和安全，也直接提高了电能的利用率，是提高节能环保和确保安全运行的基本设备。云南兆富科技最近维修的一套全自动电容补偿柜，由于使用过程汇中突然炸毁导致控制系统本身和中央控制器、控制柜电路等严重烧毁，从而导致补偿设备无法运行。云南兆富科技排除工程师到现场检测和维修，逐一查找所有故障点并最后排除，由于此类设备在工厂使用非常广泛，因此在这里我们详细介绍电容补偿柜的工作原理和维修过程。
在电力系统中，电动机或其它带有线圈（绕组）的设备很多。这类设备除了从电源取得一部分电功率作有功用外，还将耗用一部分电功率用来建立线圈磁场。而这部份被消耗掉的能量并不是转换成了我们需要能量的其它形式（比如机械能），所以习惯上把它称为“无功功率”。
实际上“无功”并不是无用的功，它是感性负载建立工作磁场所消耗掉的能量，是必须的，否则这些电器（如电动机）就无法正常工作。
但是，由于这种“无功”电流在输电线路中的流动，额外地增加了输电线路的的负坦，所以我们必须要把输电线路的“无功”减少到最小。而采取的措施一般就是用容性负载（比如电容器）来抵消感性负载的影响，常见的就是采用电容补偿柜。这也是提高功率因数的常见方法之一。
功率因数cosφ(也称力率)是反映总电功率中有功功率所占的比例大小。功率因数是在0～1之间，它表示负载电流做的有用功率的百分比。
功率因数的计算：
cosφ=P/S
其中：
P — 有功功率（kW）
Q — 无功功率（kvar)
S — 视在功率（kVA)
1.系统供电电压对电容柜电容器的影响
电容柜的电容器无功功率与系统供电电压的平方成正比。若供电电压低于电容器的额定值，将会增加电容器的损耗，并将会缩短其使用寿命。因此国家标准规定，电容器长时间允许运行电压不得超过其额定电压的1.1倍，如果超过1.1倍，电容器应退出运行。目前电容柜上安装的ABB功率因数调节器，都具备这种过电压保护功能，运行时应经常对其过电压保护动作值进行监测，如不合适，需及时给予适当的调整。电容柜，补偿柜，电容补偿柜，深圳电容柜。
2.监视电容器组的运行电流
每台电容器在其铭牌上都标有额定电压值。当系统供电电压值为额定值时，电容器的运行电流亦应为额定值；如果偏离额定值较多、三相不平衡时，就要进行检查和分析：
1)电流值偏小是供电电压较低，还是电容器组中部分电容器存在故障；
2)电流值偏大是供电电压偏高，还是系统中高次谐波的影响；
3)三相电流不平衡多数是电容器组中部份电容有故障，可用钳形电流表逐只进行检查；
4)电流值大大超过额定值，电流表指针不规则地上下大幅度摆动，多数是电容器与系统中某高次谐波产生并联谐振，使电容器在谐波状态下严重过负荷。
针对以上电流表的异常情况，应采取相应的措施，以防止不正常事态的进一步扩大。
3.减少投切振荡几率
投切振荡是指电容器组中反复不间断地投入和切除这样一种不稳定的运行状态，元器件频繁通断，会加速老化、缩短使用寿命，因此运行时应尽可能地减少其投切几率。它的形成主要有以下两方面原因：
1)当系统运行在某种状态时，投入一组电容器后，系统就形成过补偿。如此反复投切，使到系统中负载功率因数发生变化并满足工作的条件后，才停止投切。对此可采取以下的两种方法来缓解：
①选择合适的无功功率自动补偿器。目前常用方式有两种：一种是cosφ值，不论系统中负荷值多少，只要cosφ值高出或低于设定值，自动补偿仪即发出“投入”或“切除”的指令；另一种是按系统中感性负荷值的大小作为采样点，如果系统中的感性负荷小于补偿仪的设定值，此时系统中虽然cosφ较低，补偿仪亦不会发出“投入”指令，就可适当减少了投切几率。
②将电容器等容分组改为不等容分组。目前大多数电容屏均为等容组，即每项组电容器的容量是相等的。如果将其中一组电容的容量减少，或者原额定容量相等而额定电压400V等级的电容器改为额定容量相等而额定电压为500V等级的电容器作降容使用(降压后的容量为原额定容量的64%)，亦能减少投切几率。
2)过电压引起的投切振荡。当电源电压上升到补偿仪过电压动作值时，使原来投入的电容器逐只切除；当电源电压低于该设定值时，过电压保护又退出工作。补偿器过电压保护动作值一般整定在 436～438V为宜，且返回值也不能太高。两者之间的差值称为回差，回差电压一般为6V左右。如回差电压太小，也容易造成投切振荡。运行时可根据系统运行电压来核对过电压保护整定值和回差电压值是否合适。
4.应具备可靠的放电回路
无论哪种形式的电容柜，都有必须具备可靠的放电回路。如果电容器组脱离系统电源后，没有可靠的放电回路，当该电容器组再次投入时，则可能使电容器承受较高的叠加电压，由此而受到损害；同时很大的合闸冲击电流，容易损坏有关电气设备。当操作人员采用手动投切时，不能可靠地将剩余电荷回放到安全的范围；同时内部电阻是否完好，难以检查。因此笔者认为应在每台电容器上并联三只信号灯，既指示放电回路，又作投切指示比较合适。
5.掌握正确的操作方法
1)当采用手动操作时，投切速度不能太快，要保证有足够的放电时间。
2)副柜同样有选择自动和手动两种运行方式的切换开关。要求副柜随主柜同步自动投切，在主柜投运前(或在主柜电容器组大部分切除)的状态下，将副柜转换开关预先操作在自动工作的位置上，但要在尽可能避免主柜电容器组大部投入的情况下，将副柜切换开关由手动或停止转向自动，以避免较大的电流对系统造成冲击，损坏设备。
6.采样与负载相位的安排
这类负载所接的相位，应能反映在采样互感器上，否则应能调整负载所接的相位，使控制器按照采样处正常工作。
7.防止高次谐波对电容器的危害
电网中的高次谐波源主要来自非线性负载，如电网中的晶闸管整流装置、变压器铁心非线性饱和以及电弧炉变频器等。高次谐波对电容器的危害甚大，首先使电容器过流、发热、增加损耗，导致介质绝缘性能下降，最后造成内部击穿；同时可能形成电流谐振，一旦产生电流谐振，将使大批电容器过流、熔断器熔断或导致爆炸事故。防止高次谐波对电容器的危害，可从以下两方面采取措施：
1)电容器串联电抗器。根据测定分析，系统中出现的高次谐波成份，随负载性质和状态的变化而不同。根据有关资料分析，通常5次谐波，可在电容器组串联电抗器，其基波电抗值为电容器基波容抗值的5%～6%；
2)提高电容器组的额定工作电压，以提高电容器的绝缘介质强度。例如将额定电压500V的电容器用在400V的电源上。
8.监视电容器的温升
电容器在正常运行时的温升不会很高，一般不超过20K。如果手摸其外壳，感到微温，那是正常的；反之，如果外壳很烫手，那肯定内部存在故障，应停电退出运行。
云南兆富科技接修的这台电容补偿柜由主控制柜、三个独立的电容柜组成，所有电容的投切由主控制柜根据总线功率因数的大小自动控制，其切换过程要保证功率因数足够高，同时不能引起系统震荡，因此整套系统工作稳定性非常重要。 |
