1、電容器額定電壓的正確選擇
電力電容器對電壓是敏感的產品。電壓選低了電容器的使用壽命下降,電壓選高了而實際使用電壓又不高時,電容器輸出容量將大大降低。經常碰到一些用戶因電壓選擇不當而帶來麻煩。電容器電壓應如何選定呢?
電容器的額定電壓至少等于所接入電網的運行電壓,并且還應考慮電容器本身的影響。注意:電網的運行電壓有時與電網的標稱電壓相差較大。另外當電容器接入將造成電源到電容器安裝處的電壓升高,諧波存在電壓又有所升高??紤]以上因素為此電容器電壓等級的確定至少比網路標稱電壓高5%。例如380V網路至少用400V的電容器。其次用戶應根據實際使用場合的較長時間最高持續電壓來選擇。尤其當電容器回路串有電抗器時會由于串接電抗器使電容器端子上的電壓升高超過電網的運行電壓。Un(串電抗器后的電容器電壓)=U(系統壓)/1-K(電抗率)。例:串12%電抗率的電容器,電容器本來選400V的電容器,現在就要選400V/1-0.12=455V電容器。
對于380V網路已習慣選用400V的電容器,同理對于660V,1.14kv網路也應該選用690V及1200V電容器。根據網路標稱電壓選用電容器的最低電壓列于下表:
根據網路標稱電壓電容器最低選用電壓
使用場合網路標稱電壓(kV) 0.22 0.38 0.66 1(1.14限于井下使用)
電容器至少選用電壓(kV) 0.23 0.4 0.69 1.05(1.2限于井下使用)
相反,有的用戶以為電容器電壓選的越高這樣保險,不切合實際的選用較高電壓等級的電容器,而使用時實際運行電壓并不太高,因此造成電容器輸出容量的減少,不夠補償。例如0.45kV,30kvar電容器用在0.4kV電壓下,此時電容器實際輸出只有23.7kvar,補償效果少了6.3kvar。這樣電容器的絕緣是可靠了,而容量損失太大了。一般的講,適當提高選用電容器的電壓是可取的,但要切合實際,不能盲目地選得很高。
2、不能以實測電流,或用電壓、電流值去判斷電容器是否有問題
常發生以電容器實測電流比銘牌標稱電流小了或大了,誤認為電容器質量有問題。一臺400V,15kvar三相電容器,標定額定電流為21.7A,而實際實測電流達到36A,是不是電容器有問題呢?
電容器電流跟電容器實際電容、所施加的電壓、頻率和所接網路的諧波狀況有關。接于電網根據電壓、電流值進行測試時將會發生以下問題:網路電壓不可能跟電容器標稱電壓相一致,而且網路電壓一直在波動,使你難以讀出實時電壓及其所對應的實時電流值;網路的頻率變化也造成電流值的變化;電壓表、電流表的精度誤差的疊加,加大了測試誤差;尤其網路諧波較大時,電容器對諧波電流是一個低阻抗通道,諧波電流大量注入,所以電容器實測電流比額定電流大許多。上例中電容器是完好的,實際上是網路諧波電流疊加到基波電流的結果,使實測電流大了許多。
另有這樣的情況,電容器是0.45kV的,接入網路電壓都是0.4kV,結果實際運行電流小了(前面已敘述過輸出容量的減少),也懷疑電容器有問題。
判斷電容器應該用電容表實測電容來鑒別就不存在諸多因素造成判斷的失誤。三相電容器,任意兩端子間測得的電容應該是銘牌上所標出的額定電容的一半,允許偏差在-5~+10%的范圍內電容器電容是合格的,只要接到電網上未見擊穿,電容器就不會有問題。電流過大過小都是上述所述問題造成的。
3、分相補償用三相共體電容器型號中電壓代號的標注及識別
分相補償用的電容器為使用方便起見,有一種采用三相共體的相電壓為0.23kV的電容器,這種電容器內部為三個單相獨立單元,接成星接,中性點引出,這樣各相可以獨立使用,俗稱四個頭電容器。隨著電容器分相補償的需要和技術的普及,這種電容器這幾年已在市場上大量使用。但是這種電容器型號中的電壓代號標注絕大多數生產廠都沒有按規定以線電壓標注,造成溝通中的混亂,誤解而出錯。甚至制造廠自己在參數計算時忘記線電壓,相電壓的變換,而出現參數計算的錯誤,翻閱有關廠樣本中對這種電容器的額定電容及額定電流標注錯誤就是例證。使用單位更不是專業理手,更不知道怎樣才是正確的標注去提供采購。
低壓電容器IEC國際標準、GB國家標準、電力電容器型號編制辦法JB專標,為防止理解上的誤解,都統一明確為:對于內部多相連接的電容器額定電壓是指線電壓。為此,對于三相共體的相電壓為0.23kV的電容器在型號標注時作者認為這樣來標注最理想不過的。以自愈式低壓并聯電容器為例:BSMJ0.23 √3 (電壓)–15(容量)-3(相數),這樣0.23√3為線電壓符合規定,0.23為相電壓。在這里0.23√3見到帶√3就可以馬上理解到這是星接中性點引出的特殊表達方式,這樣標注方式又有別于角接線電壓0.4kV的電容器。這樣標注就不會出現其他任何的誤會。與此相反有好多單位至今還一直用:BSMJ0.23 –容量-3(相數)的標注方法。在這里0.23kV是線電壓?還是相電壓?不清楚?造成溝通混亂。雖然我國低壓電網不存在線電壓0.23kV,而進口的國外設備存在線電壓0.23kV,這樣不是亂了嗎?
4、電容器剩余電壓降至10%額定電壓以下才允許再投入
電容器跟其他電器不一樣,它從所接電源斷開,這時 電容器端子上還殘存電壓,稱為剩余電壓。為安全起見,在電容器內部一般都裝有放電電阻,并在銘牌上標注有內置放電電阻的標識。自愈式低壓并聯電容器國家標準對放電快慢規定為:電容器脫開電源后在3分鐘內從√2Un(Un額定電壓)的初始峰值電壓放電到75V或更低。
了解以上情況不僅為了人生安全去注意,同時在進行電容器手動切合操作,對電容器進行自動投切延時設定必須考慮這種情況。如果電容器剩余電壓還很高的情況下電容器再投入,這就造成網路電壓和電容器剩余電壓的疊加,將對電容器絕緣構成危害。這一點有好多同志沒有這樣的意識。翻看國內絕大多數電容器補償柜、無功補償控制器的使用指導說明書中,在調試、設定、指導時都很少涉及電容器剩余電壓這樣重要問題的敘述,足見這知識的嚴重不足。正因為如此,在新的自愈式并聯電容器國家標準(2004年版),使用條件第一條就特別強調電容器剩余電壓降至10%額定電壓下才能再投入,而在老標準就沒有提到??梢娖溆眯?。
5、熔斷器不能有效保護自愈式金屬化電容器電極間的擊穿
金屬化電容器具有擊穿時絕緣自恢復特性,故稱自愈式電容器。所以它的絕緣設計場強取得較高,從而可以獲得體積小,重量輕的效果。但是自愈性是有限度的,當網路短路容量較大,或者并聯使用的電容器容量較大時,又電容器極間介質已老化的情況下,一旦絕緣擊穿,由于自愈能量超出其本身可能承受的能力,擊穿點嚴重傷及周圍介質造成擊穿點及周圍介質反復自愈擊穿的擴大,燒灼點可以殃及十幾層幾十層薄膜,造成自愈失敗。嚴重時熾熱使薄膜和金屬化層溶化,其熱溶的混合體從元件一端噴出,有黑灰色結瘤殘留在元件端部。
金屬化電容器自愈失敗電極間不能形成完全短路,呈現高阻特性,不同于一般電器絕緣擊穿呈現低阻抗引發大的短路電流而使熔絲快速熔斷,因此常規的熔斷器對保護金屬化電容器極間短路是靠不住的,不能指望的。
為此金屬化電容器常設置過壓力保護裝置(有各種形式),溫度保護裝置,來彌補不能用熔絲保護的不足(也有個別專利,當電容器自愈失敗通過特殊結構產生電極完全短路的設置,這種電容器應該不屬于以上敘述之列)。
6、電容器無功補償控制器設置欠流閉鎖起何作用
常有這樣的用戶:調試新購置的電容器補償柜,以為負荷空載或輕載下調試較安全。在用自動操作時控制器欠流閉鎖拒絕投切電容器,改用手動操作時投切電容器正常。弄不明白,認為控制器自動擋失靈。
控制器為什么要設置欠流閉鎖功能呢?
?。?)電力變壓器由于鐵芯的磁滯特性及磁飽和等因素的影響,所以它的激磁電流與外加電壓的關系是非線性的,激磁電流中含有3、5次諧波為主的諧波成份。如果電壓升高,超過鐵芯的磁飽和點,激磁電流急劇增大,其波形將嚴重畸變產生很大的諧波,特別是3次諧波。
為此變壓器也是諧波源之一,如果在變壓器輕載或空載時投入電容器將發生兩種情況:電容器投入的涌流激發變壓器的諧波增大;輕載或空載時電容器投入抬高電壓,變壓器諧波急劇增大。諧波中的某一次諧波可能被電容器的投入而放大。所以變壓器在輕載或空載時嚴禁投入電容器或一起使用。為防止這種嚴重情況的發生,控制器欠流閉鎖起到了至關重要的保護作用。
?。?)對于以功率因數作為控制物理量的控制器,欠流閉鎖也可以使輕負荷時只在有限范圍內防止發生投切振蕩。(當然此類型控制器在一相當范圍內還不能全部做到不發生投切振蕩)。
?。?)無論何種類型控制器,當采樣電流小于某一程度時(一般100mA以下)該控制器的靈敏度已不足,無法正確工作,故欠流閉鎖也是控制器本身正確可靠工作所必須的電流下限值,有的制造廠稱它為控制器的靈敏度由此而來。
7、電容器補償控制器功率因數投入門限和切除門限的設定
為方便不同用戶的使用要求,電容器補償控制器制造時功率因數投入門限設置可調,切除門限有做成可調的也有做成不可調的。不可調的已固定在0.99或1.0切除。功率因數投入門限,尤其是切除門限應如何投定呢?
《電力系統電壓和無功電力管理條例》規定了不同用電性質的用戶要求達到的基本功率因數0.8~0.9不等。用戶應根據基本功率因數要求值并留有適當裕度來設置功率因數投入值。例如基本功率因數規定為0.85,則投入門限應設置在0.87或再高一點就足以滿足要求了。投入門限的設定一般用戶不會有多大問題。但對于切除門限設定就有一些認識上的差距。有好多用戶設置的過低,例0.95或0.96。功率因數切除門限一般取高一點,0.98~0.99為好。這是為了讓補償裝置盡量發揮它的補償效能,同時也是為了在采用高壓計量低壓補償時,以為功率因數已補償到位了,但電源變壓器的無功功率還未得到有效補償,在高壓側計量時功率因數還不能達標。再則把投入門限和切除門限區間拉寬,這樣可以減少電容器投切次數,避免頻繁投切,這對提高電容器和接觸器的使用壽命有利。電容器投入時受涌流沖擊,切斷時又產生過電壓,金屬化電容器由于其結構特點最怕涌流的沖擊。所以每投切一次電容器受危害一次。寧可少投切,多使用一段時間對電容器壽命降低不會有多大影響。有這樣的例子:某補償裝置設置有固定電容器組經常不投切,而有幾路電容器作調節用,投切頻繁,結果作調節用的電容器容易損壞,就是一個例證。