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低压无功补偿装置不宜频繁投切


作者:江钧祥,蔡富强,蔡金存,陶梅 来源:不详 时间:06-04-12 加入收藏加入收藏夹
关键字:自愈式  低电压并联电容器  电容器  电容  无功补偿装置  投切  接触器


    为了控制电容器投入时不致产生危险的过电压,一般要求电容器不能在已有充电电压的情况下投入电网,以免危及电容器与其他电气设备的安全。
  所以电容器投入时的初始条件为
  接触器
  由式(3)和式(4)可知,电压Uc和电流i的稳态分量均为正弦交流,而暂态分量则为衰减的直流。
  暂态分量的强弱与电容器投入电路的时间有关,当ψ+φ=0或π时投入,则暂态分量最大。
  
  这时电压Uc的曲线如图3所示
  从图3可看到Ucmax可接近稳态时电压Uc幅值的二倍。
  由式(4),可知电流i在ψ+φ=0时为:
  
  当电容器刚投入,即t=0时,暂态分量之初值所以,在稳态分量上迭加一个甚大的暂态分量i(0),将使投入时的电流远远超过稳态时的数值,而引起电流冲击。电流i的曲线如图4所示。

无功补偿

2 频繁的过电压对自愈式并联电容器的危害
2.1使电容器的绝缘介质老化过程加速
   自愈式金属化并联电容器是用金属化聚丙烯薄膜进行绕卷而制成的,它的绝缘介质聚丙烯薄
膜与其它品种的电容器一样,会逐渐老化,其老化的速度与施加电压、使用温度等条件有关。一般认为,电压升高10%,寿命降低一半。具体可用下式表示:
   
式中:U0-额定电压
   -额定电压下的使用寿命
   U-实际施加电压
      -过电压下的使用寿命
   α-常数,一般取7-9
  投入电容器所产生的过电压,虽然是瞬时的,而不是长期的,但过电压对绝缘介质的影响是能够累积的,在国标GB/T12747-1991中要求:每年的操作不超过5000次,但实际可能远不止此数。若有一个10分组的无功补偿装置,每3分钟操作一次,循环投切,一年共可操作17.5万次,平均每台电容器投切达1.75万次;为标准要求的3.5倍,而目前控制器的延时时间一般仅为10s-100s。
2.2 过电压使自愈性能提前失效
    自愈式并联电容器最重要的性能是它的“自愈性能”。电容器在运行时,由于绝缘介质中存在杂质、气隙等弱点,在电场作用下被击穿形成导电通路,流过短路电流,电容器在击穿释放能量的瞬间,使其周围的金属层达到很高的温度而熔化乃至蒸发,又恢复了绝缘介质的绝缘,电容器仍可继续运行。
    电容器的自愈,固然需要一定能量,但当释放的能量过大就会损伤薄膜。释放能量大,击穿点周围的薄膜温度就过高,这部分的介质就会逐步老化直至发生不能自愈的绝缘击穿。
    自愈能量可用下式表示:
  
  由式(8)可知,自愈能量W与外施电压U的4次方成正比。因此,当电容器投入而产生过电压时,若发生介质击穿而自愈,这时的自愈能量与在额定运行电压时的自愈能量相比,是十分大的。例如,当在过电压倍数为1.8或1.5时发生自愈,其自愈能量分别为额定运行电压时的10.5倍与5倍。所以,频繁的过电压将使电容器的自愈性能恶化。直至发生不能自愈的绝缘击穿。

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