66kV高压并联电容器装置的设计浅谈

吴 磊,费晓峰,王 康

（日新电机（无锡）有限公司,江苏 无锡 214028）

通常来讲66kV高压并联电容器装置的相对于10kV、35kV高压并联电容器装置的特点是电压高，单组容量大。延伸至电容器单元的额定电压通常为20kV电压等级，对应的电抗率分别为5%和12%，电容器单元的容量通常为417 kvar、500 kvar。

1 电容器装置的容量

无功补偿装置的容量按照无功配置技术原则确定，如：无功补偿的容量按照主变容量的10%-25%配置。假设110kV 31.5MVA变压器，按照其15%进行无功容量补偿时，设计要求容量为31.5MVA*15%为4725kvar，取 4800kvar。

电容器装置的实际无功输出决定于电容器装置的额定电容（微法）CN、实际运行的电压U实际和电抗率K。

2 电容器单元容量的确定

电容器单元的容量由装置的串并联结构决定的

QN—电容器组额定容量。

M—并联数。并联数越多，单台的容量越小。

N—串联数。串联段数越多，单台的电压越低。

3 关于电容器额定电压选择的说明

选择电容器的额定电压可先由公式求出计算值，再从电容器的标准系数中选取，电容器额定电压的计算公式如下：

其中UCN—单台电容器的额定电压（kV）；

USn—电容器接入点电网标称电压（kV）；

S——电容器组每相的串联段数；

K——电抗率。

式中系数1.05的取值依据是，电网最高运行电压一般不超过标称电压的1.07倍，最高为1.1倍，运行电压的平均值约为电网标称电压的1.05倍。

根据以上公式，我们假设母线的标称电压为UCN=66kV、电容器组采用串联数S=2，进行电容器额定电压选取的计算。

（1）第一种情况，装置采用2串，电容器单元的额定电压计算为

电抗率K=5%的时候，电容器的额定电压：

UCN=1.05 USn÷〔 √ 3S（1-K）〕=1.05×66〔 √ 3×2（1-0.05）〕=21kV

电抗率K=12%的时候电容器的额定电压：

UCN=1.05 USn÷〔 √ 3S（1-K）〕=1.05×66〔 √ 3×2（1-0.12）〕=23kV

（2）第二种情况，装置采用4串，电容器单元的额定电压计算为

电抗率K=5%的时候，电容器的额定电压：

UCN=1.05 USn÷〔 √ 3S（1-K）〕=1.05×66〔 √ 3×4（1-0.05）〕=10.5kV

电抗率K=12%的时候电容器的额定电压：UCN=1.05 USn÷〔 √ 3S（1-K）〕=1.05×66〔 √ 3×4（1-0.12）〕=11.4kV

以上计算仅考虑了串联电抗器对于电压的影响。由于存在其他因素，需对电容器单元的额定电压进行相应调整来满足用户要求和保证电容器组的稳定长期运行。

4 建议

如果电容器采用外熔断器保护，在电容器单元没有内熔丝的情况下一旦元件击穿表现为短路。一旦发生电容器全击穿，且外熔断器还没有安全开断的情况下，一个桥臂短路掉了，此时将流过保护的CT很大的电流。这样即便是CT有避雷器保护也有可能发生烧毁。假如熔断器开断不良，一个桥臂处于短路状态，还可能造成熔断器群爆。总之电容器正常运行的时候结构不存在问题，可是一旦有电容器故障需要保护和熔断器配合的时候，可能由于存在结构上的隐患导致故障扩大化。

由于电压21（23）kV容量为417kvar和500kvar电容器单元内部串联段较多，导致内部并联段较少无法采取内熔丝结构。为了能够采用内熔丝，建议电容器组采用4串结构，根据前面的计算，电容器单元的额定电压采用21（23）/2kV容量保持不变，这样便可以采用内熔丝结构。在元件发生击穿的时候内熔丝开路掉故障的元件，从根本上杜绝全击穿的情况产生。

[1]GB50227-2008.并联电容器装置设计规范[S].

[2]GB156-2007-T.标准电压[S].