摘要：并聯(lián)電容器主要用于補(bǔ)償電力系統(tǒng)感性負(fù)荷的無(wú)功功率，以提高功率因數(shù)，改善電壓質(zhì)量，降低線路損耗，本章主要分析電容器并聯(lián)補(bǔ)償裝置正常運(yùn)行時(shí)，電容器框架電位沒(méi)有固定或接觸不好、造成電容器與框架之間產(chǎn)生過(guò)電壓現(xiàn)象，可能造成絕緣破壞。另外有分析了電力電容器的壽命與運(yùn)行中溫度、電壓等因素有關(guān)，這些因素會(huì)影響電容器實(shí)際使用壽命,提出了在使用中注意的問(wèn)題,無(wú)疑將大大提高電力電容器在電網(wǎng)中運(yùn)行的可靠性和使用壽命。

　　關(guān)鍵詞：并聯(lián)電容器,使用壽命,運(yùn)行

　　1.框架帶電位注意問(wèn)題

　　電容器并聯(lián)補(bǔ)償裝置正常運(yùn)行時(shí)，電容器及框架連接方式是倆電容器中間連接位置不是接地，而是接支撐框架，框架對(duì)地是絕緣的，這樣接，是為了降低每串電容器的絕緣水平。在安裝時(shí)電容器框架的電位需要固定，如低壓端子的電位為0，高壓端子的電位為U，則一般情況下，應(yīng)將電容器框架的電位固定在U/2上，這樣能夠保證電容器及框架間的絕緣更為可靠。圖1為電容器及框架連接示意圖，圖中的電容器裝置采用4串兩并的結(jié)構(gòu)，使用連接線將電容器框架的電位固定為電容器裝置高壓端子電位的1/2。

　　如果在實(shí)際電容器裝置中，電容器框架的電位沒(méi)有固定或接觸不好，則可將電容器裝置等效為圖2。圖中C為電容器裝置電容量，C1為電容器與框架間的分布電容，C2為框架與大地之間的分布電容器，電容C充電電壓為U。

　　由圖2可以推導(dǎo)出框架上的電壓(即電容器低壓端子與框架之間的電位差)為：

　　則電容器高壓端子與框架之間的電位差為：

　　由公式(1)、(2)可以看出，無(wú)論C1、C2如何取值，電容器與框架之間的電位差都滿(mǎn)足 (U1、U2總有一個(gè)滿(mǎn)足此條件)。要使電容器與框架間的絕緣最為安全，則電容器與框架間的電位差最小為U/2，即框架的電位為U/2時(shí)，絕緣的可靠性最大。因此，在實(shí)際的電容器裝置中，框架電位必須被固定在電容器裝置充電電壓的一半處。

　　2.電容器溫度、電壓對(duì)電容器壽命的影響

　　電力電容器的特點(diǎn)是具有很大的極板面積,極板間的介質(zhì)上長(zhǎng)期承受著遠(yuǎn)高于其它電器的電場(chǎng)強(qiáng)度。而且電力電容器與大多數(shù)其它電器不同,一旦投入電網(wǎng)就將連續(xù)在滿(mǎn)負(fù)荷下運(yùn)行,這就決定了電力電容器的實(shí)際使用壽命與運(yùn)行條件中的溫度、電壓、諧波、涌流等因素有關(guān)。研究、分析這些影響電容器實(shí)際使用壽命的因素,提出相應(yīng)的解決辦法,無(wú)疑將大大提高電力電容器在電網(wǎng)中運(yùn)行的可靠性和使用壽命，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益將是相當(dāng)可觀的。國(guó)標(biāo)《并聯(lián)電容器》(GB3983—89)規(guī)定電容器長(zhǎng)期工頻過(guò)電壓為1.1倍額定電壓。而諧波加工頻電壓以其引起的電流不超過(guò)電容器過(guò)電流的規(guī)定為原則。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：在額定頻率和正弦電壓下電容器的過(guò)電流不超過(guò)1.3倍。文獻(xiàn)1指出，不能將該規(guī)定簡(jiǎn)單理解為工頻加諧波電流有效值不大于1.3倍額定電流。這是因?yàn)殡娙萜鞯倪^(guò)電流能力是受過(guò)熱條件限制的。文獻(xiàn)2中詳細(xì)證明了，在諧波條件下，從等值發(fā)熱角度，基波加諧波應(yīng)小于1.3倍額定電流，一般為1.1~1.2倍額定電流。

　　電容器過(guò)載容量規(guī)定是“在計(jì)入穩(wěn)態(tài)過(guò)電壓、穩(wěn)態(tài)過(guò)電流和電容正偏差各因素的作用下，電容器總的容量不超過(guò)1.35QCN”。根據(jù)這個(gè)規(guī)定，似乎電容器在1.1倍額定電壓下工作時(shí)，電流可達(dá)1.23倍的額定電流。但當(dāng)考慮到過(guò)熱條件限制時(shí)，這樣做顯然是不合理的，這將導(dǎo)致電容器的壽命急劇降低。

　　現(xiàn)以電容器在1.1倍額定電壓下工作為例，說(shuō)明電容器壽命受到的影響。由文獻(xiàn)3可得，若電容器在額定電壓下工作時(shí)壽命為L(zhǎng)0，則其在1.1倍額定電壓下工作時(shí)，壽命可按照公式(1)計(jì)算。

　　L=Lo(U/Uo)-4(E(U)/Eo)-3.5=L0(U/U0)-7.5(1)

　　若電容器在額定電壓下的壽命為20年，則可以得到電容器在1.1倍額定電壓下工作的壽命為9.79年?？梢钥闯鲈?.1倍額定電壓下工作，電容器的壽命降低的非常明顯。如果此時(shí)電容器的總?cè)萘繛?.35QCN，則此時(shí)電容器的壽命將會(huì)進(jìn)一步降低，電容器工作的可靠性將極低。

　　電容器的發(fā)熱功率由以下幾個(gè)部分組成：

　　1)介質(zhì)損耗(Dielectric losses);

　　2)介質(zhì)傳導(dǎo)損耗(Dielectric conduction losses);

　　3)界面極化損耗(Interfacial polarization losses);

　　4)局部放電虧損耗(Partial discharge losses can);

　　5)歐姆電阻損耗(Ohmic resistance losses);

　　6)渦流損耗(Eddy current losses)。

　　以上各部分都將由于諧波的引入而對(duì)電容器的過(guò)熱條件產(chǎn)生影響，而且不同次數(shù)的諧波對(duì)其產(chǎn)生的影響大不相同。因此，在電容器的生產(chǎn)和使用過(guò)程中必須注意諧波對(duì)以上損耗造成的影響，避免發(fā)生電容器由于過(guò)熱而退出使用，甚至是爆炸。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1、盧本平，電容器組的諧波過(guò)載能力，1996.4。

　　2、并聯(lián)電容器裝置的諧波響應(yīng)與抑制對(duì)策研究。電力工業(yè)部電力科學(xué)研究院，2000，11。

　　3、 David L. Smith, Mark E Savage, Gerold R. Ziska, et al.ZR MARX CAPACITOR LIFETIME TEST RESULTS. the Proceedings of the 2004 Power Modulator Conference in San Francisco, CA, May 23-26, 2004, paper number P-HPG & HCL 1-1.