并聯(lián)電容器的試驗

常用的并聯(lián)電容器按其結(jié)構(gòu)不同，可分為單臺鐵殼式、箱式、集合式、半封閉式、干式和充氣式等多類品種。

這類電容器量大面廣，單臺容量一般是50、100、200、334kvar等多種，現(xiàn)在還有更大容量(例如500kvar及以上容量)的產(chǎn)品問世，一般100kvar以上容量的產(chǎn)品帶有內(nèi)熔絲。這種產(chǎn)品一旦損壞，用戶可以很快用備品自行更換，及時讓裝置恢復(fù)運行，因此采用此類產(chǎn)品時投運率高。加之可以配置外熔斷器，保護相對比較完善。目前220kV、特別是330kV及以上電壓等級變電站大多采用單臺鐵殼式并聯(lián)電容器。也有越來越多的人為了提高電容器的防銹防腐能力，要求用不銹鋼板代替普通鋼板生產(chǎn)電容器。即使如此，也有的還要在其表面噴涂防紫外線漆;這樣的防護層即可防銹防腐蝕，又可大大減少紫外線輻射對電容器溫升的負面效應(yīng)，從而延長電容器的使用壽命。

這種款式的電容器中，我國二三十年間一直以內(nèi)熔絲電容器為主，即電容器內(nèi)部每個元件上都配裝一根小熔絲。近幾年來出現(xiàn)了無熔絲電容器，是一種既無內(nèi)熔絲、也無外熔絲的電容器。20世紀70年代以前，國內(nèi)生產(chǎn)的全紙電容器與早期的紙膜復(fù)合電容器，白于當時內(nèi)熔絲還處在研究階段，不可能采用到產(chǎn)品中去，保護電容器的專用外熔斷器也是從1980年起才開始研制。電容器出現(xiàn)內(nèi)部元件擊穿后，全依靠電磁式繼電器來保護，所以當時的電容器都是完全的無熔絲電容器。隨后內(nèi)外熔絲的相繼應(yīng)用，使我國的無熔絲電容器消失了約30年。此間雖然也一直存在無內(nèi)熔絲電容器，但要配置外熔絲后才允許使用。

無熔絲全膜電容器有與前不同的新含義，越過了晶體管繼電器、集成電路繼電器階段，直接進入了微機保護時代。我國無熔絲電容器內(nèi)部元件的連接方式，有以下三種:

(1)傳統(tǒng)的占主導(dǎo)地位的元件先并聯(lián)后串聯(lián)的方式。內(nèi)部并聯(lián)元件數(shù)量比較少，不宜配置內(nèi)熔絲的小容量電容器(例如lO0kvar以下)，一直沿用這種接線方式。

(2)內(nèi)部元件先串聯(lián)后并聯(lián)的方式，即最近又被重新倡導(dǎo)的一種接線方式。

(3)內(nèi)部元件既有串聯(lián)成分，也有并聯(lián)成分，但與上述兩種接線方式不同，串中有并，并中有串，屬于混合連接方式。這樣的接法沒有統(tǒng)一的格式，需要根據(jù)設(shè)計時對單臺容量大小與保護上的要求而定。

這類電容器不宜用于lOkV級電容器成套裝置。先串后并的元件接線方式雖然在三者中相對來說好一些，其單臺容量也不宜做得大于lOOkvar。無熔絲電容器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，損耗與制造成本較低。

該電容器外形和中小型變壓器相似，內(nèi)部為去掉鐵殼的單臺電容器芯子，按設(shè)計要求若干個串并聯(lián)、預(yù)留散熱油道、抽空脫氣后注滿合格的油而成。這種產(chǎn)品單臺容量較大(500kvar及以上)，內(nèi)部出現(xiàn)損壞元件后，一旦炭黑析出并擴散，則基本無法修理了。

這款電容器按其結(jié)構(gòu)分，有半密封和全密封兩大類。儲油柜加干燥過濾器的，入口處無論有無油封，屬于前者;無儲油柜而在箱體內(nèi)部用其他方式來補償油位冷熱變化的，屬于后者。目前研發(fā)的一種電動調(diào)容產(chǎn)品，運行實踐表明不太可靠，它的活動觸點在油里面，久而久之很容易出現(xiàn)接觸不良，可能產(chǎn)生局部過熱，加上在兩個端子間轉(zhuǎn)接瞬間會產(chǎn)生相位問題，可能引發(fā)麻煩，因此可采用斷電后用開關(guān)手動調(diào)容的方法。

該電容優(yōu)點突出，缺點也突出。其主要優(yōu)點是安裝方便、維護工作量小、節(jié)省占她面積。而其缺點主要是給用戶帶來不便，它的維護工作量雖小，但對它的觀察很不直觀，不能放松對其容量變化的關(guān)注;特別是在有諧波的場所，對其容量的變化必須時刻注意。隨著運行時間的推移，內(nèi)熔絲可能會逐步動作，從而引發(fā)三相電容量失衡，這一故障很難在現(xiàn)場修復(fù)，返廠修理又費時間，影響電容器的投運率。再者因此引起的并補裝置串聯(lián)電抗百分率的變化，大到一定程度時會遠離預(yù)定目標，甚至帶來麻煩。特別是選取4. 5%電抗百分率的并聯(lián)補償裝置，應(yīng)事先做好預(yù)案，一旦這個百分率出現(xiàn)下滑向4%靠近時，要有可靠的應(yīng)對措施。更值得注意的是，電容器高壓出線套管下端(在油中)對地閃絡(luò)或擊穿時，對地保護有"死區(qū)"?！恫⒙?lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范》(GB 50227 --1995)及相關(guān)國家行業(yè)標準均對此沒有針對性措施;一旦發(fā)生這類事故，只能待其發(fā)展到元件損壞而出現(xiàn)不平衡電壓或電流后，才能迫使后備繼電保護動作。運行實踐表明已有這類事故發(fā)生，而且都是惡性事故。因此在投運該類產(chǎn)品時，應(yīng)考慮對此問題加以防范。其實這類事故的起因是對地絕緣失效，在保護上存在盲區(qū)造成的。后備保護動作是事故已經(jīng)擴大，導(dǎo)致集合式電容器嚴重損壞，產(chǎn)生了不平衡電壓或電流后的補救揩施，現(xiàn)有保護不能對這類惡性事故起到預(yù)防作用。

近年來并聯(lián)補償裝置實際運行的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，集合式電容器的年損壞率大約是單臺鐵殼式電容器的4倍，有些地區(qū)還要高一些;加上現(xiàn)場無法維修等因素，近年來這類產(chǎn)品的市場份額呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢。

半封閉式并聯(lián)電容器是將單臺電容器套管對套管臥放在特制的鋼架上，然后封閉其導(dǎo)電部分(地電位部分不封閉)而成的組裝體?？啥鄬硬挤拧⑾蚋呖瞻l(fā)展以節(jié)省占地面積。這種產(chǎn)品對電容器單元的浸漬工藝要求較高，最好要裝外熔絲，否則難以保證運行安全。該類產(chǎn)品由ABB公司生產(chǎn)，國內(nèi)亞熱帶地區(qū)有他們的產(chǎn)品，已安全運行10多年。國產(chǎn)的早期出過一些問題，也有人主張禁止使用，但改進后的產(chǎn)品已有10年以上安全運行記錄。

該電容器是將低壓金屬化膜技術(shù)移植過來，若干個元件串、并聯(lián)后制成高壓電容器，因而仍具有自愈特性，而且符合產(chǎn)品無油化的發(fā)展方向。無油電容器不會像人們期待的那樣不燃燒，電容器內(nèi)部的聚丙烯基膜在條件具備時仍會著火。另外，自愈式電容器也不能萬無一失，每次局部擊穿后都能可靠自愈。實踐證明不"自愈"(即自愈失效)的概率是存在的，因此這種產(chǎn)品設(shè)計時必須要有切實的防火措施和特殊的保護措施，方能確保安全運行。

這款電容器目前實際上是油氣并存，即將集合式產(chǎn)品箱體內(nèi)的油換成氣體，內(nèi)部的單臺鐵殼產(chǎn)品仍然是油浸的。由于氣體導(dǎo)熱性能不及液體，所以這類產(chǎn)品在這一方面要有特別措施，以便散熱可靠。熱管技術(shù)是其中常用的一種。但是，這類產(chǎn)品的實際表現(xiàn)不盡如人意;其原因之一是氣體的泄漏無法及時自動報警，同時還要給斷路器發(fā)出跳閘信號，以便適時切除電容器，防止氣體泄漏導(dǎo)致絕緣水平下降引起惡性事故。