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[摘要]：高压并联补偿电容装置可以提高电网功率因数，并具有改善系统电压质量的作用。合理的选型，对节电、系统的安全运行具有现实意义，本文通过工作中的亲身体会，就高压并联电容器的选型、主接线方式的选取等实际应用中应注意的问题加以阐述和分析。
[关键词]：高压并联补偿装置 布置 选型
随着电网容量增加和电压等级增多，为使各级电网和用户的电压稳定，降低线损、充分利用变压器的容量，必须要装设更为灵活的无功补偿装置。本文就电网用户、工业用户等常见的无功补偿装置的设备选型作概要性的分析和建议。
1.电容器单元的选型
并联无功补偿装置，主要是由电容器、电抗器、隔离开关、避雷器、电流互感器、放电线圈以及框架围栏等组成一个系统，为变电站提供无功功率，随着电容器制造工艺的进步，目前国内已经生成产单相1000kvar高压电容器单元，电容器单台容量越大，所需电容器单元台数越少，降低占地面积，减少接线和维修成本，容量越大。例如TBB10-4800/400AKW比TBB10-4800/200AKW电容器单元数量减少了一半，在满足系统容量要求的同时，节约了占地面积，系统电压等级越高，补偿容量越大，电容器单元应该选取大容量。
国家标准“高压并联电容器”对运行参数、过载能力、放电性能、环境条件、散热条件、制造容量的误差、试验方法、耐压标准都有详细规定，各种型号的并联电容器都必须满足。由于原材料选取的不同，以及各厂家的设计和工艺的差距，又使得同样容量的电容器具有不同的结构和技术指标，主要有：
1）容比特性：即单位千乏的质量，kg/千乏。
容比特性由电容器铝箔厚度以及绝缘油电气强度，油与膜的相容性决定的，容比特性好的电容器，体积小、质量小，单台容量可以做的较大，总容量相同的电容器组，不但所占空间小，方便布置，而且由于单台容量大可以简化一次接线。
2）有功功率消耗和介质损失。
并联补偿电容器一般是长期接入电网运行的，在补偿无功的同时，也在消耗有功，因此有功消耗低的电容器，对节电具有实际的现实意义。另外，有功消耗要以发热而放散，所以有功消耗低者，由于发热小不易产生“鼓肚”，摆放可以紧凑，具有占用散热空间较小的优点。
极板铝箔和引线的电阻损耗，以及电容器内端子间的放电电阻损耗，元件内绝缘材料的介质损耗均要消耗有功，在电容器的有功消耗中，介质损失占主要部分，因此，采用损耗低的电容器单元，不仅可以降低系统损耗，同时也可以降低电容器运行温度，提高产品寿命，减少事故率。
3）内熔丝
内熔丝从研发要应用已经经历了100多年的历史，当电容器的元件击穿时与其串联的熔丝动作，此元件与线路脱离，电容器只减少一只元件，电容量变化很小，并且其它电容器上的过电压增量非常小，电容器能长期稳定地运行，可靠性显著提高，同时也避免了经常更换电容器之苦，降低运行和维护成本。采用内熔丝技术可使电容器单台容量做得很大，从而使电容器组更加紧凑，机械设计也简单。另外由于元件击穿后，电容器的电容量变化很小，内熔丝技术也适用于滤波电容器。
2.框架式电容器组的结构方式
1）开口三角电压保护的单星形接线
本主接线主要用于6-20KV电压等级，电容器组容量不大于5000kvar，在某些工程内，也有8000kvar电容器组采用开口三角保护，单元容量大于等于200kvar的电容器单元采用内熔丝，不带外熔断器，本接线的放电线圈兼做放电装置和提供保护信号检测，结构简单，使用设备少。
2）采用电动差压保护的单星形接线
本主接线主要应用与中等容量的电容器装置，如5000-20000kvar电容器装置，电容器的单元容量应该为6个整数倍，如10000kvar配417kvar24台，同样本接线的放电线圈兼做放电装置和提供保护信号检测。
3）采用电中性线不平衡电流保护的双星形接线
本接线方式主要用于中等容量的电容器装置，其适用范围与电压差动保护的单星形接线（中性点不接地）基本一致，该接线方式与开口三角和差压保护相比，增加了一台不平衡保护电流互感器，提高了工程造价，增加接线复杂性，在工程实际的应用中适用的比较少。
4）采用桥式差压电流保护的单星形接线
本接线方式主要应用于电压等级高且装机容量大的电容器装置，与前三种主接线相比，主接线增加了三台不平衡保护用电流互感器，该保护采用双塔结构，双塔结构中间接电流互感器，由于电压等级较高，容量较大，因此建议本结构不采用放电线圈，放电线圈的作用主要是提供放电和保护信号，电容器本身自带放电电阻，满足系统的放电需求，保护信号由电流互感器提供，减少放电线圈，一方面减少工程造价，一方面减少接线，提高系统稳定性，对高电压设备，接线越少越有利于系统稳定，提高可靠性。
3.其他形式的并联无功补偿装置
1）高压无功补偿柜
高压无功补偿柜，主要有户内和户外两种，根据投切方式分自动无功补偿和固定无功补偿，自动无功补偿会根据设置功率因数进行自动投切补偿装置，投切设备主要由断路器或者接触器，根据无功补偿容量来决定选用断路器或者接触器投切，有些无功补偿柜要用到分组投切，满足不同无功需求。目前电容器生产厂家较多，各家外形尺寸不一，所选用元器件千差万别，因此用户在选择上也有一定的难度，选用高品质的电容器和投切设备，是最基本的保障。
2）柱上式无功补偿装置
针对开关站，没有集中补偿，输电末端电压较低，有些输电距离较远，会在2/3线路处安装柱上无功补偿装置，柱上无功补偿装置安装在线路的支架上，有固定式和投切式，固定式安装简单、免维护，缺点是切断时需要断电，投切式采用接触器进行投切，根据不同控制方式进行投切，如电压控制、电流控制、功率控制、时间控制等等，满足不同时间段的无功功率要求，相对而言投资稍微大一些，目前的纯户外投切设备均需进口，国内的接触器或者断路器产品达不到全绝缘水平。
3）滤波装置
针对谐波较大的用电系统，宜采用滤波装置，在煤矿、电解铝、电解铜等行业用量比较大。针对系统中的5、7、11次谐波含量，组成不同的滤波装置，即滤除了系统的谐波，又提高了功率因数，滤波系统的主要组成仍然是电容器、电抗器等，电容器单元采用的是滤波电容器，在设计的时候要考虑谐波的影响。
4.结论
本人总结了常见的无功补偿装置和形式，无功补偿装置的核心是电容器单元的选取，选取优质产品对提高系统稳定性和可靠性都是必须的，具体的无功补偿形式根据系统的要求进行无功计算，根据计算结果进行电容器单元的选取和电抗器的选取，本人建议的原则是满足系统无功补偿的基础上，减少系统接线，减少占地面积，提高系统稳定性和可靠性。
[关键词]：高压并联补偿装置 布置 选型
随着电网容量增加和电压等级增多，为使各级电网和用户的电压稳定，降低线损、充分利用变压器的容量，必须要装设更为灵活的无功补偿装置。本文就电网用户、工业用户等常见的无功补偿装置的设备选型作概要性的分析和建议。
1.电容器单元的选型
并联无功补偿装置，主要是由电容器、电抗器、隔离开关、避雷器、电流互感器、放电线圈以及框架围栏等组成一个系统，为变电站提供无功功率，随着电容器制造工艺的进步，目前国内已经生成产单相1000kvar高压电容器单元，电容器单台容量越大，所需电容器单元台数越少，降低占地面积，减少接线和维修成本，容量越大。例如TBB10-4800/400AKW比TBB10-4800/200AKW电容器单元数量减少了一半，在满足系统容量要求的同时，节约了占地面积，系统电压等级越高，补偿容量越大，电容器单元应该选取大容量。
国家标准“高压并联电容器”对运行参数、过载能力、放电性能、环境条件、散热条件、制造容量的误差、试验方法、耐压标准都有详细规定，各种型号的并联电容器都必须满足。由于原材料选取的不同，以及各厂家的设计和工艺的差距，又使得同样容量的电容器具有不同的结构和技术指标，主要有：
1）容比特性：即单位千乏的质量，kg/千乏。
容比特性由电容器铝箔厚度以及绝缘油电气强度，油与膜的相容性决定的，容比特性好的电容器，体积小、质量小，单台容量可以做的较大，总容量相同的电容器组，不但所占空间小，方便布置，而且由于单台容量大可以简化一次接线。
2）有功功率消耗和介质损失。
并联补偿电容器一般是长期接入电网运行的，在补偿无功的同时，也在消耗有功，因此有功消耗低的电容器，对节电具有实际的现实意义。另外，有功消耗要以发热而放散，所以有功消耗低者，由于发热小不易产生“鼓肚”，摆放可以紧凑，具有占用散热空间较小的优点。
极板铝箔和引线的电阻损耗，以及电容器内端子间的放电电阻损耗，元件内绝缘材料的介质损耗均要消耗有功，在电容器的有功消耗中，介质损失占主要部分，因此，采用损耗低的电容器单元，不仅可以降低系统损耗，同时也可以降低电容器运行温度，提高产品寿命，减少事故率。
3）内熔丝
内熔丝从研发要应用已经经历了100多年的历史，当电容器的元件击穿时与其串联的熔丝动作，此元件与线路脱离，电容器只减少一只元件，电容量变化很小，并且其它电容器上的过电压增量非常小，电容器能长期稳定地运行，可靠性显著提高，同时也避免了经常更换电容器之苦，降低运行和维护成本。采用内熔丝技术可使电容器单台容量做得很大，从而使电容器组更加紧凑，机械设计也简单。另外由于元件击穿后，电容器的电容量变化很小，内熔丝技术也适用于滤波电容器。
2.框架式电容器组的结构方式
1）开口三角电压保护的单星形接线
本主接线主要用于6-20KV电压等级，电容器组容量不大于5000kvar，在某些工程内，也有8000kvar电容器组采用开口三角保护，单元容量大于等于200kvar的电容器单元采用内熔丝，不带外熔断器，本接线的放电线圈兼做放电装置和提供保护信号检测，结构简单，使用设备少。
2）采用电动差压保护的单星形接线
本主接线主要应用与中等容量的电容器装置，如5000-20000kvar电容器装置，电容器的单元容量应该为6个整数倍，如10000kvar配417kvar24台，同样本接线的放电线圈兼做放电装置和提供保护信号检测。
3）采用电中性线不平衡电流保护的双星形接线
本接线方式主要用于中等容量的电容器装置，其适用范围与电压差动保护的单星形接线（中性点不接地）基本一致，该接线方式与开口三角和差压保护相比，增加了一台不平衡保护电流互感器，提高了工程造价，增加接线复杂性，在工程实际的应用中适用的比较少。
4）采用桥式差压电流保护的单星形接线
本接线方式主要应用于电压等级高且装机容量大的电容器装置，与前三种主接线相比，主接线增加了三台不平衡保护用电流互感器，该保护采用双塔结构，双塔结构中间接电流互感器，由于电压等级较高，容量较大，因此建议本结构不采用放电线圈，放电线圈的作用主要是提供放电和保护信号，电容器本身自带放电电阻，满足系统的放电需求，保护信号由电流互感器提供，减少放电线圈，一方面减少工程造价，一方面减少接线，提高系统稳定性，对高电压设备，接线越少越有利于系统稳定，提高可靠性。
3.其他形式的并联无功补偿装置
1）高压无功补偿柜
高压无功补偿柜，主要有户内和户外两种，根据投切方式分自动无功补偿和固定无功补偿，自动无功补偿会根据设置功率因数进行自动投切补偿装置，投切设备主要由断路器或者接触器，根据无功补偿容量来决定选用断路器或者接触器投切，有些无功补偿柜要用到分组投切，满足不同无功需求。目前电容器生产厂家较多，各家外形尺寸不一，所选用元器件千差万别，因此用户在选择上也有一定的难度，选用高品质的电容器和投切设备，是最基本的保障。
2）柱上式无功补偿装置
针对开关站，没有集中补偿，输电末端电压较低，有些输电距离较远，会在2/3线路处安装柱上无功补偿装置，柱上无功补偿装置安装在线路的支架上，有固定式和投切式，固定式安装简单、免维护，缺点是切断时需要断电，投切式采用接触器进行投切，根据不同控制方式进行投切，如电压控制、电流控制、功率控制、时间控制等等，满足不同时间段的无功功率要求，相对而言投资稍微大一些，目前的纯户外投切设备均需进口，国内的接触器或者断路器产品达不到全绝缘水平。
3）滤波装置
针对谐波较大的用电系统，宜采用滤波装置，在煤矿、电解铝、电解铜等行业用量比较大。针对系统中的5、7、11次谐波含量，组成不同的滤波装置，即滤除了系统的谐波，又提高了功率因数，滤波系统的主要组成仍然是电容器、电抗器等，电容器单元采用的是滤波电容器，在设计的时候要考虑谐波的影响。
4.结论
本人总结了常见的无功补偿装置和形式，无功补偿装置的核心是电容器单元的选取，选取优质产品对提高系统稳定性和可靠性都是必须的，具体的无功补偿形式根据系统的要求进行无功计算，根据计算结果进行电容器单元的选取和电抗器的选取，本人建议的原则是满足系统无功补偿的基础上，减少系统接线，减少占地面积，提高系统稳定性和可靠性。