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摘要：并联电容器因其能方便、灵活地进行无功补偿，在电网中得到了广泛的应用，文章在并联电容器基本原理的基础上，简单介绍了某地区电网110kV变电站主变及并联电容器的配置情况，并就并联电容器的运行与维护检修进行了比较深入的探讨，最后结合地区电网的发展，指出了今后进行无功配置规划的必要性和加强无功电压管理的重要性。
关键词：并联电容器；安全运行；维护
作者简介：席文飞（1977-），男，内蒙古乌兰察布人，内蒙古电力科学研究院试验中心，工程师。（内蒙古 呼和浩特 010020）楼书氢（1982-），男，江西吉安人，江西省电力公司吉安市供电局，工程师。（江西 吉安 343009）
中图分类号：TM53 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）27-0086-02
在电力系统中，为降低电网电能传输过程中的损耗，提高电网运行的经济性，电网中大量的负荷需要进行无功功率就地补偿，实现无功的就地平衡。为了维持电压在规定的范围，必须采取无功功率补偿措施，目前地区电网使用得比较普遍的是并联电容器。并联电容器的容量可大可小，既可以集中使用，又可以分散使用，具有运行灵活，维护方便，投资少等优点，在地区电网中应用广泛。同时随着城市电网的发展，为保证城市电网的安全稳定运行和可靠供电，提高电网电压稳定性，合理的无功补偿规划也是十分重要的。
一、电容器的基本原理与容量的确定
并联电容器的电容是并联电容器的最基本参数，对于已经制成的并联电容器，电容量为定值，它取决于并联电容器的几何尺寸及介质的介电系数。并联电容器的无功容量取决于电容量C和加在电容器上的电压U和频率f：
（1）
式中，f为电网频率，Hz；C为并联电容器容量，F；U为并联电容器外加电压，kV。
接入电网后的并联电容器实际容量与电压的平方和频率成正比，而并联电容器的额定容量是将额定电压作为并联电容器外加电压计算得到的，当电压降低时，并联电容器的无功容量随之下降。
此外，并联电容器在交流电压作用下，有功功率损耗
（2）
式中，为并联电容器损耗角的正切值。
图1，图2分别为并联电容器应用原理的电路图与向量图。由于容性电流相位超前电压90°，可抵消一部分相位滞后于电压90°的感性电流，使电流由减为，相角由减为，使功率因数从提高到。为提高功率因数，需加装电容器的容量为：
（3）
为避免无功功率大范围流动而引起电网中功率损耗的增加，一般无功补偿安装在负荷中心，除了要求整个系统无功功率平衡外，在各局部地区，尽量达到无功功率就地平衡，因而在各电压等级变电站，都安装有无功功率补偿用并联电容器。在110kV变电站中，无功补偿装置以补偿主变无功损耗为主，并适当兼顾负荷侧的无功补偿。无功补偿装置的容量根据主变容量来确定，可按主变容量的10%-30%配置，并满足主变最大负荷时，高压侧功率因数不低于0.95，且补偿装置的容量不宜大于6000kvar。[1]
二、某地区电网变电站主变及电容器配置情况
某地区电网现有220kV变电站4座，110kV变电站22座，均按相关要求配置无功补偿用并联电容器，该地区一定范围内变电站实现无人值班，部分无人值班变电站主变及并联电容器参数见表1。
地区电网内变电站并联电容器基本上按照无功补偿容量相关要求规定进行安装配置，从而大体上实现了无功分层分区就地平衡，保证了全网电压质量，从而为确保地区电网的安全稳定运行提供了充足的保障。此外，由于该地区电网所辖110kV变电站在投运时间上前后有别，并联电容器容量大小不同，并联电容器运行时间各异，在为地区电网进行无功补偿，提供电压无功支撑的同时，也需要做好电容器的日常运行与维护检修工作。
三、并联电容器的运行与维护检修
1.并联电容器的运行及巡视检查[1，4]
并联电容器允许在额定电压±5%波动范围内长期运行，并联电容器过电压倍数及运行时间如表2所示，并联电容器应尽量避免在低于额定电压下运行。并联电容器允许在不超过额定电流的30%情况下长期运行，三相不平衡电流不应超过±5%。
并联电容器可以在1.10 Un下长期运行，如果电网电压过高，会加速电容器的老化，同时电容器的输出功率增加，进一步提高母线电压，此外，有功损耗也随之增大，发热量上升，最终导致击穿，使得电容器损坏。并联电容器从可运行的1.10 Un到1.15 Un其耐受时间急剧减小，从电容器安全运行角度考虑，装设过电压保护可以避免并联电容器运行在可危害到其自身安全的电压水平上。[2]
并联电容器在运行过程当中，应定期巡视，无人值班变电站每周不少于一次，有人值班变电站每天不少于一次。正常巡视检查的项目及标准有：检查瓷绝缘有无破损裂纹、放电痕迹，表面是否清洁；母线及引线是否过紧、过松，设备连接处有无松动、过热；设备外表涂漆是否变色、变形，外壳是否鼓肚、膨胀变形，接缝无开裂、渗漏油现象，内部无异声，外壳温度不超过50℃等。
特殊巡视项目及标准有：雨、雾、雪、冰雹天气应检查瓷绝缘有无破损裂纹、放电现象，表面是否清洁，冰雪融化后有无悬挂冰柱，桩头上有无发热；大风后应检查设备和导线上有无悬挂物，有无断线，母线及引线是否过紧、过松，设备连接处有无松动，过热；开关跳闸后应检查电容器有无烧伤、变形、移位等，电容器温度、音响、外壳有无异常，放电回路、电抗器、电缆、避雷器是否完好等。
2.电容器的维护检修与试验[1，3]
并联电容器的检修取决于变电站在系统中的重要性和运行环境，安装现场的环境和气候，及历年运行和预防性试验等情况，经过检查与试验并结合运行的实际情况，判定电容器内部故障或对检修周期有明确要求时，应该进行检修。检修前进行的评估需了解并联电容器的结构特点、技术性能参数、运行年限和例行检查、历年检修记录，及曾发生的缺陷和异常情况，并做技术经济比较，确定进行检修应结合现场条件和检修目的，确定检修内容、项目和范围。检修前应编制完善的检修方案，包括检修的组织措施、安全措施和技术措施等。在现场进行并联电容器的检修工作，需做好防雨、防潮、防尘和消防措施，具备充足合格干燥的材料和应有的组部件，及完备的工艺装备和测试设备，同时注意与带电设备保持足够的安全距离。检修后也需根据检修时发现的异常情况和检修结果，对电容器进行检修评估，并对之后的运行做出相应规定，如检修是否达到预期目的，检修后如果仍存在无法消除的缺陷，对今后的设备运行提出限制，并纳入现场运行规程和设备巡视检查内容等。
对并联电容器进行试验，主要是检查并联电容器内部是否受潮，电容元件有无击穿短路以及绝缘劣化等缺陷，掌握正确的试验方法，进行合理的试验项目，能在减少试验工作量的同时，及时检出不良电容器，对降低电容器的故障率十分重要。
电容值是并联电容器的一个主要技术数据，它的测量是预防性试验的重要项目。电容器由很多电容元件串并联组成，当个别元件因故障击穿或内部连接线断开后，串并联结构发生变化，电容量将发生显著变化。电容器在运行中发生故障，或者预防性试验时，测量电容值可以判断电容器内部有无元件击穿。内部元件击穿短路时，串联段数减少，电容量会增大；元件连接断开，并联元件数减少，电容量会减小。
此外，并联电容器的实际使用寿命除受产品本身制造因素影响，还与电容器运行中所施加的电压、电流、空气温度和其他环境条件有关，更与投切电容器的断路器质量紧密相关。在实际使用过程中，影响并联电容器老化的因素主要有短时间过电压和长时间发热，除断路器重燃时异常电压加剧老化外，发热因素要比过电压对绝缘老化的影响更大。
四、结语
随着地区电网规模的扩大，为使地区电网发展与城市规划相适应，同时满足地区电网电压运行标准和电网电压质量要求，提高地区电网电压稳定性，需要进一步加强地区电网并联电容器的运行与维护检修以及设备管理工作；同时改变传统的无功配置方法，做好地区电网的无功规划，配置灵活的电压无功调节手段，[5]为整个地区的经济社会发展提供更为充足有效的电力保障。
参考文献：
[1]张利生.高压并联电容器运行及维护技术[M].北京:中国电力出版社,2006.
[2]黄富才.电力电容器过电压保护反措[J].继电器,2002,30(7):54-55.
[3]赵大天,魏群.变电站10kV电容器故障原因及防范措施[J].江西电力,2009,33(5):10-12.
[4]江西吉安供电公司 110kV井冈山变电站现场运行规程[S].
[5]马世英,梁才浩,张东霞,等.适用于大中城市电网的无功规划原则[J].电网技术,2009,29(33):49-53.
（责任编辑：刘辉）
关键词：并联电容器；安全运行；维护
作者简介：席文飞（1977-），男，内蒙古乌兰察布人，内蒙古电力科学研究院试验中心，工程师。（内蒙古 呼和浩特 010020）楼书氢（1982-），男，江西吉安人，江西省电力公司吉安市供电局，工程师。（江西 吉安 343009）
中图分类号：TM53 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）27-0086-02
在电力系统中，为降低电网电能传输过程中的损耗，提高电网运行的经济性，电网中大量的负荷需要进行无功功率就地补偿，实现无功的就地平衡。为了维持电压在规定的范围，必须采取无功功率补偿措施，目前地区电网使用得比较普遍的是并联电容器。并联电容器的容量可大可小，既可以集中使用，又可以分散使用，具有运行灵活，维护方便，投资少等优点，在地区电网中应用广泛。同时随着城市电网的发展，为保证城市电网的安全稳定运行和可靠供电，提高电网电压稳定性，合理的无功补偿规划也是十分重要的。
一、电容器的基本原理与容量的确定
并联电容器的电容是并联电容器的最基本参数，对于已经制成的并联电容器，电容量为定值，它取决于并联电容器的几何尺寸及介质的介电系数。并联电容器的无功容量取决于电容量C和加在电容器上的电压U和频率f：
（1）
式中，f为电网频率，Hz；C为并联电容器容量，F；U为并联电容器外加电压，kV。
接入电网后的并联电容器实际容量与电压的平方和频率成正比，而并联电容器的额定容量是将额定电压作为并联电容器外加电压计算得到的，当电压降低时，并联电容器的无功容量随之下降。
此外，并联电容器在交流电压作用下，有功功率损耗
（2）
式中，为并联电容器损耗角的正切值。
图1，图2分别为并联电容器应用原理的电路图与向量图。由于容性电流相位超前电压90°，可抵消一部分相位滞后于电压90°的感性电流，使电流由减为，相角由减为，使功率因数从提高到。为提高功率因数，需加装电容器的容量为：
（3）
为避免无功功率大范围流动而引起电网中功率损耗的增加，一般无功补偿安装在负荷中心，除了要求整个系统无功功率平衡外，在各局部地区，尽量达到无功功率就地平衡，因而在各电压等级变电站，都安装有无功功率补偿用并联电容器。在110kV变电站中，无功补偿装置以补偿主变无功损耗为主，并适当兼顾负荷侧的无功补偿。无功补偿装置的容量根据主变容量来确定，可按主变容量的10%-30%配置，并满足主变最大负荷时，高压侧功率因数不低于0.95，且补偿装置的容量不宜大于6000kvar。[1]
二、某地区电网变电站主变及电容器配置情况
某地区电网现有220kV变电站4座，110kV变电站22座，均按相关要求配置无功补偿用并联电容器，该地区一定范围内变电站实现无人值班，部分无人值班变电站主变及并联电容器参数见表1。
地区电网内变电站并联电容器基本上按照无功补偿容量相关要求规定进行安装配置，从而大体上实现了无功分层分区就地平衡，保证了全网电压质量，从而为确保地区电网的安全稳定运行提供了充足的保障。此外，由于该地区电网所辖110kV变电站在投运时间上前后有别，并联电容器容量大小不同，并联电容器运行时间各异，在为地区电网进行无功补偿，提供电压无功支撑的同时，也需要做好电容器的日常运行与维护检修工作。
三、并联电容器的运行与维护检修
1.并联电容器的运行及巡视检查[1，4]
并联电容器允许在额定电压±5%波动范围内长期运行，并联电容器过电压倍数及运行时间如表2所示，并联电容器应尽量避免在低于额定电压下运行。并联电容器允许在不超过额定电流的30%情况下长期运行，三相不平衡电流不应超过±5%。
并联电容器可以在1.10 Un下长期运行，如果电网电压过高，会加速电容器的老化，同时电容器的输出功率增加，进一步提高母线电压，此外，有功损耗也随之增大，发热量上升，最终导致击穿，使得电容器损坏。并联电容器从可运行的1.10 Un到1.15 Un其耐受时间急剧减小，从电容器安全运行角度考虑，装设过电压保护可以避免并联电容器运行在可危害到其自身安全的电压水平上。[2]
并联电容器在运行过程当中，应定期巡视，无人值班变电站每周不少于一次，有人值班变电站每天不少于一次。正常巡视检查的项目及标准有：检查瓷绝缘有无破损裂纹、放电痕迹，表面是否清洁；母线及引线是否过紧、过松，设备连接处有无松动、过热；设备外表涂漆是否变色、变形，外壳是否鼓肚、膨胀变形，接缝无开裂、渗漏油现象，内部无异声，外壳温度不超过50℃等。
特殊巡视项目及标准有：雨、雾、雪、冰雹天气应检查瓷绝缘有无破损裂纹、放电现象，表面是否清洁，冰雪融化后有无悬挂冰柱，桩头上有无发热；大风后应检查设备和导线上有无悬挂物，有无断线，母线及引线是否过紧、过松，设备连接处有无松动，过热；开关跳闸后应检查电容器有无烧伤、变形、移位等，电容器温度、音响、外壳有无异常，放电回路、电抗器、电缆、避雷器是否完好等。
2.电容器的维护检修与试验[1，3]
并联电容器的检修取决于变电站在系统中的重要性和运行环境，安装现场的环境和气候，及历年运行和预防性试验等情况，经过检查与试验并结合运行的实际情况，判定电容器内部故障或对检修周期有明确要求时，应该进行检修。检修前进行的评估需了解并联电容器的结构特点、技术性能参数、运行年限和例行检查、历年检修记录，及曾发生的缺陷和异常情况，并做技术经济比较，确定进行检修应结合现场条件和检修目的，确定检修内容、项目和范围。检修前应编制完善的检修方案，包括检修的组织措施、安全措施和技术措施等。在现场进行并联电容器的检修工作，需做好防雨、防潮、防尘和消防措施，具备充足合格干燥的材料和应有的组部件，及完备的工艺装备和测试设备，同时注意与带电设备保持足够的安全距离。检修后也需根据检修时发现的异常情况和检修结果，对电容器进行检修评估，并对之后的运行做出相应规定，如检修是否达到预期目的，检修后如果仍存在无法消除的缺陷，对今后的设备运行提出限制，并纳入现场运行规程和设备巡视检查内容等。
对并联电容器进行试验，主要是检查并联电容器内部是否受潮，电容元件有无击穿短路以及绝缘劣化等缺陷，掌握正确的试验方法，进行合理的试验项目，能在减少试验工作量的同时，及时检出不良电容器，对降低电容器的故障率十分重要。
电容值是并联电容器的一个主要技术数据，它的测量是预防性试验的重要项目。电容器由很多电容元件串并联组成，当个别元件因故障击穿或内部连接线断开后，串并联结构发生变化，电容量将发生显著变化。电容器在运行中发生故障，或者预防性试验时，测量电容值可以判断电容器内部有无元件击穿。内部元件击穿短路时，串联段数减少，电容量会增大；元件连接断开，并联元件数减少，电容量会减小。
此外，并联电容器的实际使用寿命除受产品本身制造因素影响，还与电容器运行中所施加的电压、电流、空气温度和其他环境条件有关，更与投切电容器的断路器质量紧密相关。在实际使用过程中，影响并联电容器老化的因素主要有短时间过电压和长时间发热，除断路器重燃时异常电压加剧老化外，发热因素要比过电压对绝缘老化的影响更大。
四、结语
随着地区电网规模的扩大，为使地区电网发展与城市规划相适应，同时满足地区电网电压运行标准和电网电压质量要求，提高地区电网电压稳定性，需要进一步加强地区电网并联电容器的运行与维护检修以及设备管理工作；同时改变传统的无功配置方法，做好地区电网的无功规划，配置灵活的电压无功调节手段，[5]为整个地区的经济社会发展提供更为充足有效的电力保障。
参考文献：
[1]张利生.高压并联电容器运行及维护技术[M].北京:中国电力出版社,2006.
[2]黄富才.电力电容器过电压保护反措[J].继电器,2002,30(7):54-55.
[3]赵大天,魏群.变电站10kV电容器故障原因及防范措施[J].江西电力,2009,33(5):10-12.
[4]江西吉安供电公司 110kV井冈山变电站现场运行规程[S].
[5]马世英,梁才浩,张东霞,等.适用于大中城市电网的无功规划原则[J].电网技术,2009,29(33):49-53.
（责任编辑：刘辉）