我曾經在400V開關室使用了無功功率補償屏,屏內裝有並聯電容器10只,每隻額定輸出16kVar,額定電壓0.4kV,額定電流25A,溫度類別-25℃/45℃接法。對這兩次事故原因作了認真的分析和徹底的處理。
原因分析與處理
2.1 環境溫度高
本無功功率補償屏安裝於400V開關室內,室內共有8臺開關櫃,而面積僅30m2,其對面是SZ7-800kVA 35kV/0.4變壓器室,整體通風條件差,炎熱的夏天開關室內溫度高達48℃以上,由此可見環境溫度過高是引起電容爆炸的原因之一。補償屏應移至單一通風控制室,並應在電容器外殼上貼示蠟片(示溫片),值班人員可以從顯示的溫度來間接地監視電容介質溫度。
2.2 電壓極不穩定
我們從公式QC=2πfCV2中可以看出:電容器的無功容量與電壓的平方成正比。當電壓降低時,電容器的無功容量將按電壓的平方成正比地相應減少,即電容器的容量得不到充分利用。當運行電壓升高時會使電容器的溫升增加,甚至使電容器的熱平衡破壞而引起電容器爆炸。因此國標規定:電容器允許在1.1倍額定電壓下長期運行,但每24h內在1.15倍額定電壓下運行的時間不得超過30min。
我廠400V電壓極不穩定,電壓波動範圍為0.9Ue～1.15Ue(Ue為額定電壓400V),用電時常在450V左右,運行時間長達7h,這是造成電容爆炸燒壞原因之二。因SZ7-800kVA電源變壓器是有載調壓變壓器,要解決這一問題只須設置一臺KYT-2型有載調壓控制器,投資不到一千元就可以將電壓始終控制為額定電壓。
2.3 諧波電流的存在
採用了大功率可控硅整流器作為迴轉窯的直流電源與補償屏並聯運行。由於接入電網運行的可控硅裝置,客觀上起到了一個高次諧波發生器的作用,會引起電路電壓及電流的波形畸變。諧波電流的存在常使電容器發生異常的響聲,嚴重時引起電容器膨脹,這是引起電容器爆炸的原因之三。發生這種情況的主要原因是:(1)高次諧波電流疊加於基波電流,使電容器總電流增大;(2)某一高次諧波在系統感抗和電容器容抗之間引起並聯諧振,使流入電容器的電流成倍增長;(3)電容器內部對某一高次諧波發生局部串聯諧振,從而引起過負荷。
3 處理措施
為了防止這些情況發生,可以在補償電容器組的每相內串接一個空心電抗器來限制電流。使電容電路的合成電抗對於高次諧波而言,變為感性電抗。在高次諧波中,3次諧波因變壓器的△連接而被短路,因此這是針對5次以上諧波的措施。若選擇串聯電抗器的電抗使5次諧波諧振時,則5次諧波被短路,對5次諧波以上的高次諧波,因電容迴路變為電感性,所以波形被改善,從而根本上消除了產生諧振的可能。防諧振串聯空心電抗器的電抗可以通過計算得出:
即XL>4%XC
式中:L——串聯電抗器的電感,H;
C——補償電容器的容量,F;
XL——串聯電抗器的感抗,Ω;
XC——補償電容器的容抗,Ω。
由此可知,串聯電抗器的電抗約為容抗的4%以上即可。因考慮到系統頻率偏低,出現事故時電容器容量減少,實際上選用感抗為5%～6%XC。
做好上述分析處理後,無功功率補償屏達到了安全節能運行的效果。