元器件設(shè)計(jì)手記：電容爆炸的原因及處理方法

　1 引言

　　我曾經(jīng)在400V開關(guān)室使用了PGJ1-5型無功功率補(bǔ)償屏，屏內(nèi)裝有BCMJ型并聯(lián)電容器10只，每只額定輸出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(rèn)真的分析和徹底的處理。

　　2 原因分析與處理

　　2.1 環(huán)境溫度高

　　本無功功率補(bǔ)償屏安裝于400V開關(guān)室內(nèi)，室內(nèi)共有8臺開關(guān)柜，而面積僅30m2，其對面是SZ7-800kVA 35kV/0.4變壓器室，整體通風(fēng)條件差，炎熱的夏天開關(guān)室內(nèi)溫度高達(dá)48℃以上，由此可見環(huán)境溫度過高是引起電容爆炸的原因之一。補(bǔ)償屏應(yīng)移至單一通風(fēng)控制室，并應(yīng)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(jiān)視電容介質(zhì)溫度。

　　2.2 電壓極不穩(wěn)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(dāng)電壓降低時(shí)，電容器的無功容量將按電壓的平方成正比地相應(yīng)減少，即電容器的容量得不到充分利用。當(dāng)運(yùn)行電壓升高時(shí)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(biāo)規(guī)定：電容器允許在1.1倍額定電壓下長期運(yùn)行，但每24h內(nèi)在1.15倍額定電壓下運(yùn)行的時(shí)間不得超過30min。

　　我廠400V電壓極不穩(wěn)定，電壓波動范圍為0.9Ue～1.15Ue（Ue為額定電壓400V），谷期用電時(shí)常在450V左右，運(yùn)行時(shí)間長達(dá)7h，這是造成我廠電容爆炸燒壞原因之二。因SZ7-800kVA電源變壓器是有載調(diào)壓變壓器，要解決這一問題只須設(shè)置一臺KYT-2型有載調(diào)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

　　我廠采用了大功率可控硅整流器作為回轉(zhuǎn)窯的直流電源與補(bǔ)償屏并聯(lián)運(yùn)行。由于接入電網(wǎng)運(yùn)行的可控硅裝置，客觀上起到了一個(gè)高次諧波發(fā)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(fā)生異常的響聲，嚴(yán)重時(shí)引起電容器膨脹，這是引起電容器爆炸的原因之三。發(fā)生這種情況的主要原因是：（1）高次諧波電流疊加于基波電流，使電容器總電流增大;（2）某一高次諧波在系統(tǒng)感抗和電容器容抗之間引起并聯(lián)諧振，使流入電容器的電流成倍增長;（3）電容器內(nèi)部對某一高次諧波發(fā)生局部串聯(lián)諧振，從而引起過負(fù)荷。

3 處理措施

　　為了防止這些情況發(fā)生，可以在補(bǔ)償電容器組的每相內(nèi)串接一個(gè)空心電抗器來限制電流。使電容電路的合成電抗對于高次諧波而言，變?yōu)楦行噪娍?。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(lián)電抗器的電抗使5次諧波諧振時(shí)，則5次諧波被短路，對5次諧波以上的高次諧波，因電容回路變?yōu)殡姼行?，所以波形被改善，從而根本上消除了產(chǎn)生諧振的可能。防諧振串聯(lián)空心電抗器的電抗可以通過計(jì)算得出：

　　即XL》4%XC

　　式中：L——串聯(lián)電抗器的電感，H;

　　C——補(bǔ)償電容器的容量，F(xiàn);

　　XL——串聯(lián)電抗器的感抗，Ω;

　　XC——補(bǔ)償電容器的容抗，Ω。

　　由此可知，串聯(lián)電抗器的電抗約為容抗的4%以上即可。因考慮到系統(tǒng)頻率偏低，出現(xiàn)事故時(shí)電容器容量減少，實(shí)際上選用感抗為5%～6%XC。

　　做好上述分析處理后，無功功率補(bǔ)償屏達(dá)到了**節(jié)能運(yùn)行的效果。