了解電容爆炸的原因及處理方法
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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。2009年夏,屏內(nèi)電容爆炸燒毀,我們曾請生產(chǎn)廠家來人修復(fù),花去近8000元。2010年夏,屏內(nèi)電容再次發(fā)生爆炸燒毀。我們對這兩次事故原因作了認(rèn)真的分析和徹底的處理。
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;
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)到了安全節(jié)能運(yùn)行的效果。
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