均壓電容器在電力系統中的作用

崔瑞

【摘 要】高壓斷路器是電力系統中最重要的控制電器。當系統出現短路故障時，它應能可靠地動作，迅速切除故障。但由于電網電壓較高，電流較大，當斷路器斷開電路時，觸頭問會出現電弧，只有將電弧熄滅，才能斷開電路。而恢復電壓上升速度愈小，電弧就愈容易熄滅。為了降低恢復電壓上升速度及降低熄弧時的過電壓，通常在斷路器觸頭間并聯一個電容器，即均壓電容。本文所論述的就是均壓電容的作用及對系統的影響。

【關鍵詞】均壓電容器 電力系統 作用

在現代超高壓的斷路器中，常采用多個滅弧裝置串聯的積木式結構，形成多斷口斷路器。對于這種斷路器，電壓在各斷口上分布不均勻，影響到整個斷路器的滅弧能力。

1均壓電容器的概述

1.1均壓電容器的概念

電力電容器是一種無功補償裝置。電力系統的負荷和供電設備如電動機、變壓器、互感器等，除了消耗有功電力以外，還要“吸收”無功電力。如果這些無功電力都由發電機供給，必將影響它的有功出力，不但不經濟，而且會造成電壓質量低劣，影響用戶使用。電容器在交流電壓作用下能“發”無功電力（電容電流），如果把電容器并接在負荷（如電動機）或供電設備（如變壓器）上運行，那么， 負荷或供電設備要“吸收” 的無功電力， 正好由電容器“發出” 的無功電力供給， 這就是并聯補償。并聯補償減少了線路能量損耗，可改善電壓質量，提高功率因數，提高系統供電能力。

1.2均壓電容器的分類

常用的均壓電容器有以下幾種類型，一是瓷外套充SF6型，其中包含了很多個陶瓷電容原件，這些原件經過串聯以及并聯設計連接在一起，外部由套管封裝，主體為白色，封裝套管材料下一般為二氧化硅。內部充SF6發揮絕緣作用；其次是復合外套油浸全膜介質型，其中包含若干個全膜電容原件，這些原件之間是串聯關系，套管內充滿電容器油，這種均壓電容器的最大特征就是容量大但是體積小，因此應用較為廣泛；最后是瓷外套油浸膜紙介質型，同樣是由若干個電容原件組成，這些原件之間也是串聯關系，不同的是外套材料為瓷，因此這種均壓電容器不僅容量大，且絕緣水平較好，一般在高壓斷路器中的應用較多。

2均壓電容器在電力系統中的作用分析

2.1斷路器與均壓作用

電力系統在改變原有運行狀態時，要有投入或者是退出動作，設備在發生故障以后，為了維護電力系統的正常運行，斷路器就要做出動作，將故障位置從系統中切除，這一過程中電弧會經歷從產生到熄滅的過程。形成電弧時，實際上就是觸頭中性質點發生游離，系統電流在狐系中產生熱量，在這種熱量的作用下，中性質點的作用得維系，導致游離速度增加，生成正離子以及電子，我們將此成為熱游離現象，而熱游離是電弧得以維系的原因。電弧的熄滅實際上就是中性質點游離停止的過程，觸頭間的絕緣強度足夠大，短路器的斷開動作才會成功。為了實現這一目標，一是要合理選擇滅弧介質，二是斷路器采用多斷口，保證滅弧的順利進行。選擇使用多段口電壓器的最大問題就是均壓問題，如果各個段口之間無法保證均壓，就無法按照計劃將故障設備斷開。對此，人們嘗試使用均壓電容器，使各個斷口的電壓更加平穩，提升斷路器的滅弧能力。

2.2均壓電容器發揮作用的過程

需要將均壓電容器與斷路器各個斷口并聯，當開關處于關合狀態時，電容器并不發揮作用。而一旦開關處于分閘狀態，斷路器中的所有斷口之間就形成一種串聯關系，由于壓降原因，各個斷口之間會產生電位差，出現電壓分布不均衡問題。為了將這種不均衡消除，就需要均壓電容器發揮作用，其主要發揮一種“充電”作用，向對應的斷口充電，達到斷口間的電壓平衡。除此之外，開關斷開過程中，在均壓電容器的作用下，恢復電壓幅值可以得到有效控制，這樣一旦出現開關故障，故障電流的負荷就會被明顯降低，這是因為容性電壓元件具有不可躍變性，能夠有效降低故障對設備以及整個電力系統損傷。

試驗計算證明，在每個斷路器中并聯電容以后，幾個斷口處的電壓就可以達到穩定平衡，斷口所對應的滅弧室也幾乎可以同時熄滅電弧，斷路器的滅弧能力就大大提升，發生故障以后，在斷路器作用下故障部位可以被及時切除，縮小故障影響面積，維護電力系統的正常運行。而系統在發生兩相或者是三項短路時，開關斷開時沒有相應的接地點，因此即使斷口沒有并聯均壓電容器，電壓也是均勻分布的，斷路器可以正常工作。均壓電容器的絕緣性對斷路器能否正常工作產生重要影響，為了防止電弧沒有熄滅導致的過電壓問題，最好在均壓電容器上安裝在線監控裝置，對其狀態進行實時監控。

3結語

以上論述了均壓電容的作用及對系統的影響，均壓電容給斷路器滅弧帶來了很大的好處，但同時由于電容拙合作用也給停電備用的母線產生了一定的電壓。在實際運行中，所有從事電網調度及發電廠、變電所運行和檢修人員都必須充分認識這一點，設法消除均壓電容對相連系統產生的荊合電壓，保證人身安全、設備和電網的安全運行。

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