中压柜式自动投切电容器组

2.2.1 带或不带阻尼电抗器的电容器组

带或不带阻尼电抗器的电容器组应用于电网中不产生谐波的场合的功率因数补偿，在所需补偿容量超过单台电容器能够提供或使用的电缆有较大的截面时(例如大容量电动机场合) ，使用电容器组。

2.2.2 带调谐电抗的电容器组(非调谐电容器组)

如果电网中有谐波存在，就必须注意电容器的容抗与电网的感抗不能在某一谐波频率下形成谐振，带调谐电抗的电容器组就是设计用于电网中有谐波时的功率因数补偿。带调谐电抗

的电容器组可以发出所需要的无功功率并且避免任何的电网谐振。

3 电容器组的安装

在中压电网中，电容器组有三种不同的安装位置

3.1 集中安装

对于所有负荷都是集中连接在一点上，这种方式是最为经济的，但这种方法不能解决电缆中的损耗(RI2)。

4 主要元件

4.1 功率因数调整器

诺基亚电容器的NC-12型功率因数调整器用于自动投切电容器组的控制，它确保向电网接入所需要的补偿电容性无功功率。NC-12型功率因数调整器是模块化、牢固的结构、紧凑、菜单操作方式、易于安装和使用。

4.2 断路器

现在断路器广泛应用于多样化的需求:可以投切变压器、架空线路、电缆、电容器、电抗器、电动机、滤波器以及电弧炉等。断路器可以长期的使用并且操作寿命非常长，工业上低短路电流定值的配电网常常按切换大电流来处理，真空对于中压断路器是非常有效和环保的灭弧介质。

4.3 接地开关

电路中接地部分的机械式开关设备在非正常的情况下可以耐受规定时间周期的短路电流，而在电路正常工作的情况下不通过电流。

具有制造短路能力的接地开关，在误操作的情况下可以可靠的闭合以防止短路电流，从而保护人员和电容器组的安全。

接地开关带弹簧操作机构，因而其合闸能力与操作速度无关。

4.4 接触器

真空接触器适用于可以到24KV中压的三相设备，其特性是电磁操作机构可以频繁投切、没有工作循环方式的限制。适合用于户内和户外安装的交流负载，显著的特点是结构紧凑、电气寿命长(可以有100万次的操作循环)、免维护、可以垂直或水平安装。

4.5 电抗器

4.5.1 阻尼电抗器

与电容器组串联的阻尼电抗器可以限制电容器投切时的暂态开关电流和涌流。

当电容器组分段投切时，就会产生很高的暂态电流。若一段已经投入运行，再投入另一段与之并联时，暂态电流就会非常的高。在电容器组上串联阻尼电抗器，可以使涌流减少到控制设备可承受的范围内。

4.5.2 调谐电抗器

由于电容器的容抗随频率的增加而减少，电网中存在的谐波就会导致电容器组的过电压和过电流，还存在电容器的电容与供电网和负载的电感发生谐振的情况。

调谐电抗器用于电网中有谐波产生时的无功补偿，铁心电抗器与电容器组串联以防止系统谐振，同时在基波提供无功功率而不放大谐波。

4.6 电容器

高压电容器是由电容元件串并联组成的。电容元件的电极是用铝薄制成，绝缘材料使用聚丙烯薄膜，每个元件都有单独的熔丝。所有的电容器都内附放电电阻，电容元件用环保安全型绝缘油浸渍。

电容器的外壳使用不锈钢板并涂以抗气候影响的油漆。电容器的损耗低、重量轻。

5 保护系统

5.1 熔丝

电容器组可以安装高压熔丝作为过电流和短路电流保护，.熔丝的额定电流值最小必须是电容器组分段的额定电流的两倍。当系统发生短路时熔丝可以迅速熔断，避免大的短路电流的机械应力效应和热效应。

5.2 过电流和接地保护

5.2.1 过电流及接地保护继电器

组合式过电流和接地保护继电器是一种对过电流、短路和接地故障经济有效保护的继电器。还可以在保护装置接入弧光传感器，以保护母线系统和接触器。

保护继电器可以采用工业和电力系统中应用的各种不同的通讯协议与自动控制系统相连，支持SPA总线、ModBus 总线的RTU主站、ModBus 总线的RTU分站、Profibus 总线的DP及TCP/IP通信协议。

l 三相无方向性过电流保护

l 非直接接地故障保护

l 三相电缆过温度保护

l 缺相保护

l 电流不平衡保护

l 断路器失灵保护

l 电弧故障保护(选项)

5.2.2 过电流保护的电流互感器

柜内安装的支持式电流互感器

l 额定容量:15 VA

l 精度等级:5P10

l 额定短时热稳定电流:16 to 25 kA / 1 sec

l 变比:200/5 A~ 700/5 A (根据电容器组的电流)

5.3 不平衡电流保护

这种保护用于电容器组中单相电容器双星形接法组成的电容器段。

这种保护的目的在于断开故障的电容器段，避免本段的其他正常电容器上出现超过10%的过电压，过电压的产生是电容元件的内部故障使其熔丝熔断造成的。为此功能，单相电容器按双星形并联接线，双星形的中性点经过电流互感器连接。只要有故障发生，电流互感器就会有电流流过，保护继电器就会动作。

5.3.1 不平衡保护继电器NUR-36

NUR-36继电器是一种单相、灵敏的过电流保护继电器。它的特点是两段的过电流保护，具有独立的参数和输出继电器。牢固的结构很适合面板安装(DIN43700)。继电器的试验根据IEC255-5c,255-22-2 class III,801-4 class III等标准进行，完全符合CE的要求。测量数据及保护功能由数码及LED显示。

5.3.2 不平衡保护电流互感器

柜内安装的支持式电流互感器

l 额定容量:15 VA

l 精度等级:5P10

l 额定短时热稳定电流: 1 kA / 1 sec

l 变比:5/5 A~30/5 A (根据不平衡电流)

6 柜式自动投切电容器组规范

i. 除紧凑明亮外，柜体标准模块化设计便于系统的扩展、运输和安装。柜体的制作符合大多数常规柜体尺寸

ii. 优化的柜体不对环境造成负担，尽可能采用可回收材料对环境的影响小，主要是铝、钢板、裸铜等

iii. 电容器组设计为户内安装方式和户外安装方式，柜体的防护等级可以从IP23到IP55

iv. 空气绝缘的母排是技术和经济上的优化，并且免维护

v. 断路器和接地开关的操作机构安装在进线柜，这样用接地的钢板柜保持安全的隔离电容器柜

vi. 断路器和接触器采用环境友好的真空技术，保证长时间免维护运行

vii. 接触器的动作状态和熔丝的情况,不打开柜门可以直接观察

viii. 保护装置可以应用多种通讯协议，同时可以装设弧光传感器.

2 柜式自动投切电容器组的型号及其应用

柜式自动投切电容器组可以选用的型号如下:

型号A1: 柜式自动投切电容器组(不带阻尼电抗器)

型号A2: 柜式自动投切带阻尼电抗的电容器组

型号A3: 柜式自动投切带调谐电抗的电容器组

本文适用于1.2 柜式固定补偿电容器组的通用特性

· i. 除紧凑明亮外，柜体标准模块化设计便于系统的扩展、运输和安装。柜体的制作符合大多数通用柜体的规格

· ii. 优化的柜体不对环境造成负担，尽可能采用可回收材料对环境的影响小，主要是铝、钢板、裸铜等

· iii. 电容器组设计为户内安装方式和户外安装方式，柜体的防护等级可以从 IP23 到 IP55

· iv. 空气绝缘的母排是技术和经济上的优化，并且免维护 · v. 断路器和接地开关的操作机构安装在进线柜，这样用接地的钢板柜体与电容器柜保持安全隔离

· vi. 熔丝的动作状态 , 不打开柜门可以直接观察

· vii. 保护装置可以应用多种通讯协议，也可以装设电弧光传感器 .

2 柜式固定补偿电容器组的型号及其应用

柜式固定补偿电容器组可以选用的型号如下:

型号 F1: 柜式固定补偿电容器组 ( 不带阻尼电抗器 )

型号 F2: 柜式固定补偿带阻尼电抗的电容器组

型号 F3: 柜式固定补偿带调谐电抗的电容器组

2.2 电容器组中电抗器的应用

2.2.1 带或不带阻尼电抗器的电容器组

带或不带阻尼电抗器的电容器组应用于电网中不产生谐波场合的功率因数补偿，在所需补偿容量超过单台电容器能够提供或使用的电缆有较大的截面时(例如大容量电动机场合) ，使用电容器组。

2.2.2 带调谐电抗的电容器组 ( 非调谐电容器组 )

如果电网中有谐波存在，就必须注意电容器的容抗与电网的感抗不能在某一谐波频率下形成谐振，带调谐电抗的电容器组就是设计用于电网中有谐波时的功率因数补偿。带调谐电抗的电容器组可以发出所需要的无功功率并且避免任何的电网谐振。

3 电容器组的安装

在中压电网中，电容器组有三种不同的安装位置

3.1 集中安装

对于所有负荷都是集中连接在一点上，这种方式是最为经济的，但这种方法不能解决电缆中的损耗( RI 2 )。

诺基亚电容器的NC-12型功率因数调整器用于自动投切电容器组的控制，它确保向电网接入所需要的补偿电容性无功功率。NC-12型功率因数调整器是模块化、牢固的结构、紧凑、菜单操作方式、易于安装和使用。

4.2 断路器

现在断路器广泛应用于多样化的需求:可以投切变压器、架空线路、电缆、电容器、电抗器、电动机、滤波器以及电弧炉等。断路器可以长期的使用并且操作寿命非常长，工业上低短路电流定值的配电网常常按切换大电流来处理，真空对于中压断路器是非常有效和环保的灭弧介质。

4.3 接地开关

电路中接地部分的机械式开关设备在非正常的情况下可以耐受规定时间周期的短路电流，而在电路正常工作的情况下不通过电流。

具有制造短路能力的接地开关，在误操作的情况下可以可靠的闭合以防止短路电流，从而保护人员和电容器组的安全。

接地开关带弹簧操作机构，因而其合闸能力与操作速度无关。

4.4 接触器

真空接触器适用于可以到24KV中压的三相设备，其特性是电磁操作机构可以频繁投切、没有工作循环方式的限制。适合用于户内和户外安装的交流负载，显著的特点是结构紧凑、电气寿命长(可以有100万次的操作循环)、免维护、可以垂直或水平安装。

4.5 电抗器

4.5.1 阻尼电抗器

与电容器组串联的阻尼电抗器可以限制电容器投切时的暂态开关电流和涌流。

当电容器组分段投切时，就会产生很高的暂态电流。若一段已经投入运行，再投入另一段与之并联时，暂态电流就会非常的高。在电容器组上串联阻尼电抗器，可以使涌流减少到控制设备可承受的范围内。

4.5.2 调谐电抗器

由于电容器的容抗随频率的增加而减少，电网中存在的谐波就会导致电容器组的过电压和过电流，还存在电容器的电容与供电网和负载的电感发生谐振的情况。

调谐电抗器用于电网中有谐波产生时的无功补偿，铁心电抗器与电容器组串联以防止系统谐振，同时在基波提供无功功率而不放大谐波。

4.6 电容器

高压电容器是由电容元件串并联组成的。电容元件的电极是用铝薄制成，绝缘材料使用聚丙烯薄膜，每个元件都有单独的熔丝。所有的电容器都内附放电电阻，电容元件用环保安全型绝缘油浸渍。

电容器的外壳使用不锈钢板并涂以抗气候影响的油漆。电容器的损耗低、重量轻。

5 保护系统

5.1 熔丝

电容器组可以安装高压熔丝作为过电流和短路电流保护，.熔丝的额定电流值最小必须是电容器组分段的额定电流的两倍。当系统发生短路时熔丝可以迅速熔断，避免大的短路电流的机械应力效应和热效应。

5.2 过电流和接地保护

5.2.1 过电流及接地保护继电器

组合式过电流和接地保护继电器是一种对过电流、短路和接地故障经济有效保护的继电器。还可以在保护装置接入弧光传感器，以保护母线系统和接触器。

保护继电器可以采用工业和电力系统中应用的各种不同的通讯协议与自动控制系统相连，支持SPA总线、ModBus 总线的RTU主站、ModBus 总线的RTU分站、Profibus 总线的DP及TCP/IP通信协议。

保护功能:

l 三相无方向性过电流保护

l 非直接接地故障保护

l 三相电缆过温度保护

l 缺相保护

l 电流不平衡保护

l 断路器失灵保护

l 电弧故障保护(选项)

5.2.2 过电流保护的电流互感器

柜内安装的支持式电流互感器

l 额定容量:15 VA

l 精度等级:5P10

l 额定短时热稳定电流:16 to 25 kA / 1 sec

l 变比:200/5 A~ 700/5 A (根据电容器组的电流)

5.3 不平衡电流保护

这种保护用于电容器组中单相电容器双星形接法组成的电容器段。

这种保护的目的在于断开故障的电容器段，避免本段的其他正常电容器上出现超过10%的过电压，过电压的产生是电容元件的内部故障使其熔丝熔断造成的。为此功能，单相电容器按双星形并联接线，双星形的中性点经过电流互感器连接。只要有故障发生，电流互感器就会有电流流过，保护继电器就会动作。

5.3.1 不平衡保护继电器NUR-36

NUR-36继电器是一种单相、灵敏的过电流保护继电器。它的特点是两段的过电流保护，具有独立的参数和输出继电器。牢固的结构很适合面板安装(DIN43700)。继电器的试验根据IEC255-5c,255-22-2 class III,801-4 class III等标准进行，完全符合CE的要求。测量数据及保护功能由数码及LED显示。

5.3.2 不平衡保护电流互感器

柜内安装的支持式电流互感器

l 额定容量:15 VA

l 精度等级:5P10

l 额定短时热稳定电流: 1 kA / 1 sec

l 变比:5/5 A~30/5 A (根据不平衡电流)