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电容器涌流
时间: 2020-11-30

1 合闸涌流的产生

农网运行中为提高功率因数,而将电容器投运,在合闸投运瞬间即产生合闸涌流。因为在电容器第一次合闸投运瞬间,电容器处于未充电状态,其流入电容器的电流,只受其回路阻抗的限制。由于该时回路状态接近于短路,回路的阻抗很小,因此将产生很大的冲击合闸涌流流入电容器。涌流最大值发生在合闸瞬间。如在电容器切除退出运行后,未经充分放电再次合闸,则合闸产生的涌流为未充电状态时合闸涌流的2倍。因为电容器切除仍处于带电状态下,把电容器再次投运,又刚好处于系统电压与充电电压大小相等、方向相反,所以合闸涌流较大。为避免带电合闸,电容器切除退出运行后,必须经过充分放电之后,才可重新合闸运行。

电容器合闸瞬间产生涌流的倍数与投入电容器的容量和安装地点的短路容量有关。如果电容器在较大短路容量电路中,电路电感较小,则涌流的幅值较大且频率较高。

实测表明:电容器的合闸涌流为电容器额定电流的5~15倍,其振荡频率为250~400Hz,电容器合闸产生过电压约为相电压的2~3倍。

2 合闸涌流的危害

电容器合闸瞬间产生的合闸涌流,其持续时间短,约在几毫秒内就可降低到无害程度。一般电容器产生的合闸涌流都小于现代开关设备允许的最大合闸涌流。虽然合闸涌流衰减快,但对某些开关特性差,合闸速度慢,在合闸过程中,当触头尚未闭合就产生击穿电弧,使合闸电流急剧上升,严重时将产生很大电流,再加之振荡频率很高,使开关内部产生很大机械应力和震动,使开关损坏。

此外,频率很高的涌流,通过电流互感器时,可能会使互感器一次线圈的绝缘遭受损坏。尤其是变化较大的电流互感器,由于其一次线圈匝数较多,可能产生较大的感应电压,从而破坏一次线圈的层间绝缘,使电流互感器损坏。为此,必须采取措施限制合闸涌流。      

3 合闸涌流的限制

通过电容器的电流不仅与电源电压有关,而且与频率有关。当电源电压波形发生畸变,高次谐波电压施加电容器之内,因谐波频率高,则电容器的容抗就小,通过电容器电流就大。另外,通过电容器的电流还与电容量有关,当电容量增大,容抗减少,通过电流增大。所以当投入电容器容量很大时,通过电容器的电流就会更大,电压的畸变也更加严重。

为限制电容器合闸涌流,抑制电网中高次谐波对电容器的影响,采取与电容器装设串联电抗器,会取得较好的效果。

因为装设串联电抗器,增大电路的感抗,电容器的放电电流减小。如果串联电抗器选择恰当,便可将涌流限制在允许范围之内。这里装设串联电抗器的主要用途是为了限制合闸涌流,则其容量应该取得小些,一般可选为电容器容量的0.2%~1%。运行和试验表明:串联0.2%的电抗器后,即可大大限制电容器的合闸涌流。