电容补偿柜常见故障和排除措施

电容补偿柜基本介绍

新柜调试前应将所有电容器断开,并在不通电情况下测试主回路相间通断，和对“N”通断；手动投切检查一切正常后再将电容接上，无涌流投切器及动补调节器没接N线，会使其直接损坏及炸毁。

一.无功补偿电容柜用途

TSC数字全自动动态无功功率补偿装置是一种具有国际先进水平、功能高度集成化的无功补偿设备。它广泛应用于机械制造、冶金、矿山、铁道、轻工、化工、建材、油田、港口、高层建筑、城镇小区等低压配电网,对电力系统降损节能有重大的技术经济意义,为国家重点推荐的节约电能的高新技术项目。

二、无功补偿电容柜的作用

功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。所以功率因数是供电局非常在意的一个系数，用户如果没有达到理想的功率因数，相对地就是在消耗供电局的资源，所以这也是为什么功率因数是一个法规的限制。目前就国内而言功率因数规定是必须介于电感性的0.9～1之间，低于0.9，或高于1.0都需要接受处罚。

三、投切方式分类:

1. 延时投切方式

延时投切方式即人们熟称的"静态"补偿方式。这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然用于投切电容的接触器专用的，它具有抑制电容的涌流作用，延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，造成电容器损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞带后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，这是时电网的电流超前于电压的一个角度，即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切量，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。

下面就功率因数型举例说明。当这个物理量满足要求时，如cos Φ超前且>0.98，滞后且>0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。当检测到cosΦ不满足要求时，如cosΦ滞后且<0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测cosΦ如还不满足要求，控制器则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直到全部投入为止。当检测到超前信号如cosΦ<0.98,即呈容性载荷时，那么控制器就逐一切除电容器组。要遵循的原则就是：先投入的那组电容器组在切除时就要先切除。如果把延时时间整定为300s，而这套补偿装置有十路电容器组，那么全部投入的时间就为30分钟，切除也是这样。在这段时间内无功损失补偿只能是逐步到位。如果将延时时间整定的很

短，或没有设定延时时间，就可能会出现这样的情况。当控制器监测到cosΦ<0.95，迅速将电容器组逐一投入，而在投入期间，此时电网可能已是容性负载即过补偿了，控制器则控制电容器组逐一切除，周而复始，形成震荡，导致系统崩溃。是否能形成振荡与负载的性质有密切关系，所以说这个参数需要根据现场情况整定，要在保证系统安全的情况下，再考虑补偿效果。

2. 瞬时投切方式

瞬时投切方式即人们熟称的"动态"补偿方式，应该说它是半导体电力器件与数字技术综合的技术结晶，实际就是一套快速随动系统，控制器一般能在半个周波至1个周波内完成采样、计算，在2个周期到来时，控制器已经发出控制信号了。通过脉冲信号使晶闸管导通，投切电容器组大约20-30毫秒内就完成一个全部动作，这种控制方式是机械动作的接触器类无法实现的。动态补偿方式作为新一代的补偿装置有着广泛的应用前景。现在很多开关行业厂都试图生产、制造这类装置且有的生产厂已经生产出很不错的装置。当然与国外同类产品相比从性能上、元器件的质量、产品结构上还有一定的差距。

动态补偿的线路方式

(1)这种方式采用电感与电容的串联接法，调节电抗以达到补偿无功损耗的目的。从原理上分析，这种方式响应速度快，闭环使用时，可做到无差调节，使无功损耗降为零。从元件的选择上来说，根据补偿量选择1组电容器即可，不需要再分成多路。既然有这么多的优点，应该是非常理想的补偿装置了。但由于要求选用的电感量值大，要在

很大的动态范围内调节，所以体积也相对较大，价格也要高一些，再加一些技术的原因，这项技术到目前来说还没有被广泛采用或使用者很少。

(2)采用电力半导体器件作为电容器组的投切开关，较常采用的接线方式如图2。图中BK为半导体器件，C1为电容器组。这种接线方式采用2组开关，另一相直接接电网省去一组开关，有很多优越性。

作为补偿装置所采用的半导体器件一般都采用晶闸管，其优点是选材方便，电路成熟又很经济。其不足之处是元件本身不能快速关断，在意外情况下容易烧毁，所以保护措施要完善。当解决了保护问题，作为电容器组投切开关应该是较理想的器件。动态补偿的补偿效果还要看控制器是否有较高的性能及参数，还有很重要的一项就是要求控制器要有良好的动态响应时间，准确的投切功率，还要有较高的自识别能力，这样才能达到最佳的补偿效果。

当控制器采集到需要补偿的信号发出一个指令（投入一组或多组电容器的指令），此时由触发脉冲去触发晶闸管导通，相应的电容器组也就并人线路运行。需要强调的是晶闸管导通的条件必须满足其所在相的电容器的端电压为零，以避免涌流造成元件的损坏，半导体器件应该是无涌流投切。当控制指令撤消时，触发脉冲随即消失，晶闸管零电流自然关断。关断后的电容器电压为线路电压交流峰值，必须由放电电阻尽快放电，以备电容器再次投入。元器件可以选单项晶闸管反并联或是双向晶闸管，也可选适合容性负载的固态接触器，这样可以省去过零触发的脉冲电路，从而简化线路，元件的耐压及电流要

合理选择，散热器及冷却方式也要考虑周全。

3.混合投切方式

实际上就是静态与动态补偿的混合，一部分电容器组使用接触器投切，而另一部分电容器组使用电力半导体器件。这种方式在一定程度上可做到优势互补，但就其控制技术，目前还未见到完善的控制软件。该方式用于通常的网络，如工矿、小区、域网改造，比起单一的投切方式拓宽了应用范围，节能效果更好。补偿装置选择非等容电容器组，这种方式补偿效果更加细致，更为理想。还可采用分相补偿方式，可以解决由于线路三相不平行造成的损失。

4. 在无功功率补偿装置的应用方面，选择那一种补偿方式，还要依电网的状况而定，首先对所补偿的线路要有所了解，对于负荷较大且变化较快的情况，电焊机、电动机的线路采用动态补偿，节能效果明显。对于负荷相对平稳的线路应采用静态补偿方式，也可使用动态补偿装置。一般电焊工作时间均在几秒钟以上，电动机启动也在几秒钟以上，而动态补偿的响应时间在几十毫秒，按40毫秒考虑则从40毫秒到5秒钟之内是一个相对的稳态过程，动态补偿装置能完成这个过程。

四、运行中存在的问题

1、电源安装接线不规范

新购置的低压无功补偿装置柜，由于生产厂家的不同，在安装电源线的接线方法上也不相同，主要与厂家在低压无功补偿装置柜上配置的无功功率自动补偿控制器JKG系列（简称：控制器）的取样检

测信号电源有关，有的仪器的取样电流和取样电压要同相，有的是不要求同相。

2、取样检测信号倍率选择不当

取样用的电流互感器，有的选择的CT倍率过大，使得控制器的取样的二次电流过小，处于"欠流"指示状态，有的选择的CT倍率过小，使得控制器的取样的二次电流过大，控制器的取样检测信号电流一般不超过5A，否则就会烧坏控制器的塑料接线端子和内部原件。

3、电容器的额定电压偏低

2000年之前生产的低电压并联电容器的额定电压大多数是

400V，而随着农网改造和电能质量的不断提高，目前，电网电压特别是配电变压器的首端，电源电压一般都要超过400V，有的达420V左右。而低压无功补偿装置柜都是安装在配电变压器低压线母线侧，处于电源的最前端，此时，电容器长期在高于其额定电压状态下运行，缩短了寿命。

4、电容器的容量和组数配置不当

生产厂家为了产品的统一规范，补偿装置柜里安装的电容器都是统一容量，如10KVAR×12组、12KVAR×10组、14KVAR×8组等。而现场实际工作中，控制器设定的功率因数投入门限值是0.95（0.90-1.0可调），它根据用电负荷的功率因数自动投切电容器组数，假设在12KVAR×10组当中，当负荷的功率因数低于0.90时，控制器就发出指令投入电容器，而当投入了6组电容器后，又超出了控制器设定的限值0.95，此时，控制器又要发出指令退出2组电容器，

当退出后又达不到所要求的功率因值，控制器又要发出指令投入电容器，如此反复，造成频繁投切，损坏电器设备。

5、补偿装置柜的外壳接地不重视

每张补偿装置柜里都安装有三只过压保护用的避雷器

（FYS-0.22），有的厂家是将避雷器的接地端与柜体外壳直接相连，有的是单独引线接地，当有雷电波或过电压侵入时，此时的避雷器的接地就成了工作接地。有的柜体外壳根本就没接地或接地电阻达不到要求，造成很多避雷器泄放电流不畅而爆炸损坏，使得补偿装置柜外壳带电。

6、低压无功补偿装置柜要配置无功计量装置

目前，普遍的生产厂家在装配补偿装置柜（低压配电柜）时，都没有安装无功计量表计，工作人员只能从控制器的显示器上读取实时的低压功率因数值，不能掌握到月、年的平均功率因数值。

7、人员思想认识问题

一些电工认为，在配电变压器端安装低压无功电容补偿装置柜会增加台区的低压线损，对他们没利。所以有很多的电容柜人为的不去投运，有时一张柜上坏一个很小的零配件就将整柜退出，造成大量的电容柜闲置。

五、解决方案：

1、电源线首先要根据电容补偿装置柜配置的全部电容器的容量，即总的额定电流之和的1.5倍来选择电源导线的截面积，其最小

截面积不得小于50m㎡塑铜线，电源线两端连接一定要用铜鼻压接，保证接触面连接可靠。

2、安装接线之前一定要先看清楚电容补偿装置柜上配置的控制器的安装接线图，即：控制器的工作电源有220V、380V，分清检测信号是取同相还是不同相，取样用的电流互感器一般都是采用

LMZJ1-0.5/5系列的，要穿在低压负荷的总电流侧，电流互感器的一次侧电流的容量选择，要根据该配变低压侧总负荷的120-150％来确定，否则，该控制器是不能正确动作的。

3、对原装的低压无功补偿装置柜配置的电容容量和组数要进行适当的调整，

如12KVAR×10组的改造为6KVAR×2+8KVAR×2+12KVAR×4+16KVAR×2等，总电容器组数未变，将单台大容量的改为多台小容量，让控制器好灵活机动的选择投入的容量和组数。确保该台区的低压功率因数在设定值范围之内，也延长了电器控制部分的机械寿命。特别注意的在调整电容器的容量之后，要即时对相应的控制和保护部分的电器设备作更换，如作单台电容器短路保护的熔断器熔芯也要根据电容器的容量来调整。

5、新安装投运的补偿装置柜一定要将柜体外壳与大地作可靠连接，最好是将避雷器的接地端用不小于10m㎡的塑铜线或16m㎡塑铝线直接和大地相连，并符合接地电阻要求。

6、建议生产厂家在低压无功补偿装置柜上安装可以计量无功的表计，或者供电部门在该台区安装无功表或多功能计量表计，这样才能对该台区的无功情况进行掌控和考核。

7、对基层电工进行无功补偿知识的普及宣传，并结合现场低压无功电容补偿装置柜的运行状况，对台区负责人进一步讲解其工作原理，及投入电容无功补偿的好处，彻底消除他们以前头脑中的一些误会。

六、电容柜故障原因及分析

1、主回路上电，控制器无显示：

原因：1）电源是否引入到控制器。2）控制器坏了。

a、用万用表检查确认是否在主线（一次线）上有电压，本项必须带电操作，具体操作时需要特别小心和按规范操作；

b、检查取电压用保护熔丝有否接上及是否坏掉，在非带电状态下检查并接牢固；

c、控制器取电压接线端子是否接紧，在非带电状态下检查并接牢固；

d、确认控制器是否有问题，有问题立即更换。

2、配电房进线柜电流指示表和控制器显示电流值相差较大：

原因：电流变比设错，或CT线没接好及进线柜电流指示表是否已坏。

a、检查主线上的CT变比是否和控制器上设置的一致，若不一致需要重新设置为一样；

b、检查主线上的CT引线是否和控制器的端子接牢固，并确认

电流信号传输到控制器，否则检查线路。

3、与电容器连接的回路导线有发热严重或烧焦现象：

原因：接线端末接紧或过流。

a、用合适档位电流钳卡该路电容投上时的工作电流，是否与额定电流悬殊很大，在电压正常时，如果电流悬殊很大，有可能是电容器损坏或者是现场谐波很严重，需要借助电能质量分析仪测试后确认。

b、该电容支路的相关接头是否接紧或者压紧，需要在不带电状态下检查，必需要对接线头进行工艺处理。

c、检查导线在设计时是否按标准来设计，一般铜线按每平方毫米通5安电流来选。

4、电抗器噪音很大：

原因：1）谐波超标 2）机柜强度不够 3）电抗器质量问题。

a、用合适档位电流钳卡该路电容投上时的工作电流，是否与额定电流悬殊很大，在电压正常时，如果电流悬殊很大，电抗器噪音很大有可能是电流大或者是现场谐波很严重引起，需要借助电能质量分析仪测试后确认。

b、如果在正常工作电流下，电抗器噪音很大，可以确定是电抗器本身的问题或者是与电容柜发生谐振。

5、电容器鼓包或者有“冒油”现象：

原因：谐波超标引起过流或电容器质量不好

a、发现本现象后应立即将该组电容器切掉，并更换新电容，在

未确定损坏原因前不能再投电容，以免再次损坏。

b、用电能质量分析仪测试现场谐波情况，如果谐波超标，需要对现场谐波进行处理，如果谐波不严重，可确认是电容器的问题，还是属于正常损坏。

6、控制器功率因数显示异常：

原因：1）电压或电流线相序接反。 2）控制器坏。

a、未按接线图将A、B、C相CT线（电流线）、电压线接入对应控制器端子，按接线图检查接线并仔细检查主线回路的相序。

b、控制器本身问题，如果确认是控制器的问题，即时协调，以最快速度更换上。

7、功率因数很低，控制器仍不投入：

原因：1）负载无功量小未达投入门限 2）电流变比设错 3）报警保护。

a、现场无功量太小，没达到投入门限，属于正常情况，仅需给客户解释就可以了。

b、电流变比不对，核对实际CT变比，重新设置为正确变比就可以了。

c、取样参数报警，对回路保护，故不投入。

8、无涌流投切器上有控制信号但不动作：

原因：1）控制信号极性接反 2）主回路没上电 3）缺相保护，熔丝烧断 4）“N”线未接好。

a、控制信号极性是否接反，仔细检查，并按正确极性将控制信

号线接好。

b、主回路没闭合，检查无误后给主回路上电。

c、某相无电压（缺相），用万用表测试，确认是缺相后，停电检查。

d、＂N＂线没接或没接牢，将线路检查后接好＂N＂线。

9、上电后控制器显示超前：

原因：电压或电流相序接反。

10、指示灯一直亮电容切不下来:

原因: 动补调节器可控硅击穿或控制器坏

七、检修电容柜注意事项

处理故障电容器时，应首先断开电容器组的断路器及其上、下隔离开关，此时，电容器组虽然已经经过放电线圈自行放电，但仍会有部分残余电荷，为了人身安全，必须进行人工放电。放电时，应先将接地线的接地端与接地网固定好，再用接地棒多次对电容器端子短接接地放电，直至无火花和放电声为止，最后将接地线固定好。方可接触装置一次元件。对具有多段串联的电容器组，在人接触之前还应将串联段连接点对地短路放电。电容器如果是内部断线，熔丝熔断或引线接触不良，其两极间还可能有残余电荷，这样在自动放电或人工放电时，它的残余电荷是不会被放掉的。所以，运行或检修人员在接触故障电容器前，还应戴好绝缘手套，用短路线短接故障电容器的两极，使其放电。