元器件设计手记：电容爆炸的原因及处理方法

　1 引言

　　我曾经在400V开关室使用了PGJ1-5型无功功率补偿屏，屏内装有BCMJ型并联电容器10只，每只额定输出16kVar，额定电压0.4kV，额定电流25A，温度类别-25℃/45℃接法。对这两次事故原因作了认真的分析和彻底的处理。

　　2 原因分析与处理

　　2.1 环境温度高

　　本无功功率补偿屏安装于400V开关室内，室内共有8台开关柜，而面积仅30m2，其对面是SZ7-800kVA 35kV/0.4变压器室，整体通风条件差，炎热的夏天开关室内温度高达48℃以上，由此可见环境温度过高是引起电容爆炸的原因之一。补偿屏应移至单一通风控制室，并应在电容器外壳上贴示蜡片（示温片），值班人员可以从显示的温度来间接地监视电容介质温度。

　　2.2 电压极不稳定

　　我们从公式QC=2πfCV2中可以看出：电容器的无功容量与电压的平方成正比。当电压降低时，电容器的无功容量将按电压的平方成正比地相应减少，即电容器的容量得不到充分利用。当运行电压升高时会使电容器的温升增加，甚至使电容器的热平衡破坏而引起电容器爆炸。因此国标规定：电容器允许在1.1倍额定电压下长期运行，但每24h内在1.15倍额定电压下运行的时间不得超过30min。

　　我厂400V电压极不稳定，电压波动范围为0.9Ue～1.15Ue（Ue为额定电压400V），谷期用电时常在450V左右，运行时间长达7h，这是造成我厂电容爆炸烧坏原因之二。因SZ7-800kVA电源变压器是有载调压变压器，要解决这一问题只须设置一台KYT-2型有载调压控制器，投资不到一千元就可以将电压始终控制为额定电压。

　　2.3 谐波电流的存在

　　我厂采用了大功率可控硅整流器作为回转窑的直流电源与补偿屏并联运行。由于接入电网运行的可控硅装置，客观上起到了一个高次谐波发生器的作用，会引起电路电压及电流的波形畸变。谐波电流的存在常使电容器发生异常的响声，严重时引起电容器膨胀，这是引起电容器爆炸的原因之三。发生这种情况的主要原因是：（1）高次谐波电流叠加于基波电流，使电容器总电流增大;（2）某一高次谐波在系统感抗和电容器容抗之间引起并联谐振，使流入电容器的电流成倍增长;（3）电容器内部对某一高次谐波发生局部串联谐振，从而引起过负荷。

3 处理措施

　　为了防止这些情况发生，可以在补偿电容器组的每相内串接一个空心电抗器来限制电流。使电容电路的合成电抗对于高次谐波而言，变为感性电抗。在高次谐波中，3次谐波因变压器的△连接而被短路，因此这是针对5次以上谐波的措施。若选择串联电抗器的电抗使5次谐波谐振时，则5次谐波被短路，对5次谐波以上的高次谐波，因电容回路变为电感性，所以波形被改善，从而根本上消除了产生谐振的可能。防谐振串联空心电抗器的电抗可以通过计算得出：

　　即XL》4%XC

　　式中：L——串联电抗器的电感，H;

　　C——补偿电容器的容量，F;

　　XL——串联电抗器的感抗，Ω;

　　XC——补偿电容器的容抗，Ω。

　　由此可知，串联电抗器的电抗约为容抗的4%以上即可。因考虑到系统频率偏低，出现事故时电容器容量减少，实际上选用感抗为5%～6%XC。

　　做好上述分析处理后，无功功率补偿屏达到了**节能运行的效果。