库克库伯对某管业科技公司补偿柜工况分析及改造建议

某管业公司现场设备含有大功率直流电机和变频器，部分负载变化速度快，谐波含量大。低压侧有两台1250KVA变压器，两台变压器补偿柜配置一致，每台变压器配置3面补偿柜，一台控制器，每面柜补偿10路，电容器电压为0.45KV，接触器投切，单柜合计补偿350KVAR，总计1050KVAR。目前，电容器出现过漏液，鼓包变形，寿命短，偶尔有爆炸，着火情况出现。接触器触点粘连分不开的情况时有发生，补偿柜自投运后只能手动投入，不能自动投切，建议根据负荷情况彻底改造。现做如下具体分析：

一、当前补偿柜存在的具体问题：

1）自动模式下3面补偿柜共用一块控制器，造成单次投入补偿容量过大（3*35=105KVAR，400V系统下电容器运行电流合计120A），易出现过补偿，频繁投切，系统电压波动；

2）现阶段补偿柜不能自动运行，需手动操作投入（单次投入同样105KVAR），补偿效果差。由于生产设备运行期间负荷会有变动，存在过补偿或欠补偿情况，手动投入的电容器存在长期投运的风险，由于手动操作电容器，电容器放电时间无法保证，电容器存在投切过电压风险，可能造成电容器内部绝缘介质击穿。

3）现场设备含有大功率直流电机和变频器，而直流电机和变频器为非线性负载，其工作过程会导致系统母线产生大量5、7次谐波电流，高谐波电流导致电压电流波形严重畸变，不但影响系统连续供电的可靠性和安全性，而且损耗大量功率，降低了电能质量和供电设备的使用效率。而谐波对电容器的损害又比较大，谐波电压易造成电容器过电压后绝缘击穿，谐波电流易造成电容器过流运行而发热严重加速老化。

4）现场补偿柜采用接触器投切，与系统快速变化的工况不符，其投切速度跟不上系统快速变化的无功需求。接触器闭合期间，电容器端电压与系统电压叠加，易产成电容器过电压及投切涌流。电容器过电压造成电容器绝缘老化较快，甚至绝缘击穿，投切涌流易造成开关损坏或接触器触点粘连。

二、具体改造方案及产品选型：

根据某管业公司现阶段补偿柜装配及实际投入容量，对PE管材制造段1250KVA变压器做如下改造：

1、容量配置

原补偿柜有三面，每面柜装配容量350KVAR，合计1050KVAR，根据现场生产情况及补偿柜补偿效果，改造两面柜即可满足系统补偿需求，第三面柜仅做紧急备用。

2、具体方案

1）大小分组结合，满足低用电负荷及高峰负荷期间的不同补偿需求。

2）采用全自动智能无功补偿控制器，该控制器可根据系统情况，实现精准投切、循环投切，满足系统快速变化的无功需求，同时具有过电压、过谐波保护，过温保护，通讯等功能。

3）采用晶闸管投切装置，因晶闸管为无触点开关，响应速度≤20MS（接触器响应时间＞20MS，又称为静态开关），又称为动态开关，可实现电容器过零点投切，避免电容器投切过电压及投切涌流的风险。

4）电容器串联7%电抗率的电抗器，用以滤除系统直流电机功率柜及变频器产生的5、7次及以上谐波分量，避免谐波对电容器产生的危害，延长电容器的使用寿命。

5）采用库克库伯滤波防爆式电容器，电容器采用加厚加宽的金属化膜，独特的浸渍抽真空工艺及仿真老化实验，电容器内部设计特殊的防爆结构，避免电容器使用过程中的爆炸风险，目前已通过西高所破坏性试验，实验前后电容器外观无变化。