电容器频繁烧毁，是纯电容补偿导致的吗？
发布时间：
2021-09-15
企业无功补偿柜中的电容器为何频繁烧毁？更换多厂家产品仍无效？可能是纯电容补偿与电网谐波共同作用引发系统谐振所致。本文为你解析谐振原理及解决方案。
在工业电力系统中，无功补偿柜内电容器频繁烧毁是许多企业面临的棘手问题。即便更换不同厂家的电容器，烧毁现象仍屡屡发生。这种情况很可能是由系统谐振引起的，而纯电容补偿与电网谐波的共同作用正是导致谐振的关键因素。
谐振产生的背景与条件
企业在排查电容器烧毁原因时，需重点关注两方面：一是工厂是否使用了变频器、整流设备等非线性负载，这类设备会向电网注入大量高次谐波；二是无功补偿柜是否采用纯电容补偿方式，即仅包含电容器而未配置电抗器。当这两个条件同时满足时，系统就具备了发生谐振的潜在风险。
谐振原理的等效分析
为便于理解，可将变压器和电网等效为一个电感，把谐波源等效为电流源。以 5 次谐波、100A 的谐波源为例：
- 无电容补偿时：谐波电流直接流入变压器和电网，电路稳定，不会出现谐波放大现象。
- 纯电容补偿时：假设在 5 次谐波下，变压器和电网的等效阻抗为感性（+0.01Ω），纯电容的阻抗为容性（-0.03Ω）。此时，流入电容器的谐波电流为 - 50A，流入变压器的电流为 + 150A。与谐波源的 100A 相比，变压器侧的谐波电流被显著放大，这将对电力设备造成严重危害。
谐振问题的解决方案
解决该问题的核心在于在纯电容回路中串联合适的电抗器，使无功补偿支路的阻抗呈现感性（即阻抗为正）。如此一来，谐波电流将不再被放大。例如，对于 100A 的谐波源，通过合理配置电抗器，可使流入补偿支路的谐波电流为 20A，流入变压器的为 80A，确保系统稳定运行。
电抗器的选择要点
电抗器的选型至关重要，它需要根据系统的谐波特性、电容容量等参数进行精确计算。关于如何选择合适的电抗器，我们将在后续内容中详细阐述。
谐振危害的延伸思考
谐振现象的危害不容忽视，从企业的无功补偿系统到大型工程如虎门大桥，都存在谐振风险。2020 年虎门大桥发生的涡振，本质上也是频率巧合与能量聚集导致的谐振现象。因此，深入分析谐振的根本原因并提前采取规避措施，对保障电力系统和工程结构的安全至关重要。
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