一、關於電容器的開閉

電容器於開閉(on-off)時,產生異常電壓損傷電容器,使其壽命縮短,因此在使用中應注意﹕
(1).當關閉連接電容器的機械開關時,一定要同時切斷電容器的電源,如果只使電容器處於接通電源狀態,會使電容器本身及電源側帶來惡劣的影響。
(2).電容器使用中開路後,其殘留電壓未充分放電再投入時,會產生異常高電壓,因此開路後,於5分鐘內(低壓時3分鐘以內)避免再投入。自動功率調整器,於自動投入時應考慮短時間(低壓時1分鐘以內)內不可投入,若短時間需投入時需加裝放電線圈及投入順序應注意。關於開閉頻度,以一天不超過三百次為限。若開閉頻度超過上述限度時,應設置0.1%的限流線圈(current limiting coil)
(3).電容器啟斷時,啟斷開關接點間產生電弧(electric arc),連續電弧發生時會再度引起異常電壓,因此電容器開關須選用絕緣性良好具備消弧性之開關,如V.C.B等,高壓電容器應避免使用氣中斷路器。
(4).當在夜間情況下負荷減輕,超前功率因數變得顯著時,可能發生電路電壓上升,因此,應開放電容器以避之。
(5).高壓電容器使用乾式串聯電抗器時,因電抗器本身對地靜電容量不足,使用V.C.B啟斷時會產生較高的突波電壓,容易損傷串聯電抗器及電容器的絕緣,於此場合時應考慮加裝突波吸收電容器(Surge Absorbing Capacitors)

二、啟閉電容器時之暫態現象[4]

1、投入﹕
回路中若只有一組或數組中之第一組電容器投入時其充電電流為﹕
回路中已有充電中之並聯電容器時,電容器投入之突增電流(inrush current)約為額定電流之200~300倍。

使用串聯電抗器後之突增電流為﹕

如裝用6%串聯電抗器,其突增電流約可限制在5倍額定電流。

上式中﹕
Im﹕電容器投入時之暫態突增電流(A)
Ic﹕電容器之額定電流(A)
Ss﹕回路短路容量(kVA)
Qc﹕電容器容量(kVAR)
V﹕線路電壓(V)
Xl﹕兩組電容器間之線路阻抗(Ω)
Xc1﹕送電中電容器之容抗(Ω)
Xc2﹕擬投入之電容器之容抗(Ω)
Xc﹕電容器容抗(Ω)
Xsr﹕串聯電抗器感抗(Ω)
2、切離﹕選用開閉器能迅速將電容器切離電源避免開閉器發生再點弧現象。否則數倍額定電壓之過電壓加於電容器,將造成損壞。
3、放電﹕電容器切離電源後,再重新投入或保養之前,其殘餘電壓須能降至50V以下,防止短時間內再投入時因殘餘電壓的關係,產生過電壓損壞電容器。

三、電容器回路含有諧波(harmonic)之簡易判定

1、高壓回路須以諧波分析儀量測,需要時請來電聯絡代為測定。
2、低壓回路可使用夾式電流表測定電容器回路電流或用電壓表量取串聯電抗器之端電壓,將所得數據與額定值比較,以判定是否含有諧波。

四、諧波對電容器之影響

l、引起電容器端子間電壓上升,超過容許過電壓,造成電壓的劣化(voltage damage),使絕緣破壞(insulation damage)
2、引起電容器回路電流增加,大於容許過電流,造成熱的劣化(heat damage),使絕緣破壞。

五、電容器諧波與突增電流之抑制裝置[串聯電抗器]

在未經常操作且電路諧波不足以影響電容器過載(Overload)運轉的情況下,電容器回路應避免插入串聯電抗器。 但近年來,工業用半導體設備大量增加,電路的諧波問題日趨嚴重,為抑制高次諧波在電力系統中所造成之各種障礙,裝設諧波濾波器(Harmonic filter)兼改善功率因數,應予考慮。而因諧波影響過載運轉之電容器及自動功率因數調整器所控制之電容器,有必要插入適當感抗之串聯電抗器,以減輕電路諧波及抑制電容器投入之突增電流。 因串聯電抗器之插入,電容器回路之總阻抗(total impedance)降低,電流增加,電容器端子間電壓
依串聯感抗比值之不同,產生不同程度之電壓上升,其值為因此電容器額定電壓之選定,須能耐受電壓上升,不致過載使用。

六、使用串聯電抗器,以維護電容器正常運轉,其目的為

1、抑制投入時之突增電流。
2、防止開放時再點弧發生。
3、抑制諧波電流(harmonic current)擴大。

七、使用串聯電抗器應注意事項

1、電抗器容量須審慎評估,勿使裝置後反而造成諧波擴大現象。
2、電容器串聯電抗器後,其端電壓將會上升,電容器額定規格須對應變更。
3、網路上有大量的諧波源,影響用電品質惡化,造成諧波障害時,應裝置諧波濾波器。

八、使用APFR自動控制時,應考慮之操作現象

1、投入前電容器內部之殘餘電荷。
2、投入時之突增電流。
3、啟閉頻度。
4、各分段之容量比例(如為循環式啟閉控制時,各段比例須為l:1:l…)。
進相用電容器採用固定投入時,在輕載狀況下太大的電容性無效電力(invalid power),會使回路的電流相位由滯後轉為超前,引起回路電壓上升(甚至高於電源電壓),變壓器之鐵損及噪音(noise)增加。為避免因電壓升高造成設備過載運轉縮短使用壽命,有必要當功率因數超前時用人工方式將部分電容器切離電源。
為使功率因數之調整更有效,更安全及省力化,裝置自動功率因數調整器(APFR)將低壓回路之電容器集中控制,隨著負載之變化,APFR能自動將電容器分段投入或切離回路,維持功率因數於設定值。
使用自動功率因數調整器控制之電容器因隨負載之變化,有經常性之投入與跳脫,其突增電流,殘餘電荷及動作頻度之影響,如無串聯電抗器加以抑制,極易造成電容器發生異常及接觸器之接點損壞。

九、電容器回路之保護方式

1、低壓回路﹕
(1)每分路使用高啟斷容量之保護熔絲。
(2)非固定投入式每分路使用適當比值之串聯電抗器。
2、高壓回路﹕
(1)單體電容器個別裝置電力熔絲、彈力熔絲組(MDA-lF)或保 護檢出器(MDA-1)
(2)集體型電容器﹕將單相電容器接成〝丫〞或〝雙丫〞結線, 再檢出中性點之電壓或電流之變化,以操作啟閉設備。

十、關於設置地點及安裝,應避免安裝在下述地點﹕

(1)淋雨、滴水的地方
(2)鐵粉、塵埃多的地方
(3)濕度高的地方
(4)散發有腐蝕性氣體的地方

(5)結露的地方
(6)有鹽害的地方
(7)有振動(vibration)的地方
(8)超過-40℃~+45℃溫度範圍的地方(受陽光直射處)