進相電容器的應用與操作要點全解 #
一、電容器開閉操作注意事項 #
- 電容器在開閉（on-off）時，可能產生異常電壓，導致損傷並縮短壽命。使用時應注意：
- 關閉連接電容器的機械開關時，必須同時切斷電源。若僅使電容器處於接通狀態，將對電容器及電源側產生不良影響。
- 電容器開路後，若殘留電壓未充分放電即再投入，會產生異常高電壓。開路後，5分鐘內（低壓時3分鐘內）避免再投入。自動功率調整器自動投入時，短時間（低壓時1分鐘內）不可投入。若需短時間投入，應加裝放電線圈並注意投入順序。每日開閉頻度以不超過300次為限，超過時應設置0.1%限流線圈。
- 電容器啟斷時，開關接點間會產生電弧。連續電弧會引起異常電壓，故須選用絕緣性良好且具消弧性的開關（如V.C.B）。高壓電容器應避免使用氣中斷路器。
- 夜間負荷減輕，超前功率因數明顯時，可能導致電壓上升，應關閉電容器以避免。
- 高壓電容器使用乾式串聯電抗器時，因本身對地靜電容量不足，V.C.B啟斷時易產生高突波電壓，損傷絕緣。此時應加裝突波吸收電容器(Surge Absorbing Capacitors)。
二、啟閉電容器時的暫態現象 #
-
投入：
- 回路僅有一組或第一組電容器投入時，充電電流依公式計算。
- 若回路已有並聯電容器，投入時的突增電流（inrush current）約為額定電流的200～300倍。
- 使用串聯電抗器後，突增電流可大幅降低。例如裝用6%串聯電抗器時，突增電流約限制在5倍額定電流。
- 相關公式與參數：
- Im：電容器投入時的暫態突增電流（A）
- Ic：電容器額定電流（A）
- Ss：回路短路容量（kVA）
- Qc：電容器容量（kVAR）
- V：線路電壓（V）
- Xl、Xc1、Xc2、Xc、Xsr：各種阻抗參數（Ω）
-
切離：
- 選用能迅速切離電源的開閉器，避免再點弧現象。否則，數倍額定電壓的過電壓會加於電容器，造成損壞。
-
放電：
- 電容器切離電源後，重新投入或保養前，殘餘電壓須降至50V以下，防止短時間內再投入時因殘壓產生過電壓損壞。
三、電容器回路諧波的簡易判定 #
- 高壓回路需以諧波分析儀量測，必要時可聯絡專業協助。
- 低壓回路可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端電壓，與額定值比較判斷是否含有諧波。
四、諧波對電容器的影響 #
- 諧波會導致：
- 電容器端子間電壓上升，超過容許過電壓，造成電壓劣化與絕緣破壞。
- 回路電流增加，超過容許過電流，造成熱劣化與絕緣破壞。
五、諧波與突增電流的抑制裝置：串聯電抗器 #
- 若電路諧波不足以影響電容器過載運轉，應避免插入串聯電抗器。
- 近年工業用半導體設備增加，諧波問題嚴重，建議裝設諧波濾波器（Harmonic filter）並改善功率因數。
- 因諧波影響過載運轉的電容器及自動功率因數調整器所控制的電容器，有必要插入適當感抗的串聯電抗器，以減輕諧波及抑制投入時的突增電流。
- 插入串聯電抗器後，回路總阻抗降低，電流增加，電容器端電壓會上升，需選用能耐受電壓上升的額定電壓規格。
六、使用串聯電抗器的目的 #
- 抑制投入時的突增電流。
- 防止開放時再點弧發生。
- 抑制諧波電流擴大。
七、使用串聯電抗器的注意事項 #
- 電抗器容量須審慎評估，避免裝置後反而造成諧波擴大。
- 電容器串聯電抗器後，端電壓會上升，電容器額定規格須相應調整。
- 網路上諧波源多，若造成用電品質惡化，應裝置諧波濾波器。
八、APFR自動控制時的操作考量 #
-
需考慮：
- 投入前電容器內部殘餘電荷。
- 投入時的突增電流。
- 啟閉頻度。
- 各分段容量比例（循環式啟閉控制時，各段比例須為1:1:1…）。
-
進相用電容器若採固定投入，輕載時過大電容性無效電力會使回路電流相位由滯後轉為超前，導致電壓上升、變壓器鐵損及噪音增加。為避免設備過載及壽命縮短，功率因數超前時應人工切離部分電容器。
-
為提升功率因數調整效率與安全，建議裝置自動功率因數調整器（APFR），集中控制低壓回路電容器，隨負載變化自動分段投入或切離，維持功率因數於設定值。
-
自動控制下，因經常性投入與跳脫，突增電流、殘餘電荷及動作頻度影響大，若無串聯電抗器抑制，易造成電容器異常及接觸器接點損壞。
九、電容器回路的保護方式 #
- 低壓回路：
- 每分路使用高啟斷容量保護熔絲。
- 非固定投入式每分路使用適當比值的串聯電抗器。
- 高壓回路：
- 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）。
- 集體型電容器：將單相電容器接成“丫”或“雙丫”結線，再檢出中性點電壓或電流變化，以操作啟閉設備。
十、安裝地點與環境建議 #
避免將電容器安裝於下列環境：
- 淋雨、滴水處
- 鐵粉、塵埃多處
- 濕度高處
- 有腐蝕性氣體處
- 結露處
- 有鹽害處
- 有振動處
- 超過-40℃～+45℃溫度範圍（如受陽光直射處）