高壓并聯電容器安裝在電網中，用于提高功率因數、維持工作電壓、增加輸變電設備的輸送能力、降低線路損耗。 但如果工作電壓過高，則會危及設備和安全運行。 引起穩態電壓升高的因素有很多，下面將進行分析。
1 穩態電壓增加
(1)當電容器裝置接入電網時，電網電壓升高。 假設上升系數為K1，其值計算如下：
ΔU≈UZM.Qc/Sd
K1=(UCG+ΔU)/UCG
ΔU為電壓上升值(kV)； Uzm為電容器裝置未投入使用時的母線電壓（kV）； Qc為連接到母線的電容器的總容量（Mvar）； Sd為電容器裝置安裝處的母線短路容量（MVA）； UCG是電容器的正常工作電壓。
例如，某220kV變電站，10kV母線短路容量為，每組串聯，裝1個6%電抗器，裝4組電容器，每組7個星形和三角形接法的特點，則：
(2)電容器組接入電抗器后，電容器端電壓升高。 假設上升系數為K2，其值計算如下：
三相電容器電路中一般不存在偶次諧波。 由于電源變壓器的一側有一個三角形結，三次諧波在這個低阻抗線圈中循環，不會流入電網。 只要電容母線上沒有諧波源，諧波就很少。 對于三次諧波，電容器組投入運行后應進行試驗驗證。
電容器組與電抗器串聯可以消除諧振，改善諧波電壓，減少合閘涌流。電容器的選擇主要根據所占比例最大的5次諧波。 假設可以通過串聯電抗器來消除諧波，即
5ωL-1/(5ωC)=0
解決辦法是電感和電容與阻抗之比為
XL=ωL=1/(52ωC)=0.04Xc。
當所有高次諧波出現時，為了消除諧波，串聯電抗器應足以使感抗值大于容抗值。 可引用信度系數1.5，則XL=1.5×0.04XC=0.06Xc。
電容器端子上的電壓：
即K2=UC/U=1.064U/U=1.064，電容端子上的電壓比母線電壓高*%。
(3) 若電容器組不裝串聯電抗器，則諧波引起的電容器端電壓升高系數為K3。 計算公式可由傅里葉級數得出。 非正弦電壓的有效值計算如下：
式中，U1為基波電壓分量的有效值； UM是M次諧波電壓分量的有效值。
假設U1的值為額定電壓UN，則五次諧波電壓U5的值為2*5%UN。
(4) 由電容器組間電容差異引起的過電壓系數K4可按如下分析計算。
對于中性點不接地的星形連接電容器組，三相電容不平衡導致中性點偏移，導致電壓升高。 為此，應盡量減少差異。 安裝前應對每個電容器的電容量進行抄錄并編號，并分為三組英語作文，電容量相差不大于5%。 對于單星形或雙星形電容器組，如果每組有兩個臂，則相應臂的電容應幾乎相等。 仔細操作后，三相電容差可小于2%。此時
K4=1+ΔC/(3C+ΔC)=0.05C/(3C+0.05C)+1=1+0.05/(3+0.05)=1.016
式中，C為各相電容值； ΔC是相位電容差。
(5)并聯電容器組運行過程中，電容器內部故障熔斷后，故障段剩余健康電容器端子所承受的電壓也會升高。 假設上升系數為K5，則可以如下分析計算。
無論電容器組采用三角形接法還是星形接法，每一相都可以由一段或多段電容器串聯到相應的電壓等級，每段由若干個電容器并聯組成。具有所需容量的電容器組。 例如，35 kV系統可以使用兩段10.5 kV電容器串聯形成星形； 66 kV系統可以使用兩節19 kV電容器或三節12.7 kV電容器串聯形成星形。
使用的電容器數量應大于允許使用的最小并聯電容器數量。 電容器最小并聯臺數計算公式如表1所示。當安全系數K不同時，應小于最大并聯臺數。 每部分并聯電容器的最大數量 Mmax 如表 2 所示。
故障區段健康電容器端子所承受的工頻過電壓計算公式如表1所示。以220 kV變電站每組4組為例
表1 升壓系數K5及最小并聯臺數計算公式
注：UGD 為故障段正常電容器端子上的電壓； M為各串聯段并聯電容的數量； P為串聯部分移除的故障電容器的數量； UCG為電容器的正常工作電壓； N為系列節數； K 為安全系數，取值0.5~0.75。
表2：K不同時每節并聯電容器的最大數量
7 800 kvar電容器，不接地雙星形接法，帶中性點不平衡電流保護。此時M=13，N=1，P=1，過電壓系數為K5。 查看表格即可了解
K5=6MN/［6MN-P。 (6N-5)]=6×13×1/[6×13×1-1×(6×1-5)]=1.013(每組)。
另外，還可根據需要投切電容器或用計算機控制有載調壓變壓器的分段開關來調節系統電壓。 由于運行時間短，法規規定為1.15Ue。 法規還規定輕載時電壓升高，即不應超過1.2~1.3Ue。 如果該值超過過流保護整定值，部分或全部電容器可自動切斷。 因此，輕載電壓的增加不包括在計算的穩態過電壓值中。
以上各項綜合過電壓系數為K=K1。 K2。 K3。 K4。 K5，若電容器組有串聯電抗，則K3=1。
由上式計算得出
K=K1。 K2。 K3。 K4。 K5=1.089×1.064×1×1.016×1.013=1.19>1.1
稍微超出標準。 為了減小三相電容差并保證符合規定，盡量選擇11kV或12kV代替10.5kV，選擇6.6kV代替6.3kV。
2 電容器組過電壓及避雷器
2.1 電弧重燃過電壓
在開關分閘過程中星形和三角形接法的特點，會形成電弧重燃過電壓。 假設開關處于最大電壓，當電流過零時電弧熄滅，電容器處于充電狀態，其電壓維持在系統電壓的最大值。 此時開關觸點間的電壓一側為電容電壓，另一側為電源電壓。 當電源達到負最大值時，觸點間電壓為電源電壓的兩倍。 如果開關彈跳或分閘緩慢且滅弧性能不好，則開關弧隙絕緣恢復速度低于恢復電壓增長速度，開關弧隙將被擊穿，然后電弧將重新點燃，其過電壓可達額定值的4.5～5倍。
2.2 避雷器的選擇
只要電源不是由架空線引入，最好采用氧化鋅避雷器作為避雷器來保護電容器。 因為當普通閥式避雷器的過電壓值低于避雷器的放電電壓時，電容器受到沖擊過電壓的充電。 當過電壓值達到避雷器放電電壓時，閥式避雷器間隙被擊穿，電容器對避雷器放電。 由于電容器和避雷器之間的阻抗很低，雷電流和電容器放電電流的合成值很大，可能損壞電容器和避雷器，所以一般避雷器不能滿足電容器的要求。 目前多采用殘壓低、電流大、時間響應快、連續運行、壽命長的氧化鋅避雷器。
2.3 電容器組斷開時的過電壓及避雷器的配置
輸入電容器組產生的合閘過電壓一般不大于額定電壓的2倍，也不像開通時那么大。 后者可以滿足通用要求。 下面分析避雷器的幾種接線情況。
(1)避雷器接在相與地之間，如圖1所示。其接法簡單，利用率高，但在某些情況下不能滿足絕緣配合要求。 例如，電弧重燃產生高頻電流，假設A相重燃，A相電源通過A相電容和中性點電容CN連接，形成振蕩電路，出現過電壓。 由于中性點電容遠小于主電容C，因此CN阻抗也會有很大的分壓。 中性點電容CN上會出現過電壓，其值可達固定值的4.5倍。 為此，需要在中性點配置氧化鋅避雷器。 如果一相接地，接地相電容將承受2/3的對地過電壓。 音相電容器的過電壓遠高于音相電容器的過電壓，且過電壓倍數不超過2倍的要求。 此外，兩相保護元件的殘壓之和不能限制相間過電壓。
圖1 避雷器相地連接圖
(2)避雷器接在相-中地之間，如圖2所示。其特點是保護元件直接并聯在電容器極之間，各相電容器的過電壓受其并聯限制。保護避雷器。 保護協調是直接的，不受其他因素的影響。 它還可以限制串聯電抗器上的過電壓。 這種接線方式的兩個中性點的連接線必須與地絕緣，否則電容器組將成為中性點接地系統。 串聯電抗連接在電容器和避雷器之間。
圖2 避雷器相-中心-地接線圖
(3)三角形接法電容器組的避雷器接法采用4個避雷器(如圖3所示)。
圖3 三角形接法電容器組避雷器連接方法
