电网无功电容补偿（精选11篇）
电网无功电容补偿 第1篇
曾有相关文献对无功补偿装置配置方法进行介绍, 如文献[5]设计了一种基于无功裕度排序和改进遗传算法的无功补偿装置优化规划方法, 可实现无功规划的可靠性和经济性;文献[6]基于无功潮流图设计了某地区电网的无功补偿装置, 提高了电网运行的经济性。然而, 文献[5]采用智能算法得到的优化结果并非完全意义的最优解, 且算法较为繁琐复杂, 不便在地区电网无功补偿电容规划中实现;文献[6]并未提出系统的无功补偿电容规划方法。由此, 本文分析了地区辐射电网无功补偿容量对网损的影响机理, 并在此基础上综合考虑无功补偿电容投资成本和网损, 建立了无功补偿电容的优化配置方法, 在满足母线电压约束条件下, 权衡网损造成的经济损失, 设计了地区电网的无功补偿容量, 提高了电网运行经济性。
1 地区放射电网无功补偿需求分析
地区放射电网接线方式如图1所示。
地区变电站包括若干较低电压等级的变电站, 本文称作子级变电站。在电网正常运行情况下地区变电站母线为平衡节点, 各子级变电站母线为PQ节点或PV节点, 而各子级变电站相互之间无电气连接, 即在地区变电站母线电压给定情况下, 单个子级变电站与地区变电站之间线路的潮流分布只与其自身负荷有关, 故可将地区放射电网划分为若干只包括地区变电站和单个子级变电站的等值网络结构, 等值网络结构如图2所示。
图2中, U0为地区变电站二次侧母线电压;Z0为连接两级变电站线路的等值阻抗;U1和U2分别为子级变电站一次侧和二次侧母线电压;ZT为子级变电站主变等值阻抗;K为变压器变比;S1为子级变电站主变一次侧功率;SL为负荷功率;XC和QC分别为电容器等值容抗和补偿容量。
当调节子级变电站主变分接头和投切电容器时, U0和SL保持不变, 则有[7]:
式中:R1和X1分别为归算至子级变电站主变二次侧的等效电阻和电抗值, R1=R0/K2+RT, X1=X0/K2+XT;U0、X1、R1和X1为常数;U2与 (PLR1+QLX1) 、K和XC分别呈单调递减、单调递减和单调递增关系。
设g (PL, QL) = (PLR1+QLX1) , 则U2可表示为
若使U2≥U2min, U2min为电压约束下限, 则要求:
式中, Max{}和Min{}分别表示求取最大值和最小值。
2 地区放射电网无功补偿优化配置方法
根据上述方法可得地区放射电网无功补偿容量满足的约束条件, 即
式中, XCmax为无功补偿最大容抗。
若XC值在0~XCmax改变, 无功补偿投资成本和其所降低的网损电量也随之改变, 下面分析如何在0~XCmax选取适当的XC, 以达到综合考虑无功补偿投资成本和网损情况下电网运行成本的最小化。
两级变电站之间线路传输无功引发的有功损耗为
式中, R1为常数, 传输无功引发的有功损耗ΔPQ大小与 (QL-QC) 2和U2相关, 在电网运行过程中, 通过合理调节变压器分接头和投切无功补偿电容可保证U2稳定在较小范围内, 因此近似考虑U2为恒定值, 则ΔPQ只与 (QL-QC) 2呈单调递增关系。统计某天QL变化如图3所示。
由图3可知, QL时序变化曲线可反应各时刻负荷节点的无功需求, 但无法为选择最优的无功补偿容量提供依据。
进行无功补偿容量规划时, 应关注无功需求的总体变化规律, 而不是关注具体的无功时序曲线。故可从QL持续变化曲线描述其变化规律, 以此为依据选择最优的无功补偿容量。
统计1 a QL持续变化曲线如图4所示, 点A表示1 a内QL超过11.15 MVA的累计时间不超过5000 h。
由图4可知, 该母线无功负荷保持不小于7.8 MVA, 所以需对其配置一定的无功补偿装置实现无功的就地平衡, 以减小传输无功引发的有功损耗。
设配置n组额定容量为Qc.o无功补偿电容器, 则无功补偿电容配置分析如图5所示。
图5中, t1和t2分别为QL超过n QC.o和 (n-1) QC.o的累计时间。此时电网传输无功引发的有功损耗ΔPQ主要包括两部分:1) 无功补偿容量不足引发的ΔPQ;2) 无功补偿容量非连续变化引发的ΔPQ。下面具体分析其大小。
配置n组额定容量为Qc.o无功补偿电容器, 部分QL大于n Qc.o, 以致不能实现无功就地平衡, 从而需由电源端供给部分无功, 传输此部分无功所引发的有功损耗为
投切电容器过程中其无功补偿容量不能连续变化 (如图5所示) , 若无功负荷在 (n-1) QC.o至n QC.o之间变化, 虽然无功补偿容量满足最大无功负荷需求, 但QL≠QC, 则由式 (4) 可知会由此引发一定无功损耗:
同理可求得无功负荷在 (i-1) QC.o至i QC.o之间变化时传输无功所引发的有功损耗, 其中1≤i≤n, 将其累加可得:
设电价为λ, 则最终线路传输无功功率导致的电量损失成本为
设单组无功补偿电容器投资成本为α, 运行年限为m, 则平均每年无功补偿电容的投资成本为
优化配置无功补偿电容的目标是使Π1与Π2之和最小, 即电网相应的总运行成本Π最小:
通过摄动无功补偿电容器配置组数n的大小, 结合式 (5) —式 (6) 可求得相应的最优配置组数。
3 算例分析
基于某地区实际电网结构及1 a的运行数据, 通过算例分析所设计的无功补偿电容优化配置方法对降低电网运行成本的有效性, 并计算该地区220 k V变电站下属子级变电站无功补偿电容的最优配置容量。该区系统接线如图6所示。
1号变电站1 a的有功负荷和无功负荷曲线分别如图7、图8所示, 2号—6号变电站有功负荷和无功负荷曲线如图9所示。电价和无功补偿电容技术经济参数如表1所示。
根据1号变电站1 a的无功负荷统计, 其无功负荷持续曲线如图10所示, QLmax为最大无功负荷。根据公式 (1) —式 (3) 求得相应的无功补偿最大容抗为+∞, 即使1号变电站母线满足电压约束条件, 也无需对其配置无功补偿电容。由此可知, 在0~QLmax可选择最优的无功补偿容量, 实现经济上最优。
在0组—28组选择无功补偿电容器配置组数, 然后绘制相应的网损电量成本Π1、平均每年无功补偿电容投资成本Π2和电网相应的总运行成本Π变化, 如图11所示。
无功补偿电容投资成本随着其配置组数的增加而线性增加, 而此时更多的无功可完成就地补偿, 减小了传输所引发的无功损耗, 因此相应的网损电量成本不断减小。当无功补偿电容器配置15组时达到了电容器投资成本和相应网损电量成本两者之间的权衡, 实现了相应总运行成本的最小化, 最小成本为2.5185万元, 此时平均每年无功补偿电容器投资成本为1.9800万元, 相应的网损电量成本为0.5385万元。
计算220 k V下属各变电站无功补偿最优配置如表2所示。
由表2可知, 变电站无功补偿电容最优配置容量随着最大无功负荷的增加而呈增大趋势, 因此电网相应的总最小成本也呈增加趋势。
4 结论
1) 基于综合考虑无功补偿电容投资成本和网损成本基础上, 提出了一种无功补偿电容的优化配置方法, 可权衡网损造成的经济损失;设计的地区电网无功补偿容量, 可降低电网相应的运行成本。
2) 随着变电站无功负荷的增加, 对其配置的最优无功补偿容量和电网相应的总最小运行成本呈增加趋势。
摘要：分析了地区放射电网无功补偿容量对网损的影响机理, 并在此基础上综合考虑无功补偿电容投资成本和网损, 建立了无功补偿电容的优化配置方法。在满足母线电压约束条件下, 依据网损造成的经济损失, 设计了地区电网无功补偿容量, 提高电网运行经济性。同时, 通过算例验证了所设计的无功补偿电容优化配置方法可行性。
关键词：地区放射电网,无功补偿,优化配置,无功负荷持续曲线,投资成本,网损
参考文献
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电网建设中的无功补偿 第2篇
1功率因数和无功功率补偿的基本概念
1.1功率因数：电网中的电气设备如电动机变压器等属于既有电感又有电阻的电感性负载，电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，相位角的余弦cosφ即是功率因数，它是有功功率与视在功率之比即cosφ＝P/S。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度及用电管理水平的一个重要指标。
1.2无功功率补偿：把具有容性功率的装置与感性负荷联接在同一电路，当容性装置释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时，容性装置却在吸收能量，能量在相互转换，感性负荷所吸收的无功功率可由容性装置输出的无功功率中得到补偿。
2无功补偿的目的与效果
2.1补偿无功功率，提高功率因数
2.2提高设备的供电能力
由P＝S·cosφ可看出，当设备的视在功率S一定时，如果功率因数cosφ提高，上式中的P也随之增大，电气设备的有功出力也就提高了。
2.3降低电网中的功率损耗和电能损失
由公式I＝P/（·U·cosφ)可知当有功功率P为定值时，负荷电流I与cosφ成反比，安装无功补偿装置后，功率因数提高，使线路中的电流减小，从而使功率损耗降低：ΔP＝I2R，降低电网中的功率损耗是安装无功补偿设备的主要目的。
2.4改善电压质量
在线路中电压损失ΔU的计算公式如下：
ΔU＝
×10
-3
式中
ΔU——线路中的电压损失
kV
P——有功功率MW
Q——无功功率Mvar
Ue——额定电压kV
R——线路总电阻Ω
XL——线路感抗Ω
由上式可见，当线路中的无功功率Q减少以后，电压损失ΔU也就减少了。
2.5减少用户电费开支，降低生产成本。
2.6减小设备容量，节省投资。
3无功补偿容量的选择
3.1按提高功率因数值确定补偿容量Q
c
Qc＝P[
]（kvar）
式中P——最大负荷月的平均有功功率kW
cosφ１cosφ2——补偿前后功率因数值
例如：某加工厂最大负荷月的平均有功功率为300kW，功率因数cosφ＝0.6，拟将功率因数提高到0.9，则所选的电容器容量为：
QC=300×[
]=300×（1．33—0．48）=255
（kvar）
3.2按提高电压值确定补偿容量QC
QC=
（kvar）
式中
ΔU——需要提高的电压值V
U——需要提高的电压值V
U2——需要达到的电压值kV
X——线路电抗Ω
3.3按感应电动机空载电流值确定补偿容量
电动机的无功补偿一般采用就地补偿方式，电容器随电动机的运行和停止投退，容量以不超过电动机空载时的无功损耗为宜，计算公式：
QC≤
Ue
I0
(kvar)
式中
Ue——电动机额定电压kV
IO——电动机空载电流可用钳形电流表测出，若粗略估算，也可用下式：
QC＝(1/4～1/2)Pn
式中
Pn——电动机额定功率kW
3.4按配电变压器容量确定补偿容量
配电变压器低压侧安装电容器时，应考虑以下原则：在轻负荷时，防止向10kV配电网倒送无功；取得最大的节能效果，根据配变容量按下式计算：
QC＝(0.10～0.15)Sn(kvar)
Sn——配变容量kVA
总之，无功补偿设备的配置，应按照“全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡”的原则，要把降损与调压相结合，以降损为主；又要把集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；同时，供电部门补偿与用户补偿相结合，以就地平衡为主，共同搞好无功补偿的配置和管理，从而取得无功补偿的最大经济效益。
[摘要]
对广大供电企业来说，用户功率因数的高低，直接关系到电力网中的功率损耗和电能损耗，关系到供电线路的电压损失和电压波动，而且关系到节约用电和整个供电区域的供电质量，这是众所周知的道理。因此，提高电力系统的功率因数，已成为电力工业中一个重要课题，而提高电力系统的功率因数，首先就要提高各用户的功率因数。文中简要集中探讨了影响电网功率因数的主要因素以及低压无功补偿的几种使用方法，以及确定无功补偿容量从而提高电力系统功率因数的一般方法。
[关键词]
功率因数
影响因素
补偿方法
容量确定
许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的“无功“并不是“无用“的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。
在功率三角形中，有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数COSφ，其计算公式为：
COSφ=P/S=P/（P2+Q2）1/2
在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。
用户功率因数的高低，对于电力系统发、供、用电设备的充分利用，有着显著的影响。适当提高用户的功率因数，不但可以充分的发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量，而且可以提高用户用电设备的工作效率和为用户本身节约电能。因此，对于全国广大供电企业、特别是对现阶段全国性的一些改造后的农村电网来说，若能有效的搞好低压补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，改善提高用户功率因数，而且能够有效地降低电能损失，减少用户电费。其社会效益及经济效益都会是非常显著的。
影响功率因数的主要因素
1.1
电感性设备和电力变压器是耗用无功功率的主要设备
大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据有关的统计，在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了60％～70％；而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60％～70％。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。电力变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10％～15％，它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。
1.2
供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大影响
当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110％时，一般无功将增加35％左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
1.3
电网频率的波动也会对异步电动机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响
综上所述，我们知道了影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此我们要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的一些实用方法，使低压网能够实现无功的就地平衡，达到降损节能的效果。
低压网的无功补偿
2.1
低压网无功补偿的一般方法
低压无功补偿我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿和跟踪补偿。下面简单介绍这三种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。
2.1.1
随机补偿
随机补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行(如大中型异步电动机)的无功消耗，以补励磁无功为主。此种方式可较好地限制农网无功峰荷。
随机补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，不会造成无功倒送，而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。
2.1.2
随器补偿
随器补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器二次侧，以无功补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配变空载无功是农网无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，从而导致电费单价的增加，不利于电费的同网同价。
随器补偿的优点：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。
2.1.3
跟踪补偿
跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4KV母线上的补偿方式。适用于100KVA以上的专用配电用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。
跟踪补偿的优点是运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。
2.2
采用适当措施，设法提高系统自然功率因数
提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资，仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率，这是一种最经济的提高功率因数的方法。下面将对提高自然功率因数的措施做一些简要的介绍。
2.2.1合理选用电动机
合理选择电动机，使其尽可能在高负荷率状态下运行。在选择电动机时，既要注意它们的机械特性，又要考虑它们的电气指标。举例说，三相异步电动机（100KW）在空载时功率因数仅为0.11，1/2负载时约为0.72，而满负载时可达0.86。所以核算负荷小于40%的感应电动机，应换以较小容量的电动机，并合理安排和调整工艺流程，改善运行方式，限制空载运转。故从节约电能和提高功率因数的观点出发，必须正确合理的选择电动机的容量。
2.2.2
提高异步电动机的检修质量
实验表明，异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动是对异步电动机无功功率的大小有很大影响。因此检修时要特别注意不使电动机的气隙增大，以免使功率因数降低。
2.2.3
采用同步电动机或异步电动机同步运行补偿
由电机原理可知，同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功取决于转子中的励磁电流大小，在欠激状态时，定子绕组向电网“吸取”无功，在过激状态时，定子绕组向电网“送出”无功。因此，只要调节电机的励磁电流，使其处于过激状态，就可以使同步电机向电网“送出”无功功率，减少电网输送给工矿企业的无功功率，从而提高了工矿企业的功率因数。异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行状态，这就是“异步电动机同步化”。因而只要调节电机的直流励磁电流，使其呈过激状态，即可以向电网输出无功，从而达到提高低压网功率因数的目的。
2.2.4
正确选择变压器容量提高运行效益
对于负载率比较低的变压器，一般采取“撤、换、并、停”等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率因数。如：对平均负荷小于30%的变压器宜从电网上断开，通过联络线提高负荷率。
通过以上一些提高加权平均功率因数和自然功率因数的叙述，或许我们已经对“功率因数”这个简单的电力术语有了更深的了解和认识。知道了功率因数的提高对电力企业的深远影响，下面我们将简单介绍对用电设备进行人工补偿的方式和对补偿容量的确定方法。
功率因数的人工补偿
功率因数是工厂电气设备使用状况和利用程度的具有代表性的重要指标，也是保证电网安全、经济运行的一项主要指标。供电企业仅仅依靠提高自然功率因数的办法已经不能满足工厂对功率因数的要求，工厂自身还需要装设补偿装置，对功率因数进行人工补偿。
3.1
静电电容器补偿
静电电容器既电力电容器。利用电容器进行补偿，具有投资省、有功功率损耗小、运行维护方便、故障范围小等优点。但当通风不良、运行温度过高时，油介质电容器易发生漏油、鼓肚、爆炸等故障。因此，建议使用粉状介质电容器。
当企业感性负载比较多时，它们从供电系统吸取的无功是滞后（负值）功率，如果用一组电容器和感性负载并联，电容需要的无功功率是超前（正值）功率，如果电容器选的合适，令Qc+Ql=0，这时企业已不需要向供电系统吸取无功功率，功率因数为1，达到最佳值。
3.1.1
电容器补偿容量的确定
电力电容器的补偿容量Qc可按下式计算：
Qc=α·Pjs（tgφ1-tgφ2）
式中
Pjs——最大有功计算负荷，KW
tgφ1、tgφ2——补偿前、后功率因数角的正切值
α——平均负荷系数，一般取0.7～1，视Pjs的计算情况而定。如果在计算时已采用了较小系数值，α可取1。
某些已进行生产的工矿企业，可由下式确定其有功电能消耗量：
Ap=Pjs·Tmax·p
(KW·H)
式中
Ap——有功电能消耗量
Pjs——有功计算负荷
Tmax·p——最大有功计算负荷年利用小时数
3.1.2
并联补偿移相电容器，应满足以下电压和容量的要求
Ue·c≥Ug·c
nQg·c≥Qc
式中
Ue·c——电容器的额定电压（KV）
Ug·c——电容器的工作电压（KV）
n——并联的电容器总数
Qg·c——电容器的工作容量（Kvar）
Qc——电容器的补偿容量（Kvar）
3.2
动态无功功率补偿
动态无功功率补偿一般应用于用电容量大、生产过程其负载急剧变化且具有重复冲击性的大型钢铁企业。这种波动频繁、急剧、幅值很大的动态无功功率，采用调相机或固定电容器进行补偿已远远满足不了要求，目前一般采用的新型动态无功功率补偿设备是静止无功补偿器。它具有稳定系统电压、改善电网运行性能、动态补偿反应迅速、调节性能优越等优点。但最明显的缺点是投资大、设备体积大、占地面积大。
3.3
分相补偿
在民用建筑中大量使用的是单相负荷，照明、空调等由于负荷变化的随机性大，容易造成三相负载的严重不平衡，尤其是住宅楼在运行中三相不平衡更为严重。由于调节补偿无功功率的采样信号取自三相中的任意一相，造成未检测的两相要么过补偿，要么欠补偿。如果过补偿，则过补偿相的电压升高，造成控制、保护元件等用电设备因过电压而损坏；如果欠补偿，则补偿相的回路电流增大，线路及断路器等设备由于电流的增加而导致发热被烧坏。这种情况下用传统的三相无功补偿方式，不但不节能，反而浪费资源，难以对系统的无功补偿进行有效补偿，补偿过程中所产生的过、欠补偿等弊端更是对整个电网的正常运行带来了严重的危害。
据有关资料介绍，某地综合楼是集商场、银行、办公、车库、宾馆为一体的一类高层建筑，总建筑面积3.2万m2。主要用电设备有空调机组、水泵、风机及照明灯具等，其中照明灯具均为单相负荷，功率因数在0.45～0.75之间。低压有功计算负荷2815KW，其中，照明用电有功负荷1086.5KW，其它负荷基本为空调、风机、水泵、电梯等三相负荷。补偿前无功功率31872Kvar，若整体功率因数补偿到0.92，需补偿1982Kvar，补偿后无功功率1200Kvar。原设计采用低压配电室并联电容器组三相集中自动补偿，工程竣工投入使用后，经常出现仪器、灯具等用电设备烧坏或不能正常使用等情况，影响正常经营和工作。经现场测试，发现低压馈线回路三相负荷不平衡，差距很大，电流差异大，最大相电流差为900A；检测母线电压，三相母线电压有的高达260V，有的低到190V。通过分析是三相电容自动补偿造成的结果。
对于三相不平衡及单相配电系统采用分相电容自动补偿是解决上述问题的一种较好的办法，其原理是通过调节无功功率参数的信号取自三相中的每一相，根据每相感性负载的大小和功率因数的高低进行相应的补偿，对其它相不产生相互影响，故不会产生欠补偿和过补偿的情况。
结束语
文中浅谈了功率因数对广大供电企业的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和社会效益，介绍了影响功率因数的主要因素以及提高功率因数的一般方法，还阐述了如何确定无功功率的补偿容量及无功功率的三种人工补偿的具体方式。
1 无功功率
在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。
有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。
无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。
无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。为了形象地说明这个问题，现举一个例子：农村修水利需要开挖土方运土，运土时用竹筐装满土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是无功功率，竹筐并不是没用，没有竹筐泥土怎么运到堤上呢?
在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。
无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在：
(1)降低发电机有功功率的输出。
(2)降低输、变电设备的供电能力。
(3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。
(4)造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。
从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。
2 功率因数
电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，通常用相位角φ的余弦cosφ来表示。cosφ称为功率因数，又叫力率。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。三相功率因数的计算公式为：
式中cosφ——功率因数；
P——有功功率，kW；
Q——无功功率,kVar；
S——视在功率,kV。A；
U——用电设备的额定电压,V；
I——用电设备的运行电流,A。
功率因数分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数。
(1)自然功率因数：是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数，或者说用电设备本身所具有的功率因数。自然功率因数的高低主要取决于用电设备的负荷性质，电阻性负荷(白炽灯、电阻炉)的功率因数较高，等于1，而电感性负荷(电动机、电焊机)的功率因数比较低，都小于1。
(2)瞬时功率因数：是指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数。瞬时功率因数是随着用电设备的类型、负荷的大小和电压的高低而时刻在变化。
(3)加权平均功率因数：是指在一定时间段内功率因数的平均值，其计算公式为：
浅析无功补偿电容器损坏问题研究 第3篇
关键词:TSC无功补偿并联谐振电抗器
中图分类号:TM5文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)06(a)-0106-01
1 引言
随着变频器等新技术设备的逐步推广和应用,电能质量问题也日益暴露并得到重视,许多提升电能质量的技术设备应运而上。晶闸管投切电容器(TSC)就是其中的一种,近年来得到了较大的发展特别是随着电力电子技术的迅速发展,晶闸管投切电容器技术更值得进一步深入研究和大力推广应用。TSC装置具有优良的动态无功功率补偿性能,特别适合于这种冲击性负荷及经常波动性负荷的电网。TSC实时无功功率动态补偿装置,对提高电网的功率因数,稳定系统电压,降低能耗起到了显著作用。但是,该装置的补偿电容器却屡屡损坏而被迫撤出使用。据了解,无功补偿装置的电容损坏问题并不罕见。但是电网是独立小电网,因此需要认真分析电网实际,找出电容器在电网中故障的根源并有的放矢的采取有效的应对措施,加速這一新技术在的推广和应用[1]。
2 工作原理
动态无功补偿装置由TSC无功补偿控制器、TSC驱动电路和TSC主电路组成。其主电路包含15组补偿电容器组,可根据电网的无功需求有级的补偿无功功率,达到提高功率因数的目的。电容器组采用的是调谐电抗电容器组三相Y接。每组的晶闸管阀采用晶闸管反并联接线方式。L1—L15为调谐电感,设置适当参数,可以抑制并联谐振。TSC-1为晶闸管驱动电路,用来产生触发脉冲,GLB为过流保护模块,通过互感器实时监测补偿电流,一旦过流将封锁TSC-1的脉冲,切除电容。FU是快速熔断器,用以保护晶闸管。如果有快熔熔断,系统将发出报警信号[2]。
3 电容损坏分析
在器件质量等因素都正常的情况下,电容器的损坏肯定是出现了过流或过压引起的,结合该电路的特点和电网的实际,该设备电容器损坏的原因应该有投切操作涌流和谐波电流谐振放大两种可能因素:
3.1 电容器的投切操作
由系统原理,晶闸管投入时有过零检测,即只有当晶闸管两端的电压接近零时才允许该晶闸管被触发,当晶闸管两端的电压过大(如大于30V),该晶闸管的触发信号被闭锁。但实际工作中,多数情况是电容电压在投入电网前不能达到理想情况。一是首次投入时电容电压为零,投入时刻只能在电源电压过零时刻。其电压变化率是整个正弦周期内的最大时刻。二是对于电网,经常出现冲击和波动负载,因为负载的突加会引起电源电压瞬间跌落震荡,突卸会引起电压的过冲震荡。三是本案采用的是Y形接法电容器组,因为三相电源的相位差异,在投切时三相之间存在时间差,就会在投入时产生较大的电压漂移,影响系统的投入切出的准确角度,其它诸如控制精度、电网电压波形畸变会引起同步检测误差,以及电磁兼容问题引起的干扰等。
3.2 谐波影响分析
3.2.1 直接影响:根据电容的阻抗特性,在n次谐波频率下的容抗仅是在基波频率下的n分之一,即频率越高,容抗越小,这样系统的谐波电流将大部分被电容电路吸收。这就大大增加了电容的负担:谐波电流叠加在电容器的基波电流上,使电容器电流的有效值增大,温升增高,甚至引起过热而降低其使用寿命或严重时直接烧毁。
3.2.2 与系统发生并联谐振:由于电网系统发电机阻抗一般固定,因此当投运不同容量的电容器时,谐振点不同,即对不同的频率谐波产生放大作用。因此在系统中,随着电容器的投运,谐波电流如果被放大很多,将大大恶化整个电网的供电质量。也容易造成恶性循环使得电容环境更加恶化。因此,必须严格控制系统参数,避开谐振放大的不利情况,保障系统稳定和安全。研究表明,电容对谐波电流的放大作用是造成电容器损坏的主要原因。
4 应对措施
4.1 针对电容投切问题,可以采取以下措施:
4.1.1 改进控制:为了使电容器投入时不引起涌流冲击,必须选准晶闸管触发的时刻,即保证晶闸管导通时电网电压与电容器残压大小相等、极性一致,这就要预先测知电容器残压,为解决这一问题,可考虑以下方案:一是加放电电阻。二是电容器预充电。三是主电路采用晶闸管与二极管反并联方式。
4.1.2 串联电抗器,串联电抗器可以明显的降低电容器的投切涌流,随着电抗器的增大,涌流会明显下降但有饱和趋势,即电抗增大到一定值后,涌流下降不再明显。而且,随着电抗器的增大,对电容的耐压要求升高。电容的耐压等级应该按系统基波电压值、电抗器分压值和谐波在电容器上产生的电压值三者之和考虑。
4.2 针对谐波谐振问题,可以采取以下措施
4.2.1 串联电抗器是抑制谐波放大的有效措施。电网系统阻抗是基本不变的,改变串联电抗器的阻抗,就会引起并联谐振频率的变化,如果参数配合适当,就可以在谐波频率处避免谐振,同样,电容对谐波电流的放大作用也会得到抑制。由放大的原理分析可见,并联电容器之所以能够引起谐波放大,是因为电容器支路在谐波频率范围内呈现出容性,若通过选择电抗值使电容器支路在最低次谐波频率下呈现出感性,就可消除谐波放大。
4.2.2 配合使用滤波器。针对系统存在的谐波成分,在谐波源处加装滤波器,滤波器可以是无源滤波器(LC)也可以是有源滤波器(APF)。
4.2.3 降低谐波源的谐波含量。在谐波源上采取措施,最大限度地抑制谐波的产生,以提高电网供电质量,节省因抑制谐波影响而支出的成本。
4.2.4 采用可调电抗器。考虑可以采用基于正交磁化原理的可调电抗器作为电容支路的串联电抗器,当电容器电流出现谐振放大时,通过在线调节电抗器的参数,使得电容支路偏离谐振频率,从而使电容器的电流不超过其允许值。
5 结语
(1)TSC系统的电容器损坏原因,不外乎投切操作引起的过压过流和谐波电流引起的电容器并联谐振放大。其中,谐振放大是主要的。因此在系统设计选择参数时必须予以重视。
(2)电容电感的参数选择对于系统的安全和稳定至关紧要,特别是电感的参数,必须保证既要达到抑制涌流和谐波放大的作用。又要顾及补偿效果,减少其对补偿系统容抗的降低程度。同时,器件的质量和稳定性也不容忽视。
(3)要彻底解决问题,还要对系统地谐波源进行治理,包括科学设计,合理配置,电磁兼容等,最大限度的抑制谐波的产生,减少系统的谐波问题。
参考文献
[1]王兆安,杨君,刘进军等.谐波抑制和无功功率补偿[M].机械工业出版社,1998.
电网无功电容补偿 第4篇
将电容器分成容量相等的两组对称星形电容器组, 每组每相均由N段 (节) 串联, 每节中有M台电容器并联, 在两个中性点安装1台低变比的是民流互感器TA, 如图1所示的接线。
在无故障的正常情况下, 三相抗平衡, 中性点①、②间电压差为零, 中性线没有电流通过[4]。如果某组发生故障或故障电容器被切除后, 该组中性点电位位移, 中性线流过电流使继电器动作。
2 中性线不平衡动作电流计算
电容器组三相容量对称且分配均匀, 中性点连线无电流流过, 如图2所示, ①、②两点电位相等。若某一节电容器中有K台电容器因故障被切除, 如图3所示。
设一臂 (每组每相) 中有N节串联 (图3中N=2) , 每节有M台并联, 令Ze为每臂的正常时的阻抗, 正常运行时每臂中的电流
A相 (两个臂并联) 的额定电流为
每臂中的额定阻抗为
故障臂的阻抗为
其中, Xe为单台电容器容抗值。
非故障每相 (两个臂并联) 的导纳为
若故障相为A相, 则其导纳为
B、C相导纳为
因此, 电容器组中性点位移电压为
将YA、YB、YC代入得
将式 (2) 代入式 (1) , 并将Ze、Zg和IeA代入, 化简后得出故障切除K台电容器后中性线流过的电流为
其中IeA为额定相电流, Ie为单台电容器额定电流。
保护装置整定值按故障切除K台电容器后中性线流过的电流整定并具有一定的灵敏度, 即
式 (3) 中Km为灵敏度系数;nTA为中性线电流互感器变化。
按式 (3) 整定后, 还须校验保护整定值。
Idz≥KkIobp。
式中Iobp正常运行时中性线流过的不平衡电流;Kk为可靠系数, 取1.2。
例 电容器规格为
解 依题意知每组星形每相中M=5, N=1,
当故障切除1台电容器时, 中性线流过的电流
整定值为
校验保护整定值
因为
所以正常运行时保护装置不会误动作, 时限为零秒。
3 结束语
综上分析研究计算, 双星形接线零流平衡保护装置计算简单易行, 但这种方式也有缺点, 除接线构架比较复杂, 占地面积大外, 还有以下两种情况导致继电器保护误动作或拒动。
(1) 同相中各支路损坏的电容器同时对称损坏时, 中性点间不平衡电流为零或更小, 而故障相的端电压有可能超过允许的最高电压, 此时零流保护应动作而拒动作, 但这种概率是很小的。
(2) 温度不均造成电容的不平衡度超过标准时, 可能使灵敏度较高的执行继电器误动作, 在整个计算和运行中若采取措施, 误动作是可以防止的。
参考文献
[1]宋平, 周成.最佳无功补偿容量的确定.同煤科技, 2000; (1) :19—20
[2]Grover F W.Inductance calculations.Princeton NJ:Van Nostrand, 1946
[3]吴皓驹.大容量移动变电站二次侧短路电流的计算.煤矿机电, 2007; (6) :16—18
电网无功电容补偿 第5篇
关键词:低压并联电容器;无功补偿;技术;经济性
中图分类号:TM92文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)14-0029-02
无功功率是维持电力系统正常运行最主要的一个因素。搞好电力系统的无功平衡,提高负荷的功率因数,可以减少线路和变压器中的有功功率损耗和其他电能损耗,从而提高电能质量,降低电能损耗,并保证了电力系统的稳定运行和用户的供电质量。
1无功补偿的作用
1.1提高变配电设备利用率,减少投资费用
对低功率因数的负荷进行无功补偿,接入并联电容器,由于无功电流得到补偿,使得负荷电流减少(如图1)。
由于功率因数提高而使变配电设备减少的容量(kVA)可用公式1计算:
ΔS=P/ COSφ1-P/ COSφ2
=P×(COSφ2-COSφ1)/(COSφ2×COSφ1)
(1)
式中:
ΔS——减少的设备容量;
P——负荷有功功率;
COSφ1——补偿前负荷功率因数;
COSφ2——补偿后负荷功率因数。
如1 000 kW的负荷容量,补偿前功率因数为0.7,从公式1中可计算出当功率因数补偿到0.95时,为该负荷输电的变配电设备容量可减少376 kVA,对于新建项目可以减少投资费用(变配电设备容量减少376 kVA,可减少基本电费的支出),经济效益明显。
1.2降低电网中的功率损耗
当负荷的功率因数从1降到COSφ时,电网中的功率损耗将增加的百分数如式2,详细功率因数降低与功率损耗增加的百分数如表1:
δp(%)=(1/COS2φ-1)×100%(2)
1.3减少了线路的压降
由于功率因数的提高,线路传送电流小了,系统的线路电压损失相应减小,有利于改善末端的电能质量。
1.4提高功率因数及相应地减少电费
根据国家水利电力部国家物价局1983年颁布的《功率因数调整电费办法》规定三种功率因数标准值,相应地减少电费:
①功率因数标准0.90,适用于160 kVA以上的高压供电工业用户、装有带负荷调整电压装置的高压供电电力用户和3200 kVA及以上的高压供电电力排灌站(具体调整率见表2)。
②功率因数标准0.85,适用于100 kVA(kW)及以上的其他工业用户,100 kVA(kW)及以上的非工业用户和100 kVA(kW)及以上的电力排灌站(具体调整率见表2)。
③功率因数标准0.80,适用于100 kVA(kW)及以上的农业用户和趸售用户(具体调整率见表2)。
2低压并联电容器无功补偿的种类
2.1集中补偿
在低压配电所内配置若干组电容器接在配电母线上,补偿供电范围内的无功功率,如图2所示。
2.2就地补偿
将补偿电容器安装于用电负荷附近,或直接并联于用电设备上,如图3所示。
就地补偿分为两种:一是分散就地补偿,电容器接在低压配电装置或动力箱的母线上,对附近的用电设备进行无功补偿,如图3a所示。二是单独就地补偿,将电容器直接接在用电设备端子上或保护设备末端,一般不需要电容器用的操作保护设备,如图3b所示。
2.3就地补偿与集中补偿节能比较(见表3)
3电容补偿在技术上应注意的问题
①防止涌流。在电容器投入时,一般情况下伴随着很大的涌流,在IEC出版物831电容器篇中电容器投入涌流的计算公式如下:
式中:
Is——电容器投入时的涌流(A);
In——电容器额定电流(A);
S——安装电容器处的短路功率(MVA);
Q——电容器容量(Mvar)。
在低压电容器回路中,可采用以下方法限制:一是串联电抗器;二是加大投切电容器的容量;三是采用专用电容器投切的接触器。
②防止系统谐波的影响。由于电容器回路是一个LC电路,对于某些谐波容易产生谐振,造成谐波放大,使电流增加和电压升高。为此可采用串联一定感抗值的电抗器以避免谐振,如以电抗器的百分比为K,当电网中5次谐波较高,而3次谐波不太高时,K宜采用4.5%;如中3次谐波较高时,K宜采用12%,当电网中谐波不高时,K宜采用0.5%。
③防止产生自励。采用电容器就地补偿电动机无功功率,电容器直接并联在电动机上,切断电源后,电动机在惯性作用下继续运行,此时电容器的放电电流成为励磁电流。如果补偿电容器的容量过大,就可使电动机的磁场得到自励而产生电压,电动机即运行于发电状态,所以补偿容量小于电动机空载容量就可以避免,一般取0.9倍就没关系。
QC=0.9×3UI0 (4)
式中:
Qc——为补偿电容器容量
U——为系统电压
I0——为电动机空载电流
4电容补偿控制的选择及补偿容量的确定
4.1电容器组投切方式的选择
电容器组投切方式分手动和自动两种。对于补偿低压基本无功及常年稳定的高压电容器组,宜采用手动投切;为避免过补偿或轻载时电压过高,易造成设备损坏的,宜采用自动投切。高、低压补偿效果相同时,宜采用低压自动补偿装置。
4.2电容器补偿容量的确定
先进行负荷计算,确定有功功率P和无功功率Q,补偿前自然功率因数为cosφ1,要补偿到的功率因数为cosφ2,则:
QC=P(tgφ1-tgφ2)(5)
式中:
Qc——补偿电容器容量
P——负荷有功功率
COSφ1——补偿前负荷功率因数
COSφ2——补偿后负荷功率因数
确定无功补偿容量时,还应注意以下三点:①在轻负荷时要避免过补偿,倒送无功造成功率损耗增加,也是不经济的。②功率因数越高,每千乏补偿容量减少损耗的作用将变小,通常情况下,将功率因数提高到0.95就是合理补偿。③就地补偿电容器容量选择的主要参数是励磁电流,因为不使电容器造成自励是选用电容器容量的必要条件,可用公式4计算。
5结 语
采用无功补偿可以提高功率因数,是一项投资少,收效快的节能措施。并联补偿电容器原理简单、使用方便、运行经济,还可以分组投切保证电压合格率和合理的功率因数。我国很多地区配电网和农网平均功率因数偏低,通过采用补偿电容器进行合理的补偿,一定能够提高供电质量并取得明显的经济效益。
参考文献:
[1] 电力工业部综合管理司.用电检查技术标准汇编[M].北京:中国电力出版社,2000.
[2] 电力工业部综合管理司.用电检查法规汇编[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,1998.
浅谈无功电容补偿及其应用 第6篇
关键词：无功电容补偿,研究分析,应用探究,电容器
在最近的几年之中随着我国的国民经济不断向前稳定的发展, 电力行业的建设也进入到了一个崭新的阶段之中, 在当前的工作趋势之下电网的建设事业呈现出了崭新的姿态, 并且整个电力负荷的迅速增强, 也使得企业的建设难度不断增加, 工作的标准在不断提升。在当前工作环境之下, 电网之中出现了较为严重的功率不均衡的现象, 进而导致出现了大量的无功功率, 所以在今后的工作之中为了进一步的增强电网的运作效益, 提升电力供应的质量还应当全面的减少电力输送过程之中出现的损耗情况, 不断的增强电力输送的质量和容量, 并且开展积极的无功功率补偿项目, 以更好的实现对相关工作的改革和发展。
1 无功电容补偿的概念分析
明确无功电容补偿的基本概念和主要的特征是开展工作的基础性环节, 同时也是后续相关项目持续改进的关键点, 在当前的工作趋势之下电网的建设事业呈现出了崭新的姿态。所以在实践之中还应当重点的对无功电容补偿基本概念和核心的思想等进行研究, 以更好的实现工作的发展。交流电在通过纯电阻时, 电能都转化成了热能, 而在通过纯容性或纯感性负载时, 并不做功, 当然实际负载不可能为纯容性或纯感性负载, 一般都是混合性负载, 这样在电流通过它们时, 就有部分电能不做功, 就是无功功率。此时的功率因数小于1, 为了提高电能的利用率, 就要进行无功功率补偿。电网中的电力负荷如电动机、变压器等大部分属于感性负载, 在运行过程中需要向这些设备提供相应的无功功率, 减少无功功率在电网中的流动, 降低输电线路因输送无功功率造成的电能损耗, 改善电网的运行条件, 这种做法称为无功补偿。
2 无功电容补偿原理
明确无功电容补偿的运行原理以及运行过程之中需要重点控制的相关内容对于工作的发展和改革创新有着关键性的影响。所以需要加以重点的关注。无功功率补偿的基本原理是:把具有容性功率负荷的装置和感性功率负荷的装置并联接在同一电路中, 当容性负荷释放能量时, 感性负荷吸收能量。而感性负荷释放能量时, 容性负荷却在吸收能量, 能量在两种负荷之间互相交换, 这样感性负荷吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿, 这就是无功功率补偿的基本原理。
3 无功电容补偿应用
根据上文针对我国当前无功电容补偿的基本现状和核心的观念等进行集中性的研究, 可以明确工作开展过程之中需要注重的问题和难点。下文将针对无功电容补偿在实践之中的应用状况等进行全面的探析, 以更好的实现工作的创新和难点的改进。
3.1 无功电容补偿方式
整个电力负荷的迅速增强, 也使得企业的建设难度不断增加, 在今后的工作之中为了进一步的增强电网的运作效益, 以更好的实现对相关工作的改革和发展。个别补偿就是对单台用电设备所需的无功就近补偿的办法, 把电容器直接接到单台用电设备的同一个电气回路, 用一个开关控制, 同时投运或断开。这种补偿方法效果好, 电容器靠近用电设备, 就地平衡无功电流, 可避免无负荷时的过补偿, 使电压质量得到保证。分散补偿是将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路的出线上, 它可与部分用电负荷同时投入或切除。在当前工作环境之下, 电网之中出现了较为严重的功率不均衡的现象, 所以在今后的运行和时间控制过程之中还应当全面的减少电力输送过程之中出现的损耗情况, 并且开展积极的无功功率补偿项目, 更好的促进工作的创新与改革。无功电容补偿是今后发展的核心方向, 注重对技术的改进是工作的关键项目之一, 所以还应当加以细致的研究。
3.2 无功电容补偿安全应用分析
无功电容补偿安全应用是实践工作之中需要重点关注的一项内容。在实践之中首先应当加强电压的控制, 在运行之中由于存在有电压的调整以及倒闸操作等等项目, 再加上负荷的变化, 所以相关因素的共同作用可能会导致电力系统内部出现严重的波动情况, 甚至会产生过电压, 所以在这样的状况之下还应当加强对电容器无功电容补偿的安全控制, 为了进一步的增强电网的运作效益, 避免出现不良情况。其次还应当注意的是允许运行电流的控制, 无功电容补偿在实践的应用过程之中需要将电流稳定的控制在一定的范围之内, 需要注意的是无功电容补偿三相电流差应当很好的控制百分之五以内, 这一点对于无功电容补偿安全稳定的运行和相关应用效果有着重大且深远的意义。电容器组禁止带电重合闸, 主要是因为电容器放电需要一定的时间, 当电容器组的开关跳闸后, 如果马上重合闸, 电容器是来不及放电的, 在电容器中就可能残存着与重合闸电压极性相反的电荷, 这将使合闸瞬间产生很大的冲击电流, 从而造成电容器外壳膨胀、喷油甚至爆炸。所以, 电容器再次合闸时, 必须通过放电装置随即进行放电, 待电荷消失后再合闸, 电容器组再次合闸时, 必须在断开三分钟之后进行。
结束语
总的来讲, 无功电容补偿是当前电网建设事业之中的核心环节, 所以还应当以健全的观念和完善的理念不断地促进工作的发展, 正如上文所分析到的, 在最近的几年之中随着我国的国民经济不断向前稳定的发展, 电力行业的建设也进入到了一个崭新的阶段之中, 在当前的工作趋势之下电网的建设事业呈现出了崭新的姿态, 综上所述, 根据对当前现代化的电网运作过程之中无功电容补偿的基本概念和核心的观念等进行系统化的研究, 从实际的角度着手对工作的开展方式以及开展过程之中需要注重的理念原则等进行了集中性的研究, 旨在以此为基础更好的实现工作的发展, 更好的实现相关项目的创新与改革。
参考文献
[1]赵小皓, 冯晓云, 王利军.电力电子系统的无功功率补偿与谐波抑制研究[J].铁道机车车辆, 2007 (6) .
[2]刘玉冰.关于电力电子技术与谐波抑制、无功功率补偿技术的研究[J].科技广场, 2007 (7) .
[3]李小青, 陈国柱.基于3次谐波无源注入法的谐波抑制技术当前现代化的电网运作过程之中无功电容补偿的基本概念[J].电力系统自动化, 2007 (14) .
电容器无功功率补偿的应用 第7篇
关键词：电容器无功功率补偿
0 引言
连接到电网中的大多数电器不仅需要有功功率, 还需要一定的无功功率, 电机和变压器中的磁场靠无功电流维持, 输电线中的电感也消耗无功, 电抗器、荧光灯等所有感性电路全部需要一定的无功功率。为减少电力输送中的损耗, 提高电力输送的容量和质量, 必须进行无功功率的补偿。
1 电力电容器的补偿功能
经电业部门调查, 农网和城网输送功率潮流的功率因数大都在0.65-0.8左右, 企业内部的配电网潮流的功率因数在0.65-0.7左右。低压用电设备由于动力设备实际作功比额定功率小及家用电器的作功特性, 所以其自然功率因数大都偏低。供电系统除供给有功功率外, 还供给大量无功功率, 以至发电设备输送电能至配电设备不能有效利用。供电系统除供给有功功率外, 还供给大量无功功率, 以至发电设备输送电能至配电设备不能有效利用。当功率因数偏低时, 将造成下列不良影响:降低了发电设备的有功功率及发电设备效率, 提高了发电成本。电容器在原理上相当于产生容性无功电流的发电机。将它连接到需要无功的补偿装置或设备上, 变压器和输出线的负荷降低, 从而输出有功能力增加。
变配电设备的供电能力。在输出一定有功功率的情况下, 供电系统的损耗降低。比较起来电容器是减轻变压器、供电系统和工业配电负荷的最简便、最经济的方法。使电网损耗增加 (电网线路中的电能损失与功率因数值的平方成反比) 功率因数愈低, 线路中的电压损失也愈大, 使用电设备的运行条件恶化。由此可见, 提高功率因数对整个电力系统的经济运行有着重大意义, 电容器作为电力系统的无功补偿势在必行。
2 自愈式低压并联电力电容器的结构特点
多年来, 低压侧的无功补偿, 大量采用油浸纸介电容器。这种电容器体积大、损耗高、成本高, 而且爆炸、鼓肚、漏油现象严重, 已远远不能适应电网发展的要求。
近年来发展起来的自愈式低压并联电力电容器, 是以电工级的聚丙烯膜为介质, 单面蒸镀一层金属膜为极板, 采用无感卷绕法形成元件, 在其两端面喷涂金属, 将极板引出作为电极。电容器应当有放电器件, 当电容器从电源脱开后, 它能在规定的时间内把电容器上剩余电压降低到零, 以保证维护人员的人身安全和防止重复投切时电压叠加造成电容器过电压。自愈式低压并联电力电容器尽管有自愈功能, 比较安全可靠, 但仍存在自愈失败的情况, 造成元件绝缘水平降低, 甚至短接, 产生鼓肚、爆裂等个别情况。
2.1 压差防爆装置当电容器的某一元件绝缘程度下降时, 必然
产生超常热量, 内压增大, 使电容器外壳变形, 膨胀, 机械位移把防爆片 (线) 拉断。由于电源通过防爆片与电容器元件相接, 防爆片断开等于电源脱开, 防爆效果决定于防爆片的设计、安装位置和电容器的密封性等。线路电压损失与线路电流成正比, 提高功率因数减少线路无功电流, 也就减少了线路电量损失, 对于波动大和冲击性负荷无功动补装置做自动跟踪投切可以显著抑制电压闪变, 对于谐波源负荷, 选用抗谐波动态装置, 可使公用母线电压正弦波形崎变率达到国家标准;对于不平衡负荷选用分相补偿的动补装置, 则可使负序电压改善到达到电网负序电压国家标准。
2.2 安全膜把金属化薄膜蒸镀成网状结构, 即把电容器元件的
容量划分成相当数量的小电容的并联。每个小电容蒸镀成具有电流保险的结构, 在电容器元件的某一个小电容电弱处自愈失败时, 该小电容电流保险熔断, 推出运行, 而整个元件容量下降甚微。
2.3 温度电流型保险电容器由多个电容器元件组合而成, 如果
每个元件设置温度电流保险器件, 当某一个元件由于自愈失败时绝缘下降, 甚至短接时, 会产生过热电流, 促成温度电流保险动作, 该元件即刻退出运行, 而整台电容器仍可继续正常运行, 只是电容量有少量下降而已。防爆预防措施是必要的, 最重要的是提高电容器元件的可靠性。一般厂家都非常重视材料的选择和工艺条件的控制。缺乏优良的原材料和严格的工艺控制, 是生产不出优良的成品电容器的。
金属化膜是电容器生产的关键原材料。目前一般生产自愈式低压并联电力电容器使用Al金属化聚丙烯膜、Zn-Al (或Ag-Zn) 聚丙烯金属化膜。
3 铝金属化膜和锌铝金属化膜的区别
在镀膜技术中, 因铝膜生产成本低, 对环境的适应性强, 常温常湿自然条件下, 可以存放较长时间而保持导电性不变, 自愈性能较好, 便于保管和操作, 因而得到广泛应用。金属化电容器最突出的一个特点是具有良好的自愈性, 就是说当其介质的电弱处被击穿后, 由于短路产生的高能量使击穿附近的金属镀层迅速逸散形成空白区, 重新恢复绝缘。这一特性要求金属化膜具有较薄的镀层。但在金属化的电容器中, 金属镀层是作为极板使用的, 从金属导电原理出发, 又要求金属镀层越厚越好, 这样电容器才能承受大电流的冲击。其喷金材料只能是Al、Zn或其合金, 不同种类的金属在电场的作用下, 接触面的电化学腐蚀是存在的, 加上镀层, 喷金面接触不良, 造成耐电流冲击能力差。同时铝膜电容器在运行中由于热电效应, 镀层极易腐蚀脱落, 导致容量下降, 损耗增大、发热等。蒸镀采用边缘加厚技术, 极板部分方阻比较大, 喷金接触部分方阻小, 这就解决了自愈性和抗大电流冲击的矛盾。而喷金材料采用和极板相同的Zn, 不存在电化学腐蚀现象。真空镀膜的损伤程度也小。因而Zn-Al金属化膜电容器的性能稳定, 具有容量下降率小, 耐冲击能力强, 使用寿命长等特性。但是Zn-Al膜允许在空气中暴露的时间短, 镀层容易氧化, 工艺要求比较严格, 处理不当, 会在电热的作用下, 损耗增大, 影响其使用寿命。
4 电容器的质量
合格的自愈式低压并联电力电容器应当符合GB12747-91标准, 出厂前对电容器元件都经过检验、筛选, 合格的元件才允许组装电容器。整台电容器的容量、损耗、耐压和绝缘等主要指标都经过测试, 外观经过检查合格后才允许出厂。
5 使用注意事项
无功补偿装置安装后, 试运行过程中, 要对系统进行检测, 发现过电压、过电流、振荡、谐波等要及时采取措施, 这对于电容器的正常运行是非常必要的。值得一提的是, 一般用户往往忽视使用说明书, 使用注意事项安装时要仔细领会、照办。大家知道, 电容器的阻抗是和频率成反比。随着频率的增高, 损耗也增大。对于电路中的谐波和涌流要采取措施加以限制。电容器总是要产生热量的, 要特别注意通风冷却。无功补偿装置安装后, 试运行过程中, 要对系统进行检测, 发现过电压、过电流、振荡、谐波等要及时采取措施, 这对于电容器的正常运行是非常必要的。
6 推广应用
无功功率自动补偿的先进性和实用性, 通过实践证明, 该装置能频繁快速投切、消除无功反送、提高配电设备的利用率、大幅度改善用户的功率因数、节省用户的扩容投资和电费的支出、显著改善配电质量, 达到高效节能的效果;符合国家的节能政策, 创造良好的社会效益和经济效益。
参考文献
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[2]赵希正.中国电力负荷特性分析与预测[M].北京:中国电力出版社.2002.
电容无功补偿在泵站中的应用 第8篇
东雷抽黄灌区从2009年开始, 在东洼三级站和北棘茨四级泵站工程中试用10 k V高压电容自动补偿装置。经过近2年来的使用, 证明补偿后功率因数达到0.95以上, 自动化水平高, 补偿效果满意。现结合北棘茨泵站改造工程使用情况, 就高压电容集中自动补偿装置有关技术问题进行简单介绍。
1 补偿容量的确定
要想得到理想的补偿效果, 首先要确定合理的补偿实施方案, 准确计算需要补偿的容量。泵站主要负荷:电动机Y4504-6, 355 k W, cosα=0.83, 2台;电动机Y5004-6, 710 k W, cosα=0.84, 4台。设计目标:功率因素提高至0.95。
根据《工业与民用配电设计手册》补偿容量计算公式, 按下列 (1) 式确定:
式中, Qc为补偿容量, Pc为计算有功率, tgθ1、tgθ2分别为补偿前、后计算负荷功率因素的正切值。则有:
因此, 选用TBBZ-12 (450*2+300*1) 型电容器柜。
校验补偿后的功率因素根据《工业与民用配电设计手册》补偿容量计算公式按下列 (2) 式确定:
单台设备就地补偿法就是针对单台设备在当地进行补偿, 其优点是从设备需求点补偿, 深入到需求补偿第一位置, 补偿范围大。其缺点是确定补偿容量困难, 既不能过补偿, 又必须保证电路不得发生LC谐振和避免发生自激现象。在计算无功电流时, 无功电流主要成分是由电机励磁电流I0、满负荷运行时的无功电流增量ID1、欠载运行时的无功电流增量ID2等组成的。因为随着电动机运行状态的变化, 上述各参数都在不停地变化, 动态变量变化因素太多, 很难确定准确地无功补偿需求量。不同的生产设备在选配电动机时的启动容量裕度各不相同, 因此, 在设备运行中其电动机的饱和程度各不相同, 其欠载运行的无功电流增量ID2各不相同;同时电动机的实际工作状态随时变化, 如水泵电机随着进水水位、出水水位的变化电动机负载率随时都在变化, 以致无法确定准确的工况。而单台设备就地补偿法在补偿容量确定后, 是以固定不变的补偿容量, 去平衡随时浮动变化的动态工况, 就很难得到满意的高精度补偿效果。
此外在单台补偿的电容器装置中, 补偿电容器是与主机一对一固定配套安装的, 随着主机的运行补偿电容器同时投入运行, 当主机停止运行时补偿电容也一起被切除, 各机组之间的电容器相互独立不能互补, 电容器得不到充分利用, 增加了设备投资。
如果采用成组设备集中自动补偿法, 则补偿容量可根据当时整体运行工况需要, 自动投入所需容量, 可以达到比较高的补偿精度。随着补偿设备的步长越短则补偿精度越高, 如果步长为无级变化, 则功率因数从理论上讲可以精确到1, 这将为高精度准确补偿打下基础。而且任何一台电机工作时, 补偿电容器均可根据线路总体需要投入运行, 使每组补偿电容器得到充分利用。
此次改造结合泵站运行方式, 通常开2台水泵, 因而选用450 k V电容器2组、300 k V电容器1组、则选择TBBZ-12 (450+450+300) 型10 k V电容器, 采用集中自动补偿控制器, 根据机组运行需求自动进行补偿。
2 运行中应注意的问题
高压电容器自动补偿装置的保护和控制, 除常规的保护和控制外, 还有一些特殊的需要注意的问题。在实际工程中遇到的一些在保护系统设计和调试过程中容易忽略的问题, 一并在此作简单介绍。在实际工程中, 根据电动机数量, 采用2步控制投入。保护系统除过电压、过电流等常规保护外, 必须注意采用完善的三相保护, 避免因单相故障造成的保护失灵和故障扩大。合理配置限制涌流的电抗器, 严格防止电磁谐振现象造成的破坏。
另外保护系统必须注意补偿电容器在自动投入时, 电容器上出现的电压叠加问题, 当一组电容器退出运行后, 在再投入前, 必须保证其充分放电后再投入运行。保证其在再投入时其上的残余电压值降低到允许的电压范围以内, 避免由于再投入时残余电压与额定电压的叠加造成电容器上的过电压损坏。控制系统中, 特别需要注意的是工作电源、信号电源等检测量的相位的正确配置。正确的向量配置是设备调试能顺利进行的有力保证和最起码的要求, 否则会给调试工作带来不必要的麻烦和增加许多不必要的工作量, 以至于有时可能会调试不出符合正常运行标准的工作程序。
3 结语
现在电力系统使用的补偿方式, 大多数都是有级补偿, 其缺点是补偿呈阶梯状, 精度较差。为了提高补偿效果, 最理想的补偿方式是实现微机调控的无级自动补偿方式, 它可以根据需要使补偿后的功率因数达到最理想的精度, 但是由于其技术含量高, 投资费用也相对高, 还要求较高的管理维护水平, 普及缓慢。综上所述, 电容补偿的方式, 可根据工程具体情况进行选择。在补偿精度满足要求前提下优先选择工程造价低、运行管理可靠、维修方便的设备。那么, 采用不等容量配置的分级自动补偿方式就是经济合理和可行的方案之一。
参考文献
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低压电容器无功补偿技术探讨 第9篇
1 低压电容器无功补偿技术
低压电容器无功补偿技术解决了电网系统运行中的无功功率问题, 提高了电网系统的运行水平。从无功补偿方式和无功补偿应用两个方面分析了低压电容器中的无功补偿技术。
1.1 无功补偿方式
低压电容无功补偿的方式可以分为2类: (1) 就地补偿。此类无功补偿方式采用并联的连接方式, 低压电容器并联接入用电设备的线路中, 以控制就近的运行电荷, 提供功率补偿, 通过控制用电设备保障电能的优质性; (2) 集中补偿。集中补偿与就地补偿存在明显的不同点, 低压电容器需要接在电网的母线系统内, 在电网供电的范围内完成无功补偿, 体现了集中式的补偿特点, 但无法提供大面积的无功补偿。
1.2 无功补偿应用
低压电容器无功补偿技术的应用补偿了电网系统内的功率因数, 避免了低功率或无功率对电网系统的影响。无功补偿应用的基本公式为:
式 (1) 中:S为减少容量;P为有功功率;cosφ1为无功补偿前的功率因数;cosφ2为无功补偿后的功率因数。
通过公式 (1) 可计算出电网设备无功补偿后的功率。根据计算结果可控制低压电容器的无功补偿, 最大化地实现电网效益。
低压电容器无功补偿技术的作用可分为以下3方面: (1) 减少电能的损耗, 补偿电能传输过程中的无功功率, 最大化地输出电能, 促使低压电容器无功补偿技术满足长距离运输的需求。 (2) 维持电网系统的可靠性。低压电容器在无功补偿的作用下, 能主动调节电网系统内的电压值, 避免电压波动的幅度过大。 (3) 提高运行功率。由于电端的功率不同, 会导致电费中产生潜在的补偿费用, 低压电容器无功补偿能规范电网的运行方式, 防止功率大幅度变化, 维持稳定的运行功率。
2 低压电容器无功补偿技术的要求
低压电容器无功补偿技术的要求有以下4点: (1) 维持低压电容器中的等量关系, 严格控制低压电容器的无功补偿应用, 促使其符合电网功率控制的需求; (2) 控制低压电容器的额定状态, 保障电容器的参数变化能维持在额定范围内; (3) 优化低压电容器的性能, 从而满足无功补偿技术的运行需要; (4) 规范电荷合闸, 防止电容器运行中存有残余的电荷, 提高合闸效率, 从而保障无功补偿技术的规范性和无功补偿的实践性。
3 低压电容器无功补偿技术的控制
在低压电容器无功补偿技术的应用中, 需要注意几点内容的控制, 促使低压电容无功补偿技术符合基本要求, 优化电网系统的运行环境。
3.1 规避谐波危害
在低压电容无功补偿技术的应用中, 提高了谐波危害的概率, 进而引发谐振现象, 逐步放大电网线路中的谐波, 最终破坏电网系统的完整性。在低压电容器无功补偿的过程中, 应注重谐波危害的规避, 可在线路中加装电抗器, 辅助低压电容器的运行, 并将电抗器串联接入线路内, 即可控制谐波现象。电抗器应占有4.5%的比例, 如果低压电容器无功补偿中的谐波不强烈, 比例可控制在0.5%, 从而完善低压电容器无功补偿在电网中的应用。
3.2 控制涌流
涌流随着低压电容器无功补偿技术的应用而出现, 电容器涌流的计算方式为:
式 (2) 中:Is为投入涌流;In为额定电流;S为短路功率;Q为电容器容量。
结合公式 (2) 计算, 涌流控制的方法为:接入电抗器;电容器接入时实行接触性控制;控制投切容量。由于涌流对低压电容器的影响较大, 所以, 在无功补偿技术应用中, 应强化涌流控制的措施, 消除电容器中的涌流影响, 进而提高低压电容器无功补偿技术的应用效率。
3.3 预防励磁电流
在低压电容器无功补偿的过程中, 电容器易在惯性的状态下保持运行状态, 进而引发励磁电流。如果电容量较大, 则励磁电流的控制难度会增加, 导致低压电容器无功补偿达不到电网的需求, 进而造成电容器处于空载状态。此时, 在励磁电流的干扰下, 空载容量会大幅度提升, 不利于电网系统的安全运行。因此, 预防低压电容器无功补偿中的励磁电流时, 应控制补偿容量不超过电动机的容量, 具体应以空载容量为主。一般补偿容量为电动机的1/10, 可根据如下公式确定具体容量:
式 (3) 中:Qc为电容器容量;U为电压;I0为空载电流。
3.4 优化投切方式
对于低压电容器在电网中的无功补偿, 需要优化投切方式, 提高无功补偿技术的应用效率。低压电容器的投切可分为手动和自动两类, 根据无功补偿技术的需求设计准确的投切方式, 有利于完善无功补偿装置, 保障低压电容器投切的准确性。
4 结束语
在电网系统中, 应加强对低压电容器无功补偿的应用, 积极改善电网系统内的功率因数, 落实无功补偿技术的应用, 减少电网运行中的无功功率, 提高电网系统的供电质量, 以规范电网系统的运行, 避免出现质量问题。低压电容器无功补偿技术在保障电网供电效率的基础上, 强调了电能供应中的节能降耗, 合理实行了无功补偿, 改善了电网供电质量。
摘要：低压电容器的目的是缓解电网系统的运行压力。通过改善功率因数实现负荷控制, 进而保障电网设备的运行性能。低压电容器的核心是无功补偿技术, 可减少用电过程中的电能损失。因此, 研究了低压电容器, 分析了无功补偿技术的应用。
关键词：低压电容器,无功补偿技术,功率因数,电网系统
参考文献
[1]张滨滨.低压电容器无功就地补偿技术的应用及效果[J].水泥工程, 1999 (01) :36-38.
[2]唐立春.动态无功补偿技术探讨[J].农村电气化, 2007 (04) :44-45.
关于低压电网无功补偿问题的讨论 第10篇
【关键词】低压电网；无功补偿；效益
在经济条件、区位等因素限制下，有些地方对无功补偿还没有正确的判断与认识，也不清楚在低压电网运行条件下（如380/220V），应对各类公用变压器等采取必要的功率补偿措施，从而导致各地很多低压电网线都受到不同程度的损害。基于这点，探讨和研究针对低压电网的补偿方法，有着极大的现实意义。
1.低压电网无功补偿的概述
1.1 无功补偿的概念
无功补偿，简单来说，是对低压电网无功功率提供补偿，使其功率因数不断增加，从而不断提高供电变压器的运行效率，营造出稳定、靠谱的供电环境。低压电网无功补偿，通过选择相应的补偿方法及装置，能有效降低低压电网所造成的损耗，逐步减少电压波动及谐波，确保电压能保持稳定。针对小系统而言，可通过无功补偿方法来调整三相不平衡电流，相与相间的电容、电感等能实现有功电流向相间转移。现实中，只需在各相间连接各个容量的电容器，便可使各相的有功电流保持平衡，将各相功率因数增加到1。而在大系统中，无功补偿还具有逐步提升电网的稳定性，对电网电压进行调整等用途。
1.2 低压电网中的无功补偿的作用
低压电网无功补偿，可有效提升电网内部电压的稳定性，逐步改善电压质量，并通过降低电力传输及电能损耗，使供配电设备能拥有更强的供电能力。实际中，工矿企业中所配备的供配电系统，通常都离不开无功补偿装置的存在。利用无功补偿，可使配电设备的利用率及电网电压质量得到有效提升，从而帮助企业实现低碳节能目标。对企业而言，其功率因素的大小直接与电价挂钩，如企业要减少电力成本，就应在电力设备节能与用电设备的功率因数这两方面下功夫。而无功补偿则是帮助企业增加其电网功率因数，实现节能低碳目标的重要举措。
与此同时，无功补偿还能帮助企业降低其内部电力系统的耗能。《全国供用电规则》中明确表示：针对高压供电用户而言，功率因数应高于0.9，而对于其他电力用户而言，其功率因数也应高于0.85，如果功率因数小于0.7，则不应进行供电。假如实际低压电网不符合上述要求，我们就必须安装相应的无功补偿装置。通常上述分析，我们可看出，不管是对低压电网、供电还是用电企业来说，无功补偿都有非常关键的作用。
2.低压电网无功补偿原理及方法
2.1 低压电网无功补偿原理
在配电网中，有不少用电设备都属于感性负荷，如感应电动机，与电压相位相比，感应电动机的电流相位要滞后的多；与感性负荷相对应的是容性无功功率，其电流相位相对于电压相位，要更为超前。因此，我们通常可用容性无功功率对感性无功功率进行补偿，从而降低电网内部的无功负荷，因超前与滞后电流间存在一定互补，即电容性负荷中的无功功率会对电感性负荷进行补偿。当电网容量保持平衡时，无功功率也会相应减少，此时的功率因数也就得到了提升。
2.2 无功补偿的方法
2.2.1 随机补偿
随机补偿，即通过熔断器后，把低压电容器组和用电设备连接在一起，并将其同用电设备展开投切。这种补偿方法主要有下列优点：使用过程中无需投入无功补偿，关闭补偿设备后，用电设备也会停止运转，这就不需要我们对补偿容量做出调整；该种补偿方法投资和占位相对较少、且配置、安装起来较为简便，不容易出现事故等等。概括来说，随机补偿多以补偿励磁无功为主，其通常是对用电设备内部的无功消耗提供补偿，且能对电网的无功峰荷予以限制。
2.2.2 随器补偿
随器补偿，和随机补偿相似，它也需要通过低压熔断器，将低压电容器和配电变压器连接起来，对空载状态下的配电变压器提供功率补偿。值得一提的是，在空载或轻载的状态下，配电变压器的大部分无功负荷为空载励磁无功，尤其对于轻负载配电变压器而言，它的损耗在供电能量中的占比极高。该种补偿方式大体包含下列几个优势：接线较为简便，维护检修难度较小，能对电网无功的基荷予以限制，并最终实现对高配电变压器的无功降损功效。随器补偿的经济性价比相对较高，因此其在现实中得到了广泛应用。
2.2.3 中间同步或静止补偿
上述补偿方法，即在无距离低压电网线路中，通过安装部长装置，如一台同步调相机或者是静止补偿装置，从而对其进行无功补偿。在线路传输过程中，该种方法可有效提高电压的稳定性，并能降低多条输电线路的损害，其调节功效较为显著。此外，还有网损微增率补偿法、跟踪补偿以及低压集中等众多补偿方法，其通过对低压电网实行补偿，对电压的稳定性及电能利用效率的提高，也有一定的效果。
3.低压无功补偿装置的接线及安装技术
3.1 低压无功补偿装置的接线
在实际中，装置监测点的接线，实质上指的是补偿装置中的电流引入点，我们通常比较容易发现。电流引入点，即被补偿系统中对补偿装置电流互感器所设立的安装点。而电容器组引入点，是设立在被补偿系统中的总进线接点。应提出的一点是，掌握接线方法非常重要：应将负荷的供电电源作为接线依据，在电容器组总进线的节点电源处设立电流感器安装点，从而使无功补偿装置对有功和无功功率等数值进行实时检测，为判断无功补偿装置的投切效果提供数据支撑。
3.2 技术要点
现实中，在对低压无功补偿装置进行安装时，有下列几个问题要引起重视：接入控制器中的电流方向、电压相位不能出错，为逐步提升其安全系数，在装置安装后的第一次运行前，要对智能控制器上显示的电流、电压相序等做全面的检测和了解。其次，分补电容器应与应补单相负荷相适应，即要把功率因素偏低的该项投入到与之相应的分补电容器中。第三，要对总电流进行监测（一般可通过电流传感器予以实现）以便掌握电容器中电流相位的动态及变化。
3.3 效益评价
国家电网公司曾明确表示，功率因数值不符合标准的，应切实催促供电企业等进行补偿装置的安装，以减少电网损耗。补偿装置的安装，是基于长远利益而采取的一种有效措施，有着非常重要的现实意义。伴随着该项措施的逐步落实，用户将变成最大和最直接的获益者，供电系统也可获得更好的完善与发展。低压无功补偿装置不仅能带来可观的经济、环境及社会效益，其对全面小康社会的构建等都有很大的促进作用。由此，虽然不少地方面临着资金不足等问题，不过为长远发展，也应予以克服。
4.结论
低压电网无功补偿可对电网系统进行优化，从而逐步改善电压质量。无功功率不同，我们应酌情选择相应的无功补偿方法及补偿装置，通过无功功率因数的增加，以实现线路与配电变压器等降损之目标，推动社会稳步向前发展。
参考文献
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谈电力电容器无功补偿及其安全应用 第11篇
利用电力电容器就地发出无功功率, 以减少无功功率在电网中的流动、降低输电线路因输送无功功率造成的电能损耗, 改善电网的运行条件, 这种做法称为无功补偿。一般在110k V及以下的电网中, 通常运用这种即耐用又实惠的方法。使用无功补偿的优点是:系统设计容量减少, 降低投资;提高电网功率因数, 降低线路损耗, 改善电压质量。
1 电力电容器无功补偿基本原理
电力电容器作为发电机可以产生容性无功电流, 其基本原理是:一个有感性功率的负荷和一个电容器并联连接, 则无功能量在容性的电容器与感性的负荷之间互相交换, 不再需要从电源中吸收无功能量。这样以来, 就降低了线路上的无功电流, 在输出一定有功功率的情况下, 供电系统的损耗降低。目前, 把电力电容器作为无功补偿装置使用在电力系统中是非常普遍的。所以, 作为电力系统无功补偿的电容器是未来发展的方向。
2 电力电容器无功补偿的优、缺点
优点:电力电容器无功补偿设备安装方便, 安装位置不受限制, 可以增加或减少补偿点数;有功损失非常小, 建设周期短, 不用投入过多资金;没有旋转部件和后期操作维护方便;即使是内部一个组件损坏, 保护装置可以快速地退出运行故障组件, 对整个的电容器影响很小。
缺点:电力电容器无功补偿装置的缺点:只能实现有级调节, 无功补偿精度不高;时间响应为秒级甚至分钟级, 不能快速跟踪无功功率的变化;另外, 若通风不畅通, 如电容器的运行温度在高于70℃后, 很容易出现膨胀甚至爆炸等危险现象;电力电容器设备的电压特性有缺陷, 特别是对短路故障的稳定性很差, 切断电源之后, 会存在一个放电过程。
3 电力电容器无功补偿的主要方式
3.1 高压集中补偿
高压集中补偿是指将补偿电容器安装到变电站6k V-35k V高压母线上的补偿方式。其补偿装置可与变电站内其它设备同步管理、维护, 可靠性高;但是使用这种方式的经济收益不是很高。
3.2 低压集中补偿
通过低压开关把低压电容器和变压器的低压母线连接在一起就是低压集中补偿, 其优点是:接线十分方便简单、后期运行维护少, 无功可以就地平衡, 从而增加配变的利用率, 能将网损合理的降低, 有很好的经济性特征, 是无功补偿中常使用的方法。
3.3 高压分散补偿
高压分散补偿是指将其安装到6k V-10k V线路上, 一般是区域负荷的中心, 来提高线路电压质量的补偿模式。它主要使用在高压配电及远距离配电线路的中后端。
3.4 低压分散补偿
低压分散补偿就是将单台或多台低压电容器安装在用电设备旁边, 以补偿安装部位设备的无功功率。这种方式的优点是降低配电网以及变压设备中涵盖的无功;减少线路的导线截面及变压器的容量。它也有缺点就是点动、堵转、反接制动的电机则不适合此方式。
4 电力电容器的安全运行
4.1 电容器安装接线应符合技术要求
集中补偿的电容器组, 应在一个电容器室里, 室内经常通风。电容器组通过断路器和母线连接在一起。另外, 当电容器采用星形接线时, 为避免系统单相接地电压上升, 其外壳和地面绝缘材料和绝缘等级符合电网的额定电压。
4.2 允许运行电流
在日常的使用过程中, 设备需要在设定好的电流额度之下进行工作, 而且它的电流最大不应超过设定好的值的一点三倍, 三相电流的差值不超过百分之五。
4.3 允许运行电压
电容器在1.1倍的额定电压下可长期运行, 但夜里承担的电压往往超过额度电压。电容器的寿命会受到过电压的影响, 经检查, 电容器寿命和电压的7-8次方成反比。所以, 为了防止产生过电压, 在选择装置时应该挑选一个较高额定电压的电容器且规定电容值差别不大的它们串联在一起, 同时, 三相差值要小。另外, 应选用真空、SF6等合适的断路器, 且工作中尽量避免电容器组投、切次数, 防止频繁操作产生过电压冲击。
4.4 电力谐波问题
在电容器两端有电力谐波电压时, 会因为电容器对电力谐波的阻碍小, 谐波电流加叠在电容器的基波上, 使电容器电流增大, 温度上升, 寿命减少, 引起电容器过负荷, 严重时甚至会发生爆炸。另外, 如果故障出现加剧现象, 可能是由于谐波和电容器连接在一起形成电力谐波谐振造成的。
4.5 严禁电容器组带电荷合闸
如果合闸瞬间电压极性正好和电容器上残留电荷的极性相反, 两电压相加将在回路上产生很大的冲击电流, 引起过热爆炸。所以, 电容器组每次重新合闸, 必须在断路器断开电容器组放电5分钟后进行。其次, 电容器端应和放电电阻并联在一起, 使其停电后能自动放电。最后, 操作人员要提高安全意识, 防止此类事情发生。
4.6 环境温度的影响
电容器的运行温度是运行人员必须时刻关注的问题。为了保证电容器安全运行及达到预定使用年限的重要条件是温度不能超出允许范围。运行温度高时, 会导致介质击穿强度的减小。如果温升继续高, 就会破坏热平衡, 出现热击穿的现象。运行温度过低时, 电容器内部将是负电压, 游离电压会降低。所以, 不同地区电力部门应该根据当地气候条件参照电容器技术规定要求选择相应类型, 以保证运行的安全。
4.7 继电保护问题
在电网中, 继电保护设备应用很广泛, 且在电网中担当着重要的作用:即可以保电力设备安全运行, 又可以保电力系统安全运行, 在高压供电系统线路保护、主变保护、电容器保护等中普遍使用。高压供电系统分母线继电保护设备的运用, 对于不并列运行的分段母线装设电流速断保护, 但仅在断路器合闸的瞬间投入, 合闸后自动解除。另外, 还应该安装过电流保护, 但负荷等级较低的配电所不可以安装此设保护。
5 结束语
电力电容器无功补偿技术的应用可以使电网的电能损失降低、配电网供电能力提高和加强其系统的稳定性。由于电力电容器具有很多优点, 因此, 它是满足供电质量并取得很好的经济效益的重要手段。
摘要：电压是衡量电能质量的一个重要指标, 电力系统中的各种用电设备只有在电压为额定值时才能取得最好的技术经济指标。利用电力电容器进行无功补偿则是保证电压稳定的一个重要手段。
关键词：电力电容器,无功补偿,安全运行
参考文献
[1]林宪峰.浅谈电力电容器无功补偿及其安全应用[J].科技致富向导, 2012 (19) .
