淺談電力電容器無(wú)功補(bǔ)償及其安全應(yīng)用

【摘要】文中介紹了電力電容器補(bǔ)償?shù)睦碚摶A(chǔ)，探討了電力電容器的補(bǔ)償特點(diǎn)，電力電容器的補(bǔ)償優(yōu)點(diǎn)、電力電容器的補(bǔ)償缺點(diǎn)，提出了電力電容器的補(bǔ)償方式，電力電容器的高壓分散補(bǔ)償、低壓分散補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償和電力電容器的安全運(yùn)行，包括允許運(yùn)行電流、允許運(yùn)行電壓、諧波問(wèn)題、繼電保護(hù)問(wèn)題、合閘問(wèn)題和允許運(yùn)行溫度。

【關(guān)鍵詞】電力電容器；無(wú)功補(bǔ)償；安全應(yīng)用

改革開(kāi)放以來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平的提高，繩長(zhǎng)和生活用電大幅度提高，導(dǎo)致用電負(fù)荷的增加，必然要求電網(wǎng)系統(tǒng)利用率提高。但由于接入電網(wǎng)的用電設(shè)備絕大多數(shù)是電感性負(fù)荷，自然功率因素低，進(jìn)而影響發(fā)電機(jī)的輸出功率，降低有功功率的輸出，影響變電、輸電的供電能力，降低有功功率的容量，增加電力系統(tǒng)的電能損耗，增加輸電線路的電壓降等。因此，連接到電網(wǎng)中的大多數(shù)電器不僅需要有功功率，還需要一定的無(wú)功功率。電機(jī)和變壓器中的磁場(chǎng)靠無(wú)功電流維持，輸電線中的電感也消耗無(wú)功，電抗器、熒光燈等所有感性電路全部需要一定的無(wú)功功率。為減少電力輸送中的損耗，提高電力輸送的容量和質(zhì)量，必須進(jìn)行無(wú)功功率的補(bǔ)償。目前，在110kV及以下的電網(wǎng)中，常安裝電力電容器組來(lái)進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，這是一種實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的方法。采用無(wú)功補(bǔ)償，具有多種優(yōu)點(diǎn)，例如減少設(shè)計(jì)容量，減少投資；增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，降低線損，改善電壓質(zhì)量，穩(wěn)定設(shè)備運(yùn)行；可提高低壓電網(wǎng)和用電設(shè)備的功率因素，降低電能損耗和節(jié)能；減少用戶電費(fèi)支出；可滿足電力系統(tǒng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)臋z測(cè)要求，消除因?yàn)楣β室蛩剡^(guò)低產(chǎn)生問(wèn)題。

1.電力電容器補(bǔ)償?shù)睦碚摶A(chǔ)

電容器在理論上相當(dāng)于產(chǎn)生容性無(wú)功電流的發(fā)電機(jī)。其無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑硎前丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置和感性功率負(fù)荷并聯(lián)在同一電容器上，能量在兩種負(fù)荷間相互轉(zhuǎn)換。這樣，電網(wǎng)中的變壓器和輸電線路的負(fù)荷降低，從而輸出有功能力增加。在輸出一定有功功率的情況下，供電系統(tǒng)的損耗降低。比較起來(lái)電容器是減輕變壓器、供電系統(tǒng)和工業(yè)配電負(fù)荷的最簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)的方法。因此，電容器作為電力系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償勢(shì)在必行。當(dāng)前，采用并聯(lián)電容器作為無(wú)功補(bǔ)償裝置已經(jīng)非常普遍。如忽略設(shè)備費(fèi)用的折舊及其他的經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)時(shí)，在最末端的負(fù)荷點(diǎn)并聯(lián)裝設(shè)電容器是理想的。這是由于裝設(shè)電容器所產(chǎn)生的改善力率的效果，使從電容器的裝設(shè)地點(diǎn)起直到發(fā)電廠的所有連接的輸電線路及變壓器等設(shè)備狽失都能降低。但在負(fù)荷停止期間電容器也不起作用了，這時(shí)由于電費(fèi)的減少，設(shè)備的折舊期也延長(zhǎng)。

2.電力電容器的特點(diǎn)

電力補(bǔ)償電容器是用于電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊活?lèi)電容器。電力補(bǔ)償電容器是為減少電網(wǎng)功率無(wú)功損耗的一種電容器。是提高電功率利用率的有效元件。

2.1電力電容器的優(yōu)點(diǎn)

電力電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置具有安裝方便，安裝地點(diǎn)增減方便；有功損耗?。▋H為額定容量的0.4%左右）；建設(shè)周期短；投資?。粺o(wú)旋轉(zhuǎn)部件，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便；個(gè)別電容器組損壞，不影響整個(gè)電容器組運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。

2.2電力電容器的缺點(diǎn)

電力電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置的缺點(diǎn)：只能進(jìn)行有級(jí)調(diào)節(jié)，不能進(jìn)行平滑調(diào)節(jié)；通風(fēng)不良，一旦電容器運(yùn)行溫度高于70℃時(shí)，易發(fā)生膨脹爆炸；電壓特性不好，對(duì)短路穩(wěn)定性差，切除后有殘余電荷；無(wú)功補(bǔ)償精度低，易影響補(bǔ)償效果；補(bǔ)償電容器的運(yùn)行管理困難及電容器安全運(yùn)行的問(wèn)題未受到重視等。

3.電力電容器的補(bǔ)償

智能無(wú)功補(bǔ)償電容器改變了傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置落后的控制技術(shù)，改變了傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置體積龐大和笨重的結(jié)構(gòu)模式，適應(yīng)了現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/p>

3.1電力電容器的高壓分散補(bǔ)償

這種補(bǔ)償是在單臺(tái)變壓器高壓側(cè)安裝，用以改善電源電壓質(zhì)量的無(wú)功補(bǔ)償電容器。高壓集中補(bǔ)償是指將電容器裝于變電站或用戶降壓變電站6kV-10kV高壓母線的補(bǔ)償方式；電容器也可裝設(shè)于用戶總配電室低壓母線，適用于負(fù)荷較集中、離配電母線較近、補(bǔ)償容量較大的場(chǎng)所，用戶本身又有一定的高壓負(fù)荷時(shí)，可減少對(duì)電力系統(tǒng)無(wú)功的消耗并起到一定的補(bǔ)償作用。其優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)行自動(dòng)投切，可合理地提高用戶的功率因素，利用率高，投資較少，便于維護(hù)，調(diào)節(jié)方便可避免過(guò)補(bǔ)，改善電壓質(zhì)量。但這種補(bǔ)償方式的補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)效益較差。

3.2電力電容器的低壓分散補(bǔ)償

低壓分散補(bǔ)償就是根據(jù)個(gè)別用電設(shè)備對(duì)無(wú)功的需要量將單臺(tái)或多臺(tái)低壓電容器組分散地安裝在用電設(shè)備附近，以補(bǔ)償安裝部位前邊的所有高低壓線路和變壓器的無(wú)功功率。其優(yōu)點(diǎn)是用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時(shí)，補(bǔ)償設(shè)備也退出，可減少配電網(wǎng)和變壓器中的無(wú)功流動(dòng)從而減少有功損耗；可減少線路的導(dǎo)線截面及變壓器的容量，占位小。

3.3電力電容器的低壓集中補(bǔ)償

低壓集中補(bǔ)償是指將低壓電容器通過(guò)低壓開(kāi)關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè)，以無(wú)功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，根據(jù)低壓母線上的無(wú)功符合而直接控制電容器的投切。低壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)工作量小，使無(wú)功就地平衡，從而提高配變利用率，降低網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前無(wú)功補(bǔ)償中常用的手段之一。

4.電力電容器的安全運(yùn)行

4.1電容器允許運(yùn)行電流

正常運(yùn)行時(shí)，電容器應(yīng)在額定電流下運(yùn)行，最大運(yùn)行電流不得超過(guò)額定電流的1.3倍，三相電流差不超過(guò)5%。

4.2電容器允許運(yùn)行電壓

電容器對(duì)電壓十分敏感，因電容器的損耗與電壓平方成正比，過(guò)電壓會(huì)使電容器發(fā)熱嚴(yán)重，電容器絕緣會(huì)加速老化，壽命縮短，甚至電擊穿。因此，電容器裝置應(yīng)在額定電壓下運(yùn)行，一般不宜超過(guò)額定電壓的1.05倍，最高運(yùn)行電壓不宜超過(guò)額定電壓的1.1倍。當(dāng)母線超過(guò)1.1倍額定電壓時(shí)，須采取降溫措施。

4.3電容器諧波問(wèn)題

由于電容器回路是一個(gè)LC電路，對(duì)于某些諧波容易產(chǎn)生諧振，易造成高次諧波，使電流增加和電壓升高。且諧波的這種電流對(duì)電容器非常有害，極容易使電容器擊穿引起相間短路。因此，當(dāng)電容器在正常工作時(shí)，在必要時(shí)可在電容器上串聯(lián)適當(dāng)?shù)母锌怪档碾娍蛊鳎韵拗浦C波電流。

4.4電容器繼電保護(hù)問(wèn)題

繼電保護(hù)裝置可以有效地切除故障電容器，是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。主要的電容器繼電保護(hù)措施有：一是三段式過(guò)流保護(hù)；二是為防止系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)過(guò)壓造成電容器損壞而設(shè)置的過(guò)電壓保護(hù)；三是為避免系統(tǒng)電源短暫停，引起電容器瞬時(shí)重合造成過(guò)電壓損壞；四是反映電容器組中電容器的內(nèi)部擊穿故障而配置的不平衡電壓保護(hù)、不平衡電流保護(hù)或三相差電壓保護(hù)。

4.5電容器合閘問(wèn)題

電容器組禁止帶電重合閘。主要是因電容器放電需要一定時(shí)間，當(dāng)電容器組的開(kāi)關(guān)跳閘后，如果馬上重合閘，電容器是來(lái)不及放電的，在電容器中就可能殘存著與重合閘電壓極性相反的電荷，這將使合閘瞬間產(chǎn)生很大的沖擊電流，從而造成電容器外殼膨脹、噴油甚至爆炸。所以，電容器組再次合閘時(shí)，必須在斷路器斷開(kāi)3min之后才可進(jìn)行。

4.6電容器允許運(yùn)行溫度

電容器正常工作時(shí)，其周?chē)~定環(huán)境溫度一般為40℃-25℃；其內(nèi)部介質(zhì)的溫度應(yīng)低于65℃，最高不得超過(guò)70℃，否則會(huì)引起熱擊穿，或是引起鼓肚現(xiàn)象。電容器外殼的溫度是在介質(zhì)溫度與環(huán)境溫度之間，不應(yīng)超過(guò)55℃。因此，應(yīng)保持電容器室內(nèi)通風(fēng)良好，確保其運(yùn)行溫度不超過(guò)允許值。

5.結(jié)語(yǔ)

電力電容器具有無(wú)功補(bǔ)償原理簡(jiǎn)單、安裝方便、投資小，有功損耗小，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。因此，在當(dāng)前，隨著電力負(fù)荷的增加，要想提高電網(wǎng)系統(tǒng)的利用率，通過(guò)采用補(bǔ)償電容器進(jìn)行合理的補(bǔ)償，是能夠提高供電質(zhì)量并取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益的。

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