淺談低壓電容器無功補償?shù)募夹g(shù)與經(jīng)濟(jì)性

摘 要：文章主要講解了無功補償這項技術(shù)在電器中的功能，介紹了電容設(shè)備和低壓并聯(lián)時無功補償?shù)姆绞健㈦娙菰O(shè)備在進(jìn)行無功補償時如何選用補償?shù)姆绞胶痛笮　?/p>

關(guān)鍵詞：低壓并聯(lián)電容器；無功補償；技術(shù)；經(jīng)濟(jì)性

電力體系能夠正常的工作離不開無功功率的作用。電力體系中負(fù)荷因為無功功率的存在能夠提升功率系數(shù)，還可以降低變壓設(shè)備和線路的有功功率和其他功率的消耗，以此能夠減少電能的消耗，并且電能品質(zhì)也能夠得到改善，電力體系的正常穩(wěn)定工作和顧客們使用的電能質(zhì)量都得到了保障，所以一定要做好電力體系的無功平衡。

1 無功補償?shù)淖饔?/p>

1.1 提高變配電設(shè)備利用率，減少投資費用

無功功率補償作用于低功率系數(shù)的負(fù)荷，以并聯(lián)的方式和電容設(shè)備接在一起，因此能夠補償無功電流，降低了負(fù)荷電流。

由于功率因數(shù)提高而使變配電設(shè)備減少的容量（kVA）可用公式1計算：

ΔS =P/ COSφ1-P/ COSφ2

=P×（COSφ2-COSφ1）/（COSφ2×COSφ1）（1）

式中：

S-為減少的設(shè)備容量

P-為負(fù)荷有功功率

COSφ1-為補償前負(fù)荷功率因數(shù)

COSφ2-為補償后負(fù)荷功率因數(shù)

當(dāng)負(fù)荷的容量在一千千瓦的時候，其在補償前功率系數(shù)是零點七，套入公式一我們可以得出對功率系數(shù)進(jìn)行補償?shù)竭_(dá)零點九五的時候，就能夠使變配電系統(tǒng)的負(fù)荷輸電容量比原來少三百七十六千伏安，針對新修建的電容設(shè)備來說，節(jié)省的這些電容量，就已經(jīng)足夠減少了基本電費費用，提高經(jīng)濟(jì)利益。

1.2 降低電網(wǎng)中的功率損耗

當(dāng)負(fù)荷的功率因數(shù)從1降到COSφ時，電網(wǎng)中的功率損耗將增加的百分?jǐn)?shù)約為δp（%）=（1/COS2φ-1）×100%（2）

1.3 減少了線路的壓降

因為功率系數(shù)的提升，降低了電線中傳送的電流，使得整體的電線電壓的損失也降低了，這樣做的好處是：提高了電路末端的電能標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 提高功率因數(shù)及相應(yīng)地減少電費

根據(jù)國家水利電力部國家物價局1983年頒布的《功率因數(shù)調(diào)整電費辦法》規(guī)定三種功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值，相應(yīng)地減少電費：

①如果高壓供電系統(tǒng)使用的電流容量是3200kva的排灌站和工業(yè)用戶的電壓在160kva、供電電力用戶使用的高壓設(shè)備具有負(fù)荷調(diào)整電壓裝置其規(guī)定的功率系數(shù)是0.9。②如果高壓供電系統(tǒng)使用的電容量是100kva的排灌站和非工業(yè)用戶的電壓在100kva、其規(guī)定功率系數(shù)是0.85。③如果是躉售方面使用以及農(nóng)業(yè)用戶使用的電容量在100kva以上的，其規(guī)定的功率系數(shù)是零點八。

2 低壓并聯(lián)電容器無功補償?shù)姆N類

2.1 集中補償

正常供電區(qū)域內(nèi)對其電流進(jìn)行無功功率的補償，可以在低壓配電設(shè)備系統(tǒng)中的配電主線上裝有很多電容設(shè)備。

2.2 就地補償

用于無功功率補償?shù)碾娙菰O(shè)備可以并聯(lián)在用電器上或者裝置在電負(fù)荷周圍。

就地補償?shù)男问接袃煞N：一種是直接在用電或者保護(hù)設(shè)備的末端裝置能夠進(jìn)行無功功率補償?shù)碾娙菰O(shè)備，這是單獨的就地補償方式，一般情況下對用電設(shè)備不再需要裝置保護(hù)設(shè)備。另一種是在動力箱的主線上或者低壓配電系統(tǒng)接入能夠進(jìn)行無功功率補償?shù)脑O(shè)備，這是分散式的就地補償。

2.3 就地補償與集中補償節(jié)能比較

3 電容補償在技術(shù)上應(yīng)注意的問題

3.1 防止涌流。在電容器投入時，一般情況下伴隨著很大的涌流，在IEC出版物831電容器篇中電容器投入涌流的計算公式如下：Is=In×√2S/Q（3）

式中：

Is-為電容器投入時的涌流（A）

In-為電容器額定電流（A）

S-為安裝電容器處的短路功率（MVA）

Q-為電容器容量（Mvar）

可以使用以下的方式對低壓電容設(shè)備進(jìn)行限制：①接入電抗設(shè)備；②使用專業(yè)的接觸性質(zhì)的電容投切設(shè)備；③增大運行中電容設(shè)備的容量。

3.2 避免諧波對設(shè)備的影響

因為回路的方式是一個LC電路，促使一些諧波形成諧振擴(kuò)大諧波的影響范圍，對電壓和電流造成不良影響。針對這種現(xiàn)象可以接入電抗設(shè)備防止諧振的不良影響，假設(shè)用K作為電抗設(shè)備的百分比，如果在5次較高的諧波中，有三次諧波都比較高的情況下，K最好選擇百分之十二，有三次諧波都不是很高的情況下，K的取值最好在百分之四點五，如果電網(wǎng)中諧波的存在都不是很高的情況下，K的取值最好的百分之零點五。

3.3 防止形成自勵

對無功功率的補償方式選擇就地補償?shù)臓顟B(tài)下，可以直接在電動機(jī)上并聯(lián)電容設(shè)備，關(guān)閉電源后，電動機(jī)還會因為之前的運轉(zhuǎn)繼續(xù)運轉(zhuǎn)一下，這種情況下電容設(shè)備所發(fā)出的電流就是勵磁電流。假如補償無功功率的電容設(shè)備容量比較大，那么電動機(jī)就會因為勵磁電流而形成電壓，電動機(jī)就會處在平時的工作情況下，因此電動機(jī)在空載的情況下要比補償?shù)碾娙菰O(shè)備容量大，一般情況下，補償?shù)碾娙菰O(shè)備容量是電動機(jī)空載容量的百分之九十。

QC=0.9×3UI0（4）

式中：

Qc-為補償電容器容量

U-為系統(tǒng)電壓

I0-為電動機(jī)空載電流

4 電容補償控制的選擇及補償容量的確定

4.1 電容器組投切方式的選擇

電容設(shè)備分為自動投切以及手動投切這兩種模式。最好使用手動投切方式的是一直處在安穩(wěn)狀態(tài)下的高壓電容設(shè)備以及使用基本的無功功率補償?shù)牡蛪海粸榱朔乐箍蛰d或者無功功率補償過多時導(dǎo)致的電壓太高，電力體系容易損壞的，最好使用自動投切方式。當(dāng)高低壓補償?shù)慕Y(jié)果是一樣的時候，最好使用低壓自動投切設(shè)備。

4.2 電容器補償容量的確定

先進(jìn)行負(fù)荷計算，確定有功功率P和無功功率Q，補償前自然功率因數(shù)為cosφ1，要補償?shù)降墓β室驍?shù)為cosφ2。

則QC=P（tgφ1-tgφ2）（5）

式中：

Qc-為補償電容器容量

P-為負(fù)荷有功功率

COSφ1-為補償前負(fù)荷功率因數(shù)

COSφ2-為補償后負(fù)荷功率因數(shù)

在明確無功補償容量大小時，還要注意下面的這三點內(nèi)容：第一在電纜運載電流負(fù)荷較輕的狀態(tài)下，倒送補償容量也會造成功率系數(shù)的增大，對電纜造成損害。第二功率因補償系數(shù)越來越高，那么每千瓦補償容量能夠降低電纜的損壞能力也越來越小，普遍的是，功率系數(shù)到達(dá)零點九五就是最佳的補償狀態(tài)。第三采用就地補償?shù)碾娙菰O(shè)備容量大小主要參考勵磁電流，因為避免電容設(shè)備產(chǎn)生自勵是和電容設(shè)備本身的電容量有關(guān)的，可以使用公式四進(jìn)行計算。

5 結(jié)束語

增加功率系數(shù)的方法就是采取無功補償方式，這樣的好處是：成本低、效率高、節(jié)能強(qiáng)。并聯(lián)在電容設(shè)備上的好處是：使用便捷、原理清晰、運作經(jīng)濟(jì)，并且能夠多種方式投切確保標(biāo)準(zhǔn)的電壓數(shù)與規(guī)范的功率系數(shù)。在中國大部分的地方的農(nóng)電電網(wǎng)與配電網(wǎng)的功率系數(shù)普遍低下，只要使用了補償電容設(shè)備進(jìn)行有效的補償就能保障用電的質(zhì)量以及增加我國的經(jīng)濟(jì)利益。

參考文獻(xiàn)

[1]電力工業(yè)部綜合管理司.用電檢查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編[M].北京：中國電力出版社，2000.

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[3]張利生.電力網(wǎng)電能損耗管理及降損技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2005.