低壓電容器無功補償的技術與經濟性

虞衛東

摘 要：無功補償技術在提高低壓電容器的供電效率方面具有十分重要的作用，在電力供應系統中，通過低壓電容器的電能有一部分由于電容器電阻過低的原因做了無功功率，使電能在傳輸過程中出現了不必要的損耗現象，為了改善這種電能消耗情況，要在電能傳輸過程中進行無功功率補償。無功補償技術可以有效補償在電能輸送中損失的電流，減少電能的浪費，保證供電的綜合效能。無功功率補償設備和技術的選擇要根據電網供電系數相匹配，否則就發揮不了其應有的作用。文章就對無功補償的種類和作用進行了詳盡分析，并指出了在技術操作上應該注意的問題，以提高無功補償技術的效率。

關鍵詞：穩定電壓；補償方式；補償值確定

近年來，由于經濟水平的快速發展，我國社會生產生活用電量激增，給電力供應系統帶來了前所未有的挑戰，尤其是在用電量過于集中的夏季，一些城市甚至不得不采用限電措施進行電量的合理分配，以保證供電的效果。要想提高電力系統的供電效率，可以通過無功補償的方式提高電容器供應電能的效率，增強電力供應的穩定性。電流在進行傳輸的過程中，電能會轉變為用戶所需要的熱能，但是當電流在通過電阻極低的用電設備時，會發生電能做無用功的現象，造成了一部分電流的浪費，也就是說，此時電流所產生的功率與實際功率之間產生了較大的差距，為了彌補電流無用功的現象，就需要在電流傳輸過程中采用無功補償技術和裝置來降低電流的損耗，提高供電的效率。

1 無功補償的作用

1.1 提高變配電設備利用率，減少投資費用對低功率因數的負荷進行無功補償，接入并聯電容器，由于無功電流得到補償，使得負荷電流減少由于功率因數提高而使變配電設備減少的容量（kVA）可用

公式（1）計算：

ΔS=P/COSφ1-P/COSφ2

=P×（COSφ2-COSφ1）/（COSφ2×COSφ1） （1）

（1）式中：

S-為減少的設備容量

P-為負荷有功功率

COSφ1-為補償前負荷功率因數

COSφ2-為補償后負荷功率因數

如1000kW的負荷容量，補償前功率因數為0.7，從公式（1）中可計算出當功率因數補償到0.95時，為該負荷輸電的變配電設備容量可減少376kVA，對于新建項目可以減少投資費用（變配電設備容量減少376kVA，可減少基本電費的支出），經濟效益明顯。

1.2 最大程度降低了電能消耗

無功補償的最主要作用就是能夠最大限度地降低電能在傳輸過程中的損耗，將電流的實際功效發揮到最大化，尤其適用于長距離電能的輸送。

1.3 保證了電壓的穩定性

無功補償技術的應用可以有效調整電壓值的變動，使電壓的變化幅度控制在合理范圍內，保證了在電流輸送過程中電壓的穩定性。

1.4 提高了電網的整體運行功率

我國對于供電用戶在電能使用過程中的電流功率標準有明確的界定，不同點工業用電企業在其適用的功率值是有所區別的，用戶在用電時要根據其用電功率的變化繳納一定的功率補償費用。當用電功率高于或者低于正常功率標準時，用戶就需要在電費基礎上進行費用的增減，對于電流在使用時不發生功率補償變化的情況，電費數量不變。

2 補償方式

2.1 集中補償

在低壓配電所內配置若干組電容器接在配電母線上，補償供電范圍內的無功功率。

2.2 就地補償

將補償電容器安裝于用電負荷附近，或直接并聯于用電設備上。

3 電容補償在技術上應注意的問題

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，電容器投入涌流的計算公式如下：

Is=In×■S/Q （2）

（2）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）

3.2 防止系統諧波的影響。由于電容器回路是一個LC電路，對于某些諧波容易產生諧振，造成諧波放大，使電流增加和電壓升高，為此可采用串聯一定感抗值的電抗器以避免諧振。

3.3 防止產生自勵。如果補償電容器的容量過大，就可使電動機的磁場得到自勵而產生電壓，電動機即運行于發電狀態，所以補償容量小于電動機空載容量就可以避免，一般取0.9倍就沒關系。

QC=0.9×3UI0 （3）

（3）式中：

Qc-為補償電容器容量

U-為系統電壓

I0-為電動機空載電流

4 電容補償控制的選擇及補償容量的確定

4.1 科學選擇功率補償方法

功率補償的投切方式選擇應根據補償裝置結構和需要不同而定，一般情況下，對于低壓且功率較為穩定，或者經常使用的設備要采用手動投切的方法比較適宜，而對于高壓裝置設備則要選用自動投切方法。另外，為了避免造成容器的損壞，還可以采用延時投切技術。

4.2 如何確定準確的功率補償值以及操作時的注意事項

先進行負荷計算，確定有功功率P和無功功率Q，補償前自然功率因數為cosφ1，要補償到的功率因數為cosφ2。則

Qc=P（tgφ1-tgφ2） （4）

（4）式中：

Qc-為補償電容器容量

P-為負荷有功功率

COSφ1-為補償前負荷功率因數

COSφ2-為補償后負荷功率因數

在確定功率補償值時，要將補償值運用公式進行科學計算，將其控制在合理范圍之內，尤其要注意避免對功率進行過度補償。 就地補償電容器容量選擇的主要參數是勵磁電流，因為不使電容器造成自勵是選用電容器容量的必要條件，可用公式（4）計算。

5 結束語

在進行電能輸送過程中，必然會因線路或用電設備電阻過低產生電流無功功率，無功功率會降低電能輸出的總體功率水平，造成電能在傳輸過程中的嚴重耗損，同時，用電設備還會因所需額定電壓和電流不足而影響其發揮正常功能，為了將無功功率的不良影響降至最低，可以使用低壓電容器對電流進行無功補償。無功補償可以保證電流輸出功率保持在正常范圍內，提高供電系統的運行效能。

參考文獻

[1]電力工業部綜合管理司.用電檢查技術標準匯編[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]電力工業部綜合管理司.用電檢查法規匯編[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2011.

[3]張利生.電力網電能損耗管理及降損技術[M].北京：中國電力出版社，2009.