略論低壓電容器無功補償的技術及其經濟性

李俊奇

在我國電力系統中，其自身的平衡主要依靠無功補償的方式來實現的。在電力系統中，無論是輸電系統還是配電系統，感性設備正確運行的重要前提就是進行無功補償，這是改善電能質量以及保障供電平穩的重要措施。電力系統通過進一步優化無功補償手段可以降低有功功率損耗以及其他部分電能損耗，特別是在電力系統的變壓器和線路上。

1無功補償的作用

1.1 降低電網中的功率損耗

當負荷的功率因數從1降到COSφ時，電網中的功率損耗將增加的百分數約為δp（%）=（1/COS2φ-1）×100%2.3 正是由于提高了電網自身的功率因素才能夠有效的降低線路壓降，而由于線路上的電流減小從而降低線路電壓損耗，進而有效改善電網末端的電能質量。

1.2提高變配電設備利用率

從經濟成本角度考慮，對設備進行無功補償可以有效的降低一次投資成本。投資成本降低的原因在于可以減小變配電設備的容量，這是因為設備接入了并聯電容器，從而補償了無功電流，減小了負荷電流的同時提高了系統功率因素，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。對于符合容量為1000kW ，補償前功率因數為0.7，使用公式1計算出當功率因數補償到0.95 時，可減小設備容量376kVA，設備容量的減少就能夠相應的減少客觀的電費支出，降低了投入成本。

1.3 提高功率因數及相應地減少電費

1983年，我國為了規范電網收費，聯合多部委頒布實施了《功率因數調整電費辦法》，該辦法定義了三種功率因數標準值，從而降低了相應的電費：①對于160千伏安以上的高壓用戶、安裝電壓調整裝置的電壓供電用戶以及大于三千二百千伏安的高壓電力排灌站這三類用戶，適用功率因數標準為0.90。②功率因數標準0.85，適用于100千伏安（千瓦）及以上的其他工業用戶，100千伏安（千瓦）及以上的非工業用戶和100千伏安（千瓦）及以上的電力排灌站。③功率因數標準0.80，適用于100千伏安（千瓦）及以上的農業用戶和躉售用戶。

2 低壓并聯電容器無功補償的種類

集中補償、個別補償以及分組補償是低壓并聯電容器的無功補償方式：

2.2 集中補償

集中補償是把降壓變壓所等的母線和移相變壓器的母線進行直接連接。采用集中補償能夠更加有效的提高電容器利用率，進一步減小變壓所和電力系統的無功功率，從而降低供電線路的無功負荷。然而，集中補償也存在一定的缺點，那就是在低壓電網中無法降低無功負荷。

2.1 個別補償

電壓網絡最常采用的方法就是個別補償，將電壓網絡的電容器和用電設備進行直接連接。跟其他補償相比，個別補償的方式更好。采用個別補償，可以有效減少分支線以及低壓無功電流，降低變壓器和高壓線路的無功功率，能夠在很大程度上控制變壓器和線路的有功損耗。然而，與其他補償設備相比，個別補償方式也存在一定的缺陷，特別是在大負載以及大容量電氣設備進行無功補償時。

2.3 分組補償

把移相電容器和車間配電室母線進行連接就是分組補償方式的主要形式。與個別補償方式相比，分組補償能夠更大限度的提高電容器的利用率。分組補償能夠顯著降低變壓器以及高壓輸電線路的無功負載，同時依據負載變化，從而實現電容器組件或者刪除。然而分組補償也存在一定的缺點，這是因為補償安裝操作相對比較復雜，同時無法降低分支線路的無功電流。

3 電容補償在技術上應注意的問題

3.1避免諧波對設備的影響

對于電容補償來說，其電路為典型的LC 電路，因此這種電路很容易將少量諧振進行擴大，從而加大了諧波的影響范圍，與此同時，諧波必然造成電壓和電流的畸形。為了避免此類現象的出現，從而盡量避免諧波的不好影響，可以再電路中接入電抗設備。我們將電抗設備的百分比設定為K，對于諧波來說，當諧波中五次諧波含量很高，而三次諧波也同樣比較高時，我們一般講K定為20%。當諧波中三次諧波不高時，K值可以定為4.5%。當諧波中三次諧波和五次諧波含量都不高時，我們可以講K值定為0.5%。

3.2防止形成自勵

對無功功率的補償方式選擇就地補償的狀態下，可以直接在電動機上并聯電容設備，關閉電源后，電動機還會因為之前的運轉繼續運轉一下，這種情況下電容設備所發出的電流就是勵磁電流。假如補償無功功率的電容設備容量比較大，那么電動機就會因為勵磁電流而形成電壓，電動機就會處在平時的工作情況下，因此電動機在空載的情況下要比補償的電容設備容量大，一般情況下，補償的電容設備容量是電動機空載容量的百分之九十。QC=0.9×3UI0 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 結語

無功補償具有投資成本低、效率高等優點，是電網系統中最有效提高功率因素的方式。采用并聯補償電容器具有操作簡單、經濟效益好等優點，并且能夠分組投切以保證電壓合格率和功率因數的合理性。目前，我國很大一部分地區的配電網和農網的平均因數過低，如果利用補償電容器對設備進行補償，能夠高效提高電網供電質量，很大程度上改善了經濟效益。