并聯電容器補償裝置應用案例分析

柳 蕙

（上海石化公用事業部，上海200540）

0 引言

并聯電容器是一種無功電源，它的主要用途是補償電力網中感性負荷需要的無功，提高電網功率因數，降低供電線路的電流，減少線損，穩定系統電壓，提高電力系統運行的穩定性和安全性。

上海石化股份公司要求下屬各單位加大管理力度，將提高功率因數作為工作目標，并進行獎懲考核。上海石化延焦變電所共有4路6 kV進線，4路6 kV進線所供的6 kV三段和6 kV四段有并聯電容器補償裝置，但6 kV一段和6 kV二段沒有并聯電容器補償裝置。4路6 kV進線的1#、3#進線電源來自焦化總降6 kV一段，2#、4#進線電源來自焦化總降6 kV二段，焦化總降沒有并聯電容器補償裝置。

2017年，上海石化計劃對延焦變電所6 kV三段和6 kV四段并聯電容器補償裝置進行報廢更新，筆者作為該項目的負責人，對該項目的實施進行了綜合技術考慮。

1 并聯電容器的補償方式

并聯電容器的補償方式可分為個別補償、分散補償和集中補償。

（1）個別補償是電容器直接接到單臺用電設備的同一電氣回路，用同一臺開關控制，同時運行或斷開。對于上海石化，用電設備數量龐大、分散，這種補償方法難以實現；且若用電設備是作為工藝備機的電動機，這種補償方法利用率太低。

（2）分散補償是將電容器組分組安裝在分變電所各分路的線路上，它可以與工廠部分負荷的變動同時投入或切除。但對于上海石化上百個變電所，這種方法不易集中管理和維護，不適用于上海石化電氣集中管理模式。

（3）集中補償是把電容器組集中安裝在總變電所（總降）的母線上，這種補償方式利用率高，操作和運行管理方便，能充分發揮補償作用，適用于上海石化電氣集中管理模式。上海石化延焦變電所6 kV三段和6 kV四段并聯電容器補償裝置單純的報廢更新解決不了延焦變電所6 kV一段和6 kV二段的無功補償問題，所以在報廢延焦變電所6 kV三段和6 kV四段并聯電容器補償裝置后，新電容器安裝到焦化總降，采用焦化總降集中補償方式。

2 并聯電容器的容量配置

2.1 補償容量的分析

如果補償前流經電力網的電流為I1，其有功、無功分量為I1R和I1X，則I1=I1R-jI1X；如果補償后流經電力網的電流為I2，其有功、無功分量為I2R和I2X，則I2=I2R-jI2X；由于投入電容器后，將不會改變補償前的有功分量，故有I1R=I2R；則補償容量：

2.2 焦化總降新增電容器容量配置的計算

按上海石化公用事業部對功率因數不小于0.92的考核要求，以焦化總降2016年6 kV一段負荷變化和實際功率因數來計算焦化總降新增6 kV電容器所需容量（2016年延焦變電所6 kV電容器因故障已退出運行），計算結果如表1所示。

表1 焦化總降新增6 kV電容器所需容量計算表

根據計算結果可知，焦化總降6 kV一段所需并聯電容器的補償量分別有1 000 kvar、2 000 kvar和3 000 kvar三種情況，所以筆者將焦化總降6 kV每一段并聯電容器的容量需求定為3 000 kvar，并分成兩組，其中一組為1 000 kvar，另一組為2 000 kvar。

3 提高功率因數的效益

3.1 無電容補償裝置的一個典型案例

2017年，焦化總降2#主變曾發生故障隱患，需停電檢修處理，當時計劃焦化總降2#主變停役、1#主變帶全負荷。焦化總降主變6 kV額定電流Un=2 405 A；6 kV實測功率因數cos φ1=0.83，無電容補償裝置；6 kV一段和6 kV二段負荷總電流I=2 300 A，如果1#主變帶全負荷，變壓器幾乎滿負荷運行，對電氣設備和生產裝置的正常運行帶有風險。

3.2 假設有電容補償裝置的負荷計算

假設焦化總降有電容補償裝置，并假設補償后的功率因數cos φ2=0.95，那么：

通過合理的電容補償可將焦化總降原先的電流2 300 A降到2 009 A以下，可見，投用電容補償裝置，提高功率因數，可提高變壓器的承載能力，即有利于提高變壓器利用效益和安全供電。

根據《功率因數調整電費辦法》，低于功率因數標準時，增收電費；高于功率因數標準時，減收電費。所以，提高功率因數既對電網有利，又可以使用戶少付電費。

4 并聯電容器的繼電保護配置

并聯電容器延時速斷保護的動作電流應按電容器組端部引線發生兩相短路時整定，由于保護裝置的動作時限需大于電容器組合閘涌流時間，所以電容器保護不宜采用速斷保護，而采用延時速斷保護。將延焦變電所的無功補償改到焦化總降集中補償更有利于延時速斷保護的配置。

（1）如果延焦變電所裝有電容器補償裝置，6 kV饋線有變壓器、電動機、電容器，因為電容器為延時速斷保護，按照繼電保護時間級差的配合就有：電容器6 kV開關（大于0.2 s）→延焦變電所6 kV進線開關（大于0.5 s）→焦化總降6 kV饋線開關（大于0.8 s）→焦化總降主變6 kV開關（逐級提高）。

（2）如果將延焦變電所的電容器補償裝置改裝到上一級的焦化總降集中補償，延焦變電所6 kV饋線只有變壓器、電動機，因為變壓器、電動機都有0 s的速斷保護，按照繼電保護時間級差的配合就有：電動機或變壓器6 kV開關（0 s）→延焦變電所6 kV進線開關（0.3 s）→焦化總降6 kV饋線開關（0.6 s）→焦化總降主變6 kV開關（逐級提高）。由于電容器6 kV開關延時速斷時間小于焦化總降6 kV饋線開關延時時間，所以方便時間級差的配合，并有利于系統短路故障的快速切除。

由此可見，延焦變電所6 kV電容器裝置報廢后改到焦化總降進行集中補償，容易滿足繼電保護時間級差的配合。

5 結語

并聯電容器無功補償的重要性和顯著優點越來越為人們所認同，在變電站的運行中占據著越來越重要的地位，只有合理配置、正確使用，才能真正發揮并聯電容器在電力行業中的有效作用。

[1]供配電系統設計規范：GB 50052—2009[S].

[2]電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范：GB/T 50062—2008[S].

[3]謝文琳，王建偉，周作春.合理配置無功補償設備運行效果顯著[J].電力電容器與無功補償，2008，29（6）：33-35.