淺談電容補償?shù)膽?/p>

在供電系統(tǒng)中,，電容補償應用廣泛,，它不但補償無功功率，提高電能質(zhì)量,，降低損耗，提高設備的功率因數(shù),，還能減少配變安裝容量,，改善設備運行條件，節(jié)約電能,。對企業(yè)可減少功率損失,，提高電網(wǎng)輸電效率。
一,、電容補償作用
    電容補償就是無功補償或者功率因數(shù)補償,。在電力系統(tǒng)中，用電設備會在使用時過程中產(chǎn)生無功功率,，而且通常表示為電感性,，它會使電源容量的使用效率降低，而通過在系統(tǒng)中適當?shù)卦黾与娙莸姆绞骄涂梢缘靡愿纳啤?電力電容補償也稱功率因數(shù)補償,。
    它的作用是：
    電容在交流電路里可將電壓維持在較高的平均值,，可改善增加電路電壓的穩(wěn)定性。
    對大電流負載的突發(fā)啟動給予電流補償,，電力補償電容組可提供巨大的瞬間電流,，可減少對電網(wǎng)的沖擊。
    電路里大量的感性負載會使電網(wǎng)的相位產(chǎn)生偏差,，(感性元件會使交流電流相位滯后,，電壓相位超前90度)。而電容在電路里的特性與電感正好相反,，起補償作用,。
 　　在一定的有功功率下，當用電企業(yè) cosΦ越小,，其視在功率也越大,，為滿足用電的需要，供電線路和變壓器的容量也越大,，這樣,，不僅增加供電投資，降低設備利用率,，也將增加線路網(wǎng)損,。負載的功率因數(shù)低，對電力系統(tǒng)不利,。在電網(wǎng)高峰負荷時,，用戶的功率因數(shù)應達到的標準：高壓用電的工業(yè)用戶和高壓用電裝有帶負荷調(diào)整電壓裝置的電力用戶,，功率因數(shù)為 0.9 以上；其它 100KVA 及以上電力用戶和大中型電力排灌站,，功率因數(shù)為 0.85 以上,；農(nóng)業(yè)用電功率因數(shù)為 0.80 以上。 　　采用并聯(lián)電容器進行無功補償?shù)姆绞娇梢杂屑醒a償,、分組補償及個別補償?shù)取?br/>     個別補償,。即在用電設備附近按其本身無功功率的需要量裝設電容器組，與用電設備同時投入運行和斷開,，也就是再實際中將電容器直接接在用電設備附近,。適合用于低壓網(wǎng)絡，優(yōu)點是補嘗效果好,，缺點是電容器利用率低,。
     分組補償。即將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所各分路出線上,，它可與工廠部分負荷的變動同時投入或切除,，也就是再實際中將電容器分別安裝在各車間配電盤的母線上。優(yōu)點是電容器利用率較高且補償效果也較理想(比較折中),。
     集中補償,。即把電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側(cè)的母線 上。在實際中會將電容器接在變電所的高壓或低壓母線上,，電容器組的容量按配電所的總無功負荷來選擇,。優(yōu)點:是電容器利用率高，能減少電網(wǎng)和用戶變壓器及供電線路的無功負荷,。缺點:不能減少用戶內(nèi)部配電網(wǎng)絡的無功負荷,。
 二、電容補償應用中的問題

 　　在公用配變及用戶配變多采用集中補償方式,，將并聯(lián)電容器組安裝在配電變壓器的低壓母線上,，一般均采用成套裝置與低壓配電柜一起裝于室內(nèi)。因此,，并聯(lián)電容器組成套裝置均與所選用的配電柜型式相配套,，以便于統(tǒng)一安裝及接線。而在實際在應用中會出現(xiàn)以理問題：
     工業(yè)廠房的供配電系統(tǒng)比民用住宅的供配電系統(tǒng)復雜,，對廠房設備不熟悉,，用電裝機容量未明確，而對這情況設計人員都以經(jīng)驗來設計,。往往會造成配變?nèi)萘窟^大,，導致補償過大，造成設備的浪費,。嚴重影響投資成本,、運營成本,，不能滿足客戶需求。
     舊補償裝置柜里安裝的電容器較為統(tǒng)一每一組電容容量,，如10KVAR×12組,、12KVAR×10組、14KVAR×8組等,，而在運行過程中,，控制器設定的功率因數(shù)投入門限值是0.95(0.90-1.0可調(diào))，它會根據(jù)用電負荷的功率因數(shù)自動投切電容器組數(shù),。假設在12KVAR×10組當中,，當負荷的功率因數(shù)低于0.90時,，控制器就發(fā)出指令投入電容器,，而當投入了6 組電容器后，又超出了控制器設定的限值0.95,，此時,，控制器又要發(fā)出指令退出2組電容器，當退出后又達不到所要求的功率因值,，控制器又要發(fā)出指令投入電容器,；如此反復，造成控制器頻繁投切,，損壞電容組,。
     在選用額定電容組電壓時，忽略了配電變壓器的首端電源電壓一般要超過400V,，有的達420V左右,。而低壓無功補償裝置柜都是安裝在配電變壓器低壓線母線側(cè)，處于電源的最前端,，雖然電容補償在短時能在高于額定電壓下工作,，但長期的超額定電壓狀態(tài)下運行，會縮短設備的壽命,。 造成電容鼓包擊穿,，這時電容器失效，需要及時更換,，增加維護成本,。
     選用控制器質(zhì)量不好，當變壓空載或者輕載時,，控制器不但沒有切斷電容組,，并且還全電容組投入，使對地電容電流較大,，電流超前于電壓的角度增加,，功率因數(shù)降低,，電路呈現(xiàn)容性，根據(jù)《功率因數(shù)調(diào)整電費方法》,，供電企業(yè)需要對用電企業(yè)罰款,。
 三、正確使用電容補償
 　　針對電容補償應用上的問題,，提出解決辦法：
     工業(yè)用戶的多負荷補償容量的選擇：
     1)對已生產(chǎn)企業(yè)欲提高功率因數(shù),，其補償容量Qc按下式選擇：
Qc=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm　　　
     式中：Km為最大負荷月時有功功率消耗量，由有功電能表讀得,；

Kj為補償容量計算系數(shù),，可取0.8～0.9;Tm為企業(yè)的月工作小時數(shù)；tgφ1,、tgφ2意義同前,，tgφ1由有功和無功電能表讀數(shù)求得。
     2)對處于設計階段的企業(yè),，無功補償容量Qc按下式選擇：
Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)　　　
 式中Kn為年平均有功負荷系數(shù),，一般取0.7～0.75;

Pn為企業(yè)有功功率之和；

tgφ1,、tgφ2意義同前,。

tgφ1根據(jù)企業(yè)負荷性質(zhì)查手冊近似取值，也可用加權(quán)平均功率因數(shù)求得cosφ1,。
 　　對于工業(yè)負荷中設備存在有,，如變頻器、整流器,、中頻爐,、電弧爐、電子式日光燈等諧波源,，由于諧波會增加電氣設備的熱損耗,，干擾其功能甚至引發(fā)故障。另外諧波可對信息系統(tǒng)產(chǎn)生頻率耦合干擾,，普通的并聯(lián)電容器補償在諧波下可能發(fā)生諧波放大情況,，損壞電容器和設備，并嚴重降低電能質(zhì)量,。對此在電容器回路中串聯(lián)電抗器,，形成一個串聯(lián)諧振回路，可用于吸收諧波,，降低電網(wǎng)電壓畸變,，基波無功補償居次要位置。提高電網(wǎng)功率因數(shù),，同時吸收諧波,，電容器容量按無功補償?shù)囊笈渲?。因此，對不同的用電企業(yè),，分析清楚現(xiàn)場的設備,，了解是否存在諧波源存在，有利正確配置無功補償設備,。
    在于設備選型上解決電容開關(guān)投切頻繁問題,，一般低壓補償柜的電容投切開關(guān)主要分為三類，性能特點和應用場合不同：
 接觸器：價格便宜,，性能穩(wěn)定,。但投切時由涌流、過電壓,、電弧,，故觸點易燒結(jié)，一般使用于負荷穩(wěn)定,，投切次數(shù)較少的場合,。
     可控硅：投切時選擇交流值的過零點,，無涌流無弧光,，可迅速跟蹤負荷頻繁投切。但可控硅發(fā)熱嚴重,，需配置獨立風扇散熱,，因此經(jīng)常燒壞甚至著火，而且價格較高,。一般應用于負荷急劇變化的需頻繁投切的場合,。
復合開關(guān)：集合了接觸器和復合開關(guān)兩者的主要優(yōu)點并避免了其缺點，是目前主流開關(guān),，可應用于大部分場合,。價格較高，另外因其也內(nèi)置了接觸器,，其響應速度比可控硅要長些,，要求快速跟蹤投切的場合一般并不適用。
    對于負荷電流變化較大的場所,，應采用動態(tài)補償,，采用可控硅控制方式，快速投切,，補償各電容的容量選用混合式電容組,。
3.電容組應在運行在0.4kV以上的條件下正常工作。電容器運行中承受的長期工頻過電壓不大于1.1Un,；電容器的過電壓和過電流符合GB12747-91要求,。
四,、現(xiàn)階段無功補償
　　中山供電局對于無功補償非常重視，在電網(wǎng)改造中,，率先投入使用永磁真空開關(guān)投切動態(tài)無功補償裝置,。
 該設備具有三相四線檢測系統(tǒng)，可檢測各相的無功功率,、有功功率,、功率因數(shù)、電壓,、電流等參量,；真空投切元件同步選相控制器能自動尋找最佳投入(切除)點；實現(xiàn)過零投切,、無涌流(投切電容器瞬間產(chǎn)生的涌流應可控制在電容器組額定電流的3倍以下),、無過壓(電容器切除)；觸點不燒結(jié),；能耗?。粺o諧波注入,；在電氣參數(shù)和機械參數(shù)發(fā)生變化時能自動修正投切點,。具有可調(diào)投入及切除門限設定值，包括電流互感器變比,；延時,、過電壓、低電壓等參數(shù)的設置功能,。對于分組投切電容器組的,，具有循環(huán)投切設置功能。具有投切振蕩閉鎖功能,，系統(tǒng)負載較輕時,，控制器應具有防止投、切振蕩的措施,，即超過設定的功率因數(shù)下限一定值范圍內(nèi)對電容器的投切應有可設置0~120秒的延時,。延遲時間應與放電時間相協(xié)調(diào)，保證電容器再次投入時,，其端子間的電壓不高于電容器額定電壓的10%,。采用帶磁性材料作為鐵芯制成的電抗器。有效防止諧波,。
　　低壓電容器組選用干式自愈式二芳基乙烷復合薄膜電容器,，以混合補償?shù)姆椒▽崿F(xiàn)準確投切。配置如下表：
五、電容補償安裝使用中注意事項
　　農(nóng)網(wǎng)改造項目,，對于舊有設備整改,，就常出現(xiàn)新購置的低壓無功補償裝置柜。由于生產(chǎn)廠家的不同,，一般只能把電容使用VV.電纜連接,。這時要根據(jù)電容補償裝置柜配置的全部電容器的容量，即總的額定電流之和的1.5倍來選擇電源導線的截面積,，其最小截面積不得小于50m㎡塑銅線,，導線額定絕緣電壓1000V。電源線兩端連接一定要用銅線耳壓接,，保證接觸面連接可靠,。
　　安全接地。電容器的金屬外殼必須可靠地固定電位,。當電容器地額定電壓高于或等于電網(wǎng)電壓時,，應將電容器外殼接地，以保障人身安全,。當電容器地額定電壓低于電網(wǎng)電壓時,，則應加強電容器對地絕緣，可用相當于電網(wǎng)絕緣水平地支柱絕緣子支撐電容器的安裝臺架,，外殼再與臺架連接,。
　　電容放電。電容器再斷開電源后,，極間仍可能有極高的殘余電壓,。為此,，在補償電容器之中應有內(nèi)裝或外設的放電回路(電阻或電抗器,、電壓互感器)，使電容器的電壓在3min(額定電壓1000V以下的電容器組)或10min內(nèi)(額定電壓在1000V及以上的電容器組)降至50V,。為了防止帶電荷合閘及防止人身觸電傷亡事故,，電容器組必須加裝放電裝置。
　　對于設備維修方面,，定期的外觀檢查,，特別是電容組鼓包。檢查開關(guān),、控制器等設備是否正常運行,，通過多功能電子表及功率因數(shù)表，記錄有功電量,、無功電量,、電壓、電流等數(shù)據(jù),，能盡早發(fā)現(xiàn)電容補償故障,，并減少因此帶來的無功電費損失,。
    注重日常維修，有良好的通風,，避免受其他熱源的輻射,，有助于延長電容補償工作壽命。
六,、總結(jié)
　　從我們的實踐來看,，變壓器不宜空載運行或輕載運行，應將負荷率調(diào)至0.75左右,。盡量采用自然功率因數(shù)較高的電氣設備,，降低感性無功功率消耗。感性負載時投入電容器補償,，容性負載時投入電抗器補償,。對不同類型的用電設備，正確選擇先進的補償設備,，有利于提高功率因數(shù),，減少給電網(wǎng)帶來的無功損耗。