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淺談低壓電容器無功補償的技術與經濟性

時間：2022-02-16

中試控股技術博士為您解答：無功功率是維持電力系統正常運行主要的一個因素。搞好電力系統的無功平衡，提高負荷的功率因數，可以減少線路和變壓器中的有功功率損耗和其他電能損耗，從而提高電能質量，降低電能損耗，并保證了電力系統的穩定運行和用戶的供電質量。中試控股電力交直流分壓器主要用于脈沖高壓，雷電高壓，工頻高壓的測量以及電力系統及電氣、電子設備制造部門工頻交流高電壓和直流高電壓的測量。

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）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。
2.2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減少了線路的壓降
由于功率因數的提高，線路傳送電流小了，系統的線路電壓損失相應減小，有利于改善末端的電能質量。
2.4提高功率因數及相應地減少電費
根據國家水利電力部國家物價局1983年頒布的《功率因數調整電費辦法》規定三種功率因數標準值，相應地減少電費：
①功率因數標準0.90，適用于160千伏安以上的高壓供電工業用戶、裝有帶負荷調整電壓裝置的高壓供電電力用戶和3200千伏安及以上的高壓供電電力排灌站。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。
3低壓并聯電容器無功補償的種類
3.1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
3.2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
就地補償分為兩種：一是分散就地補償，電容器接在低壓配電裝置或動力箱的母線上，對附近的用電設備進行無功補償。二是單獨就地補償，將電容器直接接在用電設備端子上或保護設備末端，一般不需要電容器用的操作保護設備，
3.3就地補償與集中補償節能比較
4電容補償在技術上應注意的問題
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）
在低壓電容器回路中，可采用以下方法限制：一是串聯電抗器；二是加大投切電容器的容量；三是采用專用電容器投切的接觸器。
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，如以電抗器的百分比為K，當電網中5次諧波較高，而3次諧波不太高時，K宜采用4.5％；如中3次諧波較高時，K宜采用12％，當電網中諧波不高時，K宜采用0.5％。
③防止產生自勵。采用電容器就地補償電動機無功功率，電容器直接并聯在電動機上，切斷電源后，電動機在慣性作用下繼續運行，此時電容器的放電電流成為勵磁電流。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
（4）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
5電容補償控制的選擇及補償容量的確定
5.1電容器組投切方式的選擇
電容器組投切方式分手動和自動兩種。對于補償低壓基本無功及常年穩定的高壓電容器組，宜采用手動投切；為避免過補償或輕載時電壓過高，易造成設備損壞的，宜采用自動投切。高、低壓補償效果相同時，宜采用低壓自動補償裝置。
5.2電容器補償容量的確定
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)
（5）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
確定無功補償容量時，還應注意以下三點：①在輕負荷時要避免過補償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經濟的。②功率因數越高，每千乏補償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數提高到0.95就是合理補償。③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。
6結語
采用無功補償可以提高功率因數，是一項投資少，收效快的節能措施。并聯補償電容器原理簡單、使用方便、運行經濟，還可以分組投切保證電壓合格率和合理的功率因數。我國很多地區配電網和農網平均功率因數偏低，通過采用補償電容器進行合理的補償，一定能夠提高供電質量并取得明顯的經濟效益。