電力電容器無功補償及其安全應(yīng)用研究

陶然

(武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院，湖北 武漢 430072)

摘要：電壓是衡量電能質(zhì)量的重要指標，電力系統(tǒng)中的各種用電設(shè)備只有在額定電壓下運行才能獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟指標，而保證電壓穩(wěn)定的重要手段就是利用電力電容器進行無功補償?，F(xiàn)結(jié)合實踐經(jīng)驗，簡要闡述電力電容器無功補償原理及其優(yōu)缺點，總結(jié)常見的幾種電容器無功補償方式，并對其安全應(yīng)用問題進行深入分析。

關(guān)鍵詞：電力電容器；無功補償；安全應(yīng)用

收稿日期:2015-05-14

作者簡介：陶然(1995—)，女，河南信陽人，研究方向：電氣工程與自動化。

0引言

目前，隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，用電負荷迅速增加，對電力系統(tǒng)的負載要求也越來越高。由于現(xiàn)今用電設(shè)備大多為感性負荷，自然功率較小，會直接影響輸出功率；而若系統(tǒng)輸出有功功率降低，則會影響用電和輸電能力；若有功容量降低，則電力系統(tǒng)總能耗會明顯增大。因此，對接入電網(wǎng)的電力設(shè)備既有有功功率要求，又有無功功率要求。

1電力電容器無功補償原理及優(yōu)缺點

從原理上分析，電力電容器相當于發(fā)電機，可產(chǎn)生容性無功電流。電力電容器無功補償即將感性負荷和容性負荷進行連接，轉(zhuǎn)換不同負荷間的能量?，F(xiàn)階段，電力系統(tǒng)中應(yīng)用電力電容器進行無功補償是較為常見的，其優(yōu)點在于：投入資金少、施工周期短、功率損耗小、裝置簡單，后期方便管理、維護；若某一電力電容器內(nèi)部構(gòu)件損壞，不會影響電容器組運行。當然應(yīng)用電力電容器進行無功補償也存在一些缺點，例如電容器裝置電壓特性不夠完善，切斷電源后存在殘余電荷；運行中的電力電容器若通風不暢，溫度可能超過70 ℃，會有爆炸危險；不具備平滑調(diào)節(jié)功能，僅能實現(xiàn)有級調(diào)節(jié)；補償精度較低，影響補償效果。

2電力電容器無功補償方式

2.1低壓集中補償方式

該補償方式是將變壓器低壓母線與低壓開關(guān)、電力電容器相連，由無功補償投切裝置充當保護控制裝置。實踐發(fā)現(xiàn)，電力電容器是整組完成投切動作的，不能進行平滑調(diào)節(jié)。其優(yōu)勢是連接簡單、電能損耗較少、后期維護量較小，可作為電力電容器無功補償?shù)闹匾绞健?/p>

2.2低壓分散補償方式

該補償方式充分結(jié)合某一特殊用電設(shè)備的無功量需求，把電力電容器分散安裝在用電設(shè)備周圍，補償?shù)蛪合到y(tǒng)的無功功率需求。其優(yōu)勢是無功補償在設(shè)備運行時投入；設(shè)備停運后，也停止無功補償，補償具有針對性，效果更佳。缺點為投入資金多，電能利用率低，不能較好地適用于點動、反接制動電動機。

2.3高壓集中補償方式

該補償方式是在6～10 kV高壓母線上或變電站安裝電力電容器進行無功補償。對于補償容量較大、距離配電母線較近、負荷相對集中的場所，在高壓母線上進行集中式的無功補償，可使電力系統(tǒng)中的無功消耗降低，較好地發(fā)揮補償功能。其優(yōu)勢是有自動投切功能，能夠提高電能利用率，投資小，便于維護。缺點是經(jīng)濟效益較低。

2.4高壓分散補償方式

該補償方式是在高壓配電線路上分散安裝電力電容器組，采用固定補償且每一個補償點的電容器容量都不宜過大，否則在電力負荷處于谷值期時，將會向上一級電網(wǎng)倒送無功或引起無功功率流動增加，帶來更多網(wǎng)損，并致使電壓升高，影響電力電容器以及其他電氣設(shè)備的正常運行。此種補償方式只能作為下級補償?shù)难a充。

3電力電容器的安全應(yīng)用

(1) 允許電流要求：電容器正常情況下應(yīng)在額定電流下運行，三相電流差不超過5%，最大運行電流小于或等于額定電流的1.3倍。

(2) 允許電壓要求：電容器對電壓敏感性較強，因電壓平方與電容器損耗成正比，會加速電容器溫升，從而加快絕緣老化速度，縮短電容器壽命，嚴重時甚至會造成電擊穿事故。所以，電容器應(yīng)在額定電壓下運行，最高運行電壓應(yīng)小于或等于額定電壓的1.1倍。當高于額定電壓1.1倍時，須進行降溫處理。

(3) 環(huán)境溫度影響：運行人員應(yīng)隨時注意電力電容器運行溫度。為保障電容器預(yù)定使用年限及安全運行，必須保持環(huán)境溫度在正常范圍內(nèi)，以免對電容器運行溫度產(chǎn)生較大影響。環(huán)境溫度過低時，電容器內(nèi)的油就可能會凍結(jié)，容易電擊穿；如果環(huán)境溫度太高，電容器工作時所產(chǎn)生的熱量就散不出去，從而使熱平衡受到破壞。因此，電力部門應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的氣候條件，參照相應(yīng)的電容器技術(shù)規(guī)定，采取相應(yīng)措施控制環(huán)境溫度，保證電容器的安全運行。

(4) 繼電保護問題：當前國內(nèi)大部分電氣廠家都已擁有較成熟的繼電保護技術(shù)及相應(yīng)產(chǎn)品，功能強大、安全穩(wěn)定，能夠有效切除故障電容器，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。電容器繼電保護包括限時電流速斷保護、過電流保護、不平衡電流保護、欠壓保護、過壓保護、不平衡電壓保護、零序電流/電壓保護等。

(5) 合閘問題：電容器開關(guān)跳閘或保護熔絲熔斷后，必須查明確系外部原因造成，才能再次合閘試送或更換熔絲送電。電容器組禁止帶電合閘，否則可能承受兩倍左右的額定電壓，同時造成很大的沖擊電流。電容器組切除后必須立即放電，待電荷消失后(一般要求等待3 min)方可再次合閘。

(6) 爆炸問題：在電容器運行過程中，如果出現(xiàn)操作過電壓、諧波分量過大、運行電壓過高、通風不良、溫度過高、帶電荷合閘、漏油和密封不良、外殼絕緣損壞、內(nèi)部元件擊穿等情況，均可能引起爆炸。一般情況下，繼電保護裝置能夠減少甚至避免電容器爆炸事故的發(fā)生，但也要

加大對電容器的巡檢力度，嚴密監(jiān)視電容器溫升情況，從根本上避免電容器出現(xiàn)鼓肚、漏油現(xiàn)象，以防爆炸。

4結(jié)語

綜上所述，電力電容器具有無功補償原理簡單、安全可靠、運行維護方便、有功損耗少、投資小、便于安裝等優(yōu)點，利用其進行無功補償是降低網(wǎng)損、減少電壓降、提高電網(wǎng)供電能力的一項有效措施。隨著當前電力負荷的不斷增加，要想提升電力系統(tǒng)的運行效率，需合理選型無功補償電容器，以顯著提高供電質(zhì)量，從而為電力企業(yè)爭得更大的社會效益與經(jīng)濟效益。

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