在供電系統(tǒng)中，電容補(bǔ)償應(yīng)用廣泛，它不但補(bǔ)償無功功率，提高電能質(zhì)量，降低損耗，提高設(shè)備的功率因數(shù)，還能減少配變安裝容量，改善設(shè)備運(yùn)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(bǔ)償作用

電容補(bǔ)償就是無功補(bǔ)償或者功率因數(shù)補(bǔ)償。在電力系統(tǒng)中，用電設(shè)備會(huì)在使用時(shí)過程中產(chǎn)生無功功率，而且通常表示為電感性，它會(huì)使電源容量的使用效率降低，而通過在系統(tǒng)中適當(dāng)?shù)卦黾与娙莸姆绞骄涂梢缘靡愿纳啤?電力電容補(bǔ)償也稱功率因數(shù)補(bǔ)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(fù)載的突發(fā)啟動(dòng)給予電流補(bǔ)償，電力補(bǔ)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(fù)載會(huì)使電網(wǎng)的相位產(chǎn)生偏差，(感性元件會(huì)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(bǔ)償作用。

在一定的有功功率下，當(dāng)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(shè)備利用率，也將增加線路網(wǎng)損。負(fù)載的功率因數(shù)低，對電力系統(tǒng)不利。在電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)，用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)：高壓用電的工業(yè)用戶和高壓用電裝有帶負(fù)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(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)姆绞娇梢杂屑醒a(bǔ)償、分組補(bǔ)償及個(gè)別補(bǔ)償?shù)取?/span>

個(gè)別補(bǔ)償。即在用電設(shè)備附近按其本身無功功率的需要量裝設(shè)電容器組，與用電設(shè)備同時(shí)投入運(yùn)行和斷開，也就是再實(shí)際中將電容器直接接在用電設(shè)備附近。適合用于低壓網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)嘗效果好，缺點(diǎn)是電容器利用率低。

分組補(bǔ)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(fù)荷的變動(dòng)同時(shí)投入或切除，也就是再實(shí)際中將電容器分別安裝在各車間配電盤的母線上。優(yōu)點(diǎn)是電容器利用率較高且補(bǔ)償效果也較理想(比較折中)。

集中補(bǔ)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(shí)際中會(huì)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(fù)荷來選擇。優(yōu)點(diǎn):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(fù)荷。缺點(diǎn):不能減少用戶內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)的無功負(fù)荷。

 二、電容補(bǔ)償應(yīng)用中的問題

在公用配變及用戶配變多采用集中補(bǔ)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(shí)際在應(yīng)用中會(huì)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(fù)雜，對廠房設(shè)備不熟悉，用電裝機(jī)容量未明確，而對這情況設(shè)計(jì)人員都以經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)。往往會(huì)造成配變?nèi)萘窟^大，導(dǎo)致補(bǔ)償過大，造成設(shè)備的浪費(fèi)。嚴(yán)重影響投資成本、運(yùn)營成本，不能滿足客戶需求。

舊補(bǔ)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(yùn)行過程中，控制器設(shè)定的功率因數(shù)投入門限值是0.95(0.90-1.0可調(diào))，它會(huì)根據(jù)用電負(fù)荷的功率因數(shù)自動(dòng)投切電容器組數(shù)。假設(shè)在12KVAR×10組當(dāng)中，當(dāng)負(fù)荷的功率因數(shù)低于0.90時(shí)，控制器就發(fā)出指令投入電容器，而當(dāng)投入了6 組電容器后，又超出了控制器設(shè)定的限值0.95，此時(shí)，控制器又要發(fā)出指令退出2組電容器，當(dāng)退出后又達(dá)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(fù)，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(shí)，忽略了配電變壓器的首端電源電壓一般要超過400V，有的達(dá)420V左右。而低壓無功補(bǔ)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(bǔ)償在短時(shí)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(yùn)行，會(huì)縮短設(shè)備的壽命。 造成電容鼓包擊穿，這時(shí)電容器失效，需要及時(shí)更換，增加維護(hù)成本。

選用控制器質(zhì)量不好，當(dāng)變壓空載或者輕載時(shí)，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(fèi)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(bǔ)償

針對電容補(bǔ)償應(yīng)用上的問題，提出解決辦法：

工業(yè)用戶的多負(fù)荷補(bǔ)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(bǔ)償容量Qc按下式選擇：

Qc=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm　　　

式中：Km為最大負(fù)荷月時(shí)有功功率消耗量，由有功電能表讀得；

Kj為補(bǔ)償容量計(jì)算系數(shù)，可取0.8～0.9;Tm為企業(yè)的月工作小時(shí)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(shè)計(jì)階段的企業(yè)，無功補(bǔ)償容量Qc按下式選擇：

Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)　　　

式中Kn為年平均有功負(fù)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(fù)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(fù)荷中設(shè)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(huì)增加電氣設(shè)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(bǔ)償在諧波下可能發(fā)生諧波放大情況，損壞電容器和設(shè)備，并嚴(yán)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(gè)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(bǔ)償居次要位置。提高電網(wǎng)功率因數(shù)，同時(shí)吸收諧波，電容器容量按無功補(bǔ)償?shù)囊笈渲谩Ｒ虼?，對不同的用電企業(yè)，分析清楚現(xiàn)場的設(shè)備，了解是否存在諧波源存在，有利正確配置無功補(bǔ)償設(shè)備。

在于設(shè)備選型上解決電容開關(guān)投切頻繁問題，一般低壓補(bǔ)償柜的電容投切開關(guān)主要分為三類，性能特點(diǎn)和應(yīng)用場合不同：

接觸器：價(jià)格便宜，性能穩(wěn)定。但投切時(shí)由涌流、過電壓、電弧，故觸點(diǎn)易燒結(jié)，一般使用于負(fù)荷穩(wěn)定，投切次數(shù)較少的場合。

可控硅：投切時(shí)選擇交流值的過零點(diǎn)，無涌流無弧光，可迅速跟蹤負(fù)荷頻繁投切。但可控硅發(fā)熱嚴(yán)重，需配置獨(dú)立風(fēng)扇散熱，因此經(jīng)常燒壞甚至著火，而且價(jià)格較高。一般應(yīng)用于負(fù)荷急劇變化的需頻繁投切的場合。

復(fù)合開關(guān)：集合了接觸器和復(fù)合開關(guān)兩者的主要優(yōu)點(diǎn)并避免了其缺點(diǎn)，是目前主流開關(guān)，可應(yīng)用于大部分場合。價(jià)格較高，另外因其也內(nèi)置了接觸器，其響應(yīng)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(fù)荷電流變化較大的場所，應(yīng)采用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，采用可控硅控制方式，快速投切，補(bǔ)償各電容的容量選用混合式電容組。

3.電容組應(yīng)在運(yùn)行在0.4kV以上的條件下正常工作。電容器運(yùn)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(bǔ)償

中山供電局對于無功補(bǔ)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(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置。

 該設(shè)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(dòng)尋找最佳投入(切除)點(diǎn)；實(shí)現(xiàn)過零投切、無涌流(投切電容器瞬間產(chǎn)生的涌流應(yīng)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(diǎn)不燒結(jié)；能耗??；無諧波注入；在電氣參數(shù)和機(jī)械參數(shù)發(fā)生變化時(shí)能自動(dòng)修正投切點(diǎn)。具有可調(diào)投入及切除門限設(shè)定值，包括電流互感器變比；延時(shí)、過電壓、低電壓等參數(shù)的設(shè)置功能。對于分組投切電容器組的，具有循環(huán)投切設(shè)置功能。具有投切振蕩閉鎖功能，系統(tǒng)負(fù)載較輕時(shí)，控制器應(yīng)具有防止投、切振蕩的措施，即超過設(shè)定的功率因數(shù)下限一定值范圍內(nèi)對電容器的投切應(yīng)有可設(shè)置0~120秒的延時(shí)。延遲時(shí)間應(yīng)與放電時(shí)間相協(xié)調(diào)，保證電容器再次投入時(shí)，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(fù)合薄膜電容器，以混合補(bǔ)償?shù)姆椒▽?shí)現(xiàn)準(zhǔn)確投切。配置如下表：

五、電容補(bǔ)償安裝使用中注意事項(xiàng)

農(nóng)網(wǎng)改造項(xiàng)目，對于舊有設(shè)備整改，就常出現(xiàn)新購置的低壓無功補(bǔ)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(shí)要根據(jù)電容補(bǔ)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(dǎo)線的截面積，其最小截面積不得小于50m㎡塑銅線，導(dǎo)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(dāng)電容器地額定電壓高于或等于電網(wǎng)電壓時(shí)，應(yīng)將電容器外殼接地，以保障人身安全。當(dāng)電容器地額定電壓低于電網(wǎng)電壓時(shí)，則應(yīng)加強(qiáng)電容器對地絕緣，可用相當(dāng)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(bǔ)償電容器之中應(yīng)有內(nèi)裝或外設(shè)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(shè)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(shè)備是否正常運(yùn)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(bǔ)償故障，并減少因此帶來的無功電費(fèi)損失。

注重日常維修，有良好的通風(fēng)，避免受其他熱源的輻射，有助于延長電容補(bǔ)償工作壽命。

六、總結(jié)

從我們的實(shí)踐來看，變壓器不宜空載運(yùn)行或輕載運(yùn)行，應(yīng)將負(fù)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(shè)備，降低感性無功功率消耗。感性負(fù)載時(shí)投入電容器補(bǔ)償，容性負(fù)載時(shí)投入電抗器補(bǔ)償。對不同類型的用電設(shè)備，正確選擇先進(jìn)的補(bǔ)償設(shè)備，有利于提高功率因數(shù)，減少給電網(wǎng)帶來的無功損耗。

浙江易碩電氣有限公司是專業(yè)從事低壓電力電容器，智能電容器，電抗器，無功補(bǔ)償控制器，無功補(bǔ)償裝置系列的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)為一體的高科技公司。

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