隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,用電負(fù)荷的增加,必然要求電網(wǎng)系統(tǒng)利用率的提高。但由于接入電網(wǎng)的用電設(shè)備絕大多數(shù)是電感性負(fù)荷,自然功率因素低,影響發(fā)電機(jī)的輸出功率;降低有功功率的輸出;影響變電、輸電的供電能力;降低有功功率的容量;增加電力系統(tǒng)的電能損耗;增加輸電線路的電壓降等。因此,連接到電網(wǎng)中的大多數(shù)電器不僅需要有功功率,還需要一定的無功功率。無功,簡單的說就是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換,并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。電機(jī)和變壓器中的磁場靠無功電流維持,輸電線中的電感也消耗無功,電抗器、熒光燈等所有感性電路全部需要一定的無功功率。為減少電力輸送中的損耗,提高電力輸送的容量和質(zhì)量,必須進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償。 　　目前,在110 kV及以下的電網(wǎng)中,常安裝電力電容器組來進(jìn)行無功功率補(bǔ)償,這是一種實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的方法。而采用無功補(bǔ)償,具有減少設(shè)計(jì)容量;減少投資;增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例,降低線損,改善電壓質(zhì)量,穩(wěn)定設(shè)備運(yùn)行;可提高低壓電網(wǎng)和用電設(shè)備的功率因素,降低電能損耗和節(jié)能;減少用戶電費(fèi)支出;可滿足電力系統(tǒng)對無功補(bǔ)償?shù)臋z測要求,消除因?yàn)楣β室蛩剡^低而產(chǎn)生的罰款等優(yōu)點(diǎn)。 　　1電力電容器的補(bǔ)償原理 　　電容器在原理上相當(dāng)于產(chǎn)生容性無功電流的發(fā)電機(jī)。其無功補(bǔ)償?shù)脑硎前丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置和感性功率負(fù)荷并聯(lián)在同一電容器上,能量在兩種負(fù)荷間相互轉(zhuǎn)換。這樣,電網(wǎng)中的變壓器和輸電線路的負(fù)荷降低,從而輸出有功能力增加。在輸出一定有功功率的情況下,供電系統(tǒng)的損耗降低。比較起來電容器是減輕變壓器、供電系統(tǒng)和工業(yè)配電負(fù)荷的最簡便、最經(jīng)濟(jì)的方法。因此,電容器作為電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償勢在必行。當(dāng)前,采用并聯(lián)電容器作為無功補(bǔ)償裝置已經(jīng)非常普遍。 　　2電力電容器補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn) 　　2.1優(yōu)點(diǎn) 　　電力電容器無功補(bǔ)償裝置具有安裝方便,安裝地點(diǎn)增減方便;有功損耗小(僅為額定容量的0.4%左右);建設(shè)周期短;投資小;無旋轉(zhuǎn)部件,運(yùn)行維護(hù)簡便;個別電容器組損壞,不影響整個電容器組運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。 　　2.2缺點(diǎn) 　　電力電容器無功補(bǔ)償裝置的缺點(diǎn)有:只能進(jìn)行有級調(diào)節(jié),不能進(jìn)行平滑調(diào)節(jié);通風(fēng)不良,一旦電容器運(yùn)行溫度高于70℃時,易發(fā)生膨脹爆炸;電壓特性不好,對短路穩(wěn)定性差,切除后有殘余電荷;無功補(bǔ)償精度低,易影響補(bǔ)償效果;補(bǔ)償電容器的運(yùn)行管理困難及電容器安全運(yùn)行的問題未受到重視等。 　　3無功補(bǔ)償方式 　　3.1高壓分散補(bǔ)償 　　高壓分散補(bǔ)償實(shí)際就是在單臺變壓器高壓側(cè)安裝的,用以改善電源電壓質(zhì)量的無功補(bǔ)償電容器。其主要用于城市高壓配電中。 　　3.2高壓集中補(bǔ)償 　　高壓集中補(bǔ)償是指將電容器裝于變電站或用戶降壓變電站6kV～10kV高壓母線的補(bǔ)償方式;電容器也可裝設(shè)于用戶總配電室低壓母線,適用于負(fù)荷較集中、離配電母線較近、補(bǔ)償容量較大的場所,用戶本身又有一定的高壓負(fù)荷時,可減少對電力系統(tǒng)無功的消耗并起到一定的補(bǔ)償作用。其優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)行自動投切,可合理地提高用戶的功率因素,利用率高,投資較少,便于維護(hù),調(diào)節(jié)方便可避免過補(bǔ),改善電壓質(zhì)量。但這種補(bǔ)償方式的補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)效益較差。 　　3.3低壓分散補(bǔ)償 　　低壓分散補(bǔ)償就是根據(jù)個別用電設(shè)備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地安裝在用電設(shè)備附近,以補(bǔ)償安裝部位前邊的所有高低壓線路和變壓器的無功功率。其優(yōu)點(diǎn)是用電設(shè)備運(yùn)行時,無功補(bǔ)償投入,用電設(shè)備停運(yùn)時,補(bǔ)償設(shè)備也退出,可減少配電網(wǎng)和變壓器中的無功流動從而減少有功損耗;可減少線路的導(dǎo)線截面及變壓器的容量,占位小。缺點(diǎn)是利用率低、投資大,對變速運(yùn)行,正反向運(yùn)行,點(diǎn)動、堵轉(zhuǎn)、反接制動的電機(jī)則不適應(yīng)。 　　3.4低壓集中補(bǔ)償 　　低壓集中補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓開關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè),以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置,根據(jù)低壓母線上的無功符合而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進(jìn)行,做不到平滑的調(diào)節(jié)。低壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn):接線簡單、運(yùn)行維護(hù)工作量小,使無功就地平衡,從而提高配變利用率,降低網(wǎng)損,具有較高的經(jīng)濟(jì)性,是目前無功補(bǔ)償中常用的手段之一。 　　4電容器補(bǔ)償容量的計(jì)算 　　無功補(bǔ)償容量宜按無功功率曲線或無功補(bǔ)償計(jì)算方法確定,其計(jì)算公式如下: 　　QC=p(tgφ1-tgφ2)或是QC=pqc(1) 　　式中:Qc:補(bǔ)償電容器容量; 　　P:負(fù)荷有功功率; 　　COSφ1:補(bǔ)償前負(fù)荷功率因數(shù); 　　COSφ2:補(bǔ)償后負(fù)荷功率因數(shù); 　　qc:無功功率補(bǔ)償率,kvar/kw(見表1)。 　　表 1 　　 電力電容器無功補(bǔ)償 　　5電力電容器的安全運(yùn)行 　　5.1允許運(yùn)行電流 　　正常運(yùn)行時,電容器應(yīng)在額定電流下運(yùn)行,最大運(yùn)行電流不得超過額定電流的1.3倍,三相電流差不超過5 %。 　　5.2允許運(yùn)行電壓 　　電容器對電壓十分敏感,因電容器的損耗與電壓平方成正比,過電壓會使電容器發(fā)熱嚴(yán)重,電容器絕緣會加速老化,壽命縮短,甚至電擊穿。因此,電容器裝置應(yīng)在額定電壓下運(yùn)行,一般不宜超過額定電壓的1.05倍,最高運(yùn)行電壓不宜超過額定電壓的1.1倍。當(dāng)母線超過1.1倍額定電壓時,須采取降溫措施。 　　5.3諧波問題 　　由于電容器回路是一個LC電路,對于某些諧波容易產(chǎn)生諧振,易造成高次諧波,使電流增加和電壓升高。且諧波的這種電流對電容器非常有害,極容易使電容器擊穿引起相間短路。因此,當(dāng)電容器在正常工作時,在必要時可在電容器上串聯(lián)適當(dāng)?shù)母锌怪档碾娍蛊?以限制諧波電流。 　　5.4繼電保護(hù)問題 　　繼電保護(hù)主要由繼電保護(hù)成套裝置實(shí)現(xiàn),目前國內(nèi)幾個知名電氣廠家生產(chǎn)的繼電保護(hù)裝置技術(shù)都已經(jīng)非常成熟,安全穩(wěn)定、功能強(qiáng)大。繼電保護(hù)裝置可以有效的切除故障電容器,是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。主要的電容器繼電保護(hù)措施有:①三段式過流保護(hù);②為防止系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)過壓造成電容器損壞而設(shè)置的過電壓保護(hù);③為避免系統(tǒng)電源短暫停投引起電容器瞬時重合造成的過電壓損壞而設(shè)置的低電壓保護(hù);④反映電容器組中電容器的內(nèi)部擊穿故障而配置的不平衡電壓保護(hù)、不平衡電流保護(hù)或三相差電壓保護(hù)。 　　5.5合閘問題 　　電容器組禁止帶電重合閘。主要是因電容器放電需要一定時間,當(dāng)電容器組的開關(guān)跳閘后,如果馬上重合閘,電容器是來不及放電的,在電容器中就可能殘存著與重合閘電壓極性相反的電荷,這將使合閘瞬間產(chǎn)生很大的沖擊電流,從而造成電容器外殼膨脹、噴油甚至爆炸。所以,電容器組再次合閘時,必須在斷路器斷開3 min之后才可進(jìn)行。因此,電容器不允許裝設(shè)自動重合閘裝置,相反應(yīng)裝設(shè)無壓釋放自動跳閘裝置。 　　一些終端變電站往往配置有備用電源自動投切裝置,裝置動作將故障電源切除,然后經(jīng)過短暫延時投入備用電源,在這個過程中,如果電容器組有低壓自投切功能,那么電容器組將在短時間內(nèi)再次合上,這就會發(fā)生以上所說的故障。所以,安裝有備用電源自動投切裝置的系統(tǒng)與電容器組的投切問題,應(yīng)值得充分的重視。 　　5.6允許運(yùn)行溫度 　　電容器正常工作時,其周圍額定環(huán)境溫度一般為40 ℃~-25 ℃;其內(nèi)部介質(zhì)的溫度應(yīng)低于65 ℃,最高不得超過70 ℃,否則會引起熱擊穿,或是引起鼓肚現(xiàn)象。電容器外殼的溫度是在介質(zhì)溫度與環(huán)境溫度之間,不應(yīng)超過55 ℃。因此,應(yīng)保持電容器室內(nèi)通風(fēng)良好,確保其運(yùn)行溫度不超過允許值。 　　5.7運(yùn)行中的放電聲問題 　　電容器在運(yùn)行時,一般是沒有聲音的,但在某些情況下,其在運(yùn)行時也會存在放電聲的問題。如電容器的套管露天放置時間過長時,一旦雨水進(jìn)入兩層套管之間,加上電壓后,就有可能產(chǎn)生放電聲;當(dāng)電容器內(nèi)缺油時,易使其套管的下端露出油面,這時就有可能發(fā)出放電聲;當(dāng)電容器內(nèi)部若有虛焊或脫焊,則會在油內(nèi)閃絡(luò)放電;當(dāng)電容器的芯子與外殼接觸不良時,會出現(xiàn)浮動電壓,引起放電聲。 　　一旦出現(xiàn)以上幾種出現(xiàn)放電聲狀況,應(yīng)針對每種情況做出處理,即其處理方法依次為:將電容器停運(yùn)并放電后把外套管卸出,擦干重新裝好;添加同種規(guī)格的電容器油;如放電聲不止,應(yīng)拆開修理;將電容器停運(yùn)并放電后進(jìn)行處理,使其芯子和外殼接觸好。 　　5.8爆炸問題 　　電容器在運(yùn)行過程中,如出現(xiàn)電容器內(nèi)部元件擊穿、電容器對外殼絕緣損壞、密封不良和漏油、鼓肚和內(nèi)部游離、鼓肚和內(nèi)部游離、帶電荷合閘或是溫度過高、通風(fēng)不良、運(yùn)行電壓過高、諧波分量過大、操作過電壓等情況,都有可能引起電容器損壞爆炸。為預(yù)防電容器爆炸事故,正常情況下,可根據(jù)每組相電容器通過的電流量的大小,按1.5倍~2倍,配以快速熔斷器,若電容被擊穿,則快速熔斷器會熔化而切斷電源,保護(hù)電容器不會繼續(xù)產(chǎn)生熱量;在補(bǔ)償柜上每相安裝電流表,保證每相電流相差不超過±5 %,若發(fā)現(xiàn)不平衡,立即退出運(yùn)行,檢查電容器;監(jiān)視電容器的溫升情況;加強(qiáng)對電容器組的巡檢,避免出現(xiàn)電容器漏油、鼓肚現(xiàn)象,以防爆炸。 　　綜上所述,無功補(bǔ)償技術(shù)是提高電網(wǎng)供電能力、減少電壓損失和降低網(wǎng)損的一種有效措施。電力電容器具有無功補(bǔ)償原理簡單、安裝方便、投資小,有功損耗小,運(yùn)行維護(hù)簡便、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。因此,在當(dāng)前,隨著電力負(fù)荷的增加,要想提高電網(wǎng)系統(tǒng)的利用率,通過采用補(bǔ)償電容器進(jìn)行合理的補(bǔ)償,是能夠提高供電質(zhì)量并取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益的。