隨著國(guó)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(wú)功功率。無(wú)功,簡(jiǎn)單的說(shuō)就是用于電路內(nèi)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換,并用來(lái)在電氣設(shè)備中建立和維持磁場(chǎng)的電功率。電機(jī)和變壓器中的磁場(chǎng)靠無(wú)功電流維持,輸電線中的電感也消耗無(wú)功,電抗器、熒光燈等所有感性電路全部需要一定的無(wú)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(wú)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(lái)進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償,這是一種實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的方法。而采用無(wú)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(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)臋z測(cè)要求,消除因?yàn)楣β室蛩剡^(guò)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(wú)功電流的發(fā)電機(jī)。其無(wú)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(lái)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(jiǎn)便、最經(jīng)濟(jì)的方法。因此,電容器作為電力系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償勢(shì)在必行。當(dāng)前,采用并聯(lián)電容器作為無(wú)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(wú)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(wú)旋轉(zhuǎn)部件,運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便;個(gè)別電容器組損壞,不影響整個(gè)電容器組運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。

 

    2.2缺點(diǎn)

 

    電力電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置的缺點(diǎn)有:只能進(jìn)行有級(jí)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(shí),易發(fā)生膨脹爆炸;電壓特性不好,對(duì)短路穩(wěn)定性差,切除后有殘余電荷;無(wú)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(wèn)題未受到重視等。

 

    3無(wú)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(tái)變壓器高壓側(cè)安裝的,用以改善電源電壓質(zhì)量的無(wú)功補(bǔ)償電容器。其主要用于城市高壓配電中。

 

    3.2低壓分散補(bǔ)償

 

    低壓分散補(bǔ)償就是根據(jù)個(gè)別用電設(shè)備對(duì)無(wú)功的需要量將單臺(tái)或多臺(tái)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(wú)功功率。其優(yōu)點(diǎn)是用電設(shè)備運(yùn)行時(shí),無(wú)功補(bǔ)償投入,用電設(shè)備停運(yùn)時(shí),補(bǔ)償設(shè)備也退出,可減少配電網(wǎng)和變壓器中的無(wú)功流動(dòng)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(duì)變速運(yùn)行,正反向運(yùn)行,點(diǎn)動(dòng)、堵轉(zhuǎn)、反接制動(dòng)的電機(jī)則不適應(yīng)。

 

    3.3低壓集中補(bǔ)償

 

    低壓集中補(bǔ)償是指將低壓電容器通過(guò)低壓開(kāi)關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè),以無(wú)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(wú)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(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)工作量小,使無(wú)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(wú)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(wú)功補(bǔ)償容量宜按無(wú)功功率曲線或無(wú)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);

 

    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(shí),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(guò)額定電流的1.3倍,三相電流差不超過(guò)5 %。

 

    5.2允許運(yùn)行電壓

 

    電容器對(duì)電壓十分敏感,因電容器的損耗與電壓平方成正比,過(guò)電壓會(huì)使電容器發(fā)熱嚴(yán)重,電容器絕緣會(huì)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(guò)額定電壓的1.05倍,最高運(yùn)行電壓不宜超過(guò)額定電壓的1.1倍。當(dāng)母線超過(guò)1.1倍額定電壓時(shí),須采取降溫措施。

 

    5.3運(yùn)行中的放電聲問(wèn)題

 

    電容器在運(yùn)行時(shí),一般是沒(méi)有聲音的,但在某些情況下,其在運(yùn)行時(shí)也會(huì)存在放電聲的問(wèn)題。如電容器的套管露天放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),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(shí),易使其套管的下端露出油面,這時(shí)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(huì)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(shí),會(huì)出現(xiàn)浮動(dòng)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(duì)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(kāi)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。

 

    5.4爆炸問(wèn)題

 

    電容器在運(yùn)行過(guò)程中,如出現(xiàn)電容器內(nèi)部元件擊穿、電容器對(duì)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(guò)高、通風(fēng)不良、運(yùn)行電壓過(guò)高、諧波分量過(guò)大、操作過(guò)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(guò)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(huì)熔化而切斷電源,保護(hù)電容器不會(huì)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(guò)±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(duì)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(wú)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(wú)功補(bǔ)償原理簡(jiǎn)單、安裝方便、投資小,有功損耗小,運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)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(guò)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。

 

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