低压电力电容器无功补偿的介绍

摘要：文章介绍无功补偿的作用，分析低压并联电容器无功补偿的种类、电容补偿控制的选择及补偿容量的确定等。

　　关键词：低压并联电容器；无功补偿；技术；经济性

　　0引言

　　无功功率是维持电力系统正常运行主要的一个因素。搞好电力系统的无功平衡，提高负荷的功率因数，可以减少线路和变压器中的有功功率损耗和其他电能损耗，从而提高电能质量，降低电能损耗，并保证了电力系统的稳定运行和用户的供电质量。

　　1无功补偿的作用

　　1.1提高变配电设备利用率，减少投资费用

　　对低功率因数的负荷进行无功补偿，接入并联电容器,由于无功电流得到补偿，使得负荷电流减少。由于功率因数提高而使变配电设备减少的容量（kVA）可用公式1计算：

　　ΔS ＝P/ COSφ1－P/ COSφ2

　　＝P×（COSφ2－COSφ1）/（COSφ2×COSφ1）

　　（1）式中：

　　S---为减少的设备容量

　　P---为负荷有功功率

　　COSφ1---为补偿前负荷功率因数

　　COSφ2--- 为补偿后负荷功率因数

　　如1000kW的负荷容量，补偿前功率因数为0.7，从公式1中可计算出当功率因数补偿到0.95时，为该负荷输电的变配电设备容量可减少376kVA，对于新建项目可以减少投资费用（变配电设备容量减少376kVA，可减少基本电费的支出），经济效益明显。

　　1.2降低电网中的功率损耗

　　当负荷的功率因数从1降到COSφ时，电网中的功率损耗将增加的百分数约为δp（%）=（1/COS2φ-1）×100%

　　1.3减少了线路的压降

　　由于功率因数的提高，线路传送电流小了，系统的线路电压损失相应减小，有利于提高末端的电能质量。

　　1.4提高功率因数及相应地减少电费

　　根据国家水利电力部国家物价局1983年颁布的《功率因数调整电费办法》规定三种功率因数标准值，相应地减少电费：

　　①功率因数标准0.90，适用于160千伏安以上的高压供电工业用户、装有带负荷调整电压装置的高压供电电力用户和3200千伏安及以上的高压供电电力排灌站。②功率因数标准0.85，适用于100千伏安（千瓦）及以上的其他工业用户，100千伏安（千瓦）及以上

　　的非工业用户和100千伏安（千瓦）及以上的电力排灌站。③功率因数标准0.80，适用于100千伏安（千瓦）及以上的农业用户和趸售用户。

　　2低压并联电容器无功补偿的种类

　　2.1集中补偿

　　在低压配电所内配置若干组电容器接在配电母线上，补偿供电范围内的无功功率。

　　2.2就地补偿

　　将补偿电容器安装于用电负荷附近，或直接并联于用电设备上。就地补偿分为两种：一是分散就地补偿，电容器接在低压配电装置或动力箱的母线上，对附近的用电设备进行无功补偿。二是单独就地补偿，将电容器直接接在用电设备端子上或保护设备末端，一般不需要电容器用的操作保护设备。

　　3电容补偿在技术上应注意的问题

　　①防止涌流。在电容器投入时，一般情况下伴随着很大的涌流，在IEC出版物831电容器篇中电容器投入涌流的计算公式如下：

　　Is＝In×√2S/Q

　　（3）式中：

　　Is---为电容器投入时的涌流（A）

　　In---为电容器额定电流（A）

　　S---为安装电容器处的短路功率（MVA）

　　Q---为电容器容量（Mvar）

　　在低压电容器回路中，可采用以下方法：一是串联电抗器；二是加大投切电容器的容量；三是采用电容器投切的接触器。

　　②防止系统谐波的影响。由于电容器回路是一个LC电路，对于某些谐波容易产生谐振，造成谐波放大，使电流增加和电压升高。为此可采用串联一定感抗值的电抗器以避免谐振，如以电抗器的百分比为K，当电网中5次谐波较高，而3次谐波不太高时，K宜采用4.5％；如中3次谐波较高时，K宜采用12％，当电网中谐波不高时，K宜采用0.5％。

　　③防止产生自励。采用电容器就地补偿电动机无功功率，电容器直接并联在电动机上，切断电源后，电动机在惯性作用下继续运行，此时电容器的放电电流成为励磁电流。如果补偿电容器的容量过大，就可使电动机的磁场得到自励而产生电压，电动机即运行于发电状态，所以补偿容量小于电动机空载容量就可以避免，一般取0.9倍就没关系。

　　QC=0.9×3UI0

　　（4）式中：

　　Qc---为补偿电容器容量

　　U---为系统电压

　　I0---为电动机空载电流

　　4电容补偿控制的选择及补偿容量的确定

　　4.1电容器组投切方式的选择

　　电容器组投切方式分手动和自动两种。对于补偿低压基本无功及常年稳定的高压电容器组，宜采用手动投切；为避免过补偿或轻载时电压过高，易造成设备损坏的，宜采用自动投切。高、低压补偿效果相同时，宜采用低压自动补偿装置。

　　4.2电容器补偿容量的确定

　　进行负荷计算，确定有功功率P和无功功率Q，补偿前自然功率因数为cosφ1，要补偿到的功率因数为cosφ2。则QC=P(tgφ1－tgφ2)

　　（5）式中：

　　Qc---为补偿电容器容量

　　P---为负荷有功功率

　　COSφ1---为补偿前负荷功率因数

　　COSφ2---为补偿后负荷功率因数

　　确定无功补偿容量时，还应注意以下三点：①在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的。②功率因数越高，每千乏补偿容量减少损耗的作用将变小，通常情况下，将功率因数提高到0.95就是合理补偿。③就地补偿电容器容量选择的主要

　　参数是励磁电流，因为不使电容器造成自励是选用电容器容量的必要条件，可用公式4计算。

　　5AZC/AZCL智能集成式电容器介绍

　　5.1概述

　　AZC/AZCL系列智能电容器是应用于0.4kV、50Hz低压配电中用于节省能源、降低线损、提高功率因数和电能质量的新一代无功补偿设备。它由智能测控单元，晶闸管复合开关电路，线路保护单元，两台共补或一台分补低压电力电容器构成。可替代常规由熔丝、复合开关或机械式接触器、热继电器、低压电力电容器、指示灯等散件在柜内和柜面由导线连接而组成的自动无功补偿装置。具有体积更小，功耗更低，维护方便，使用寿命长，可靠性高的特点，适应现代电网对无功补偿的更高要求。

　　AZC/AZCL系列智能电容器采用定式LCD液晶显示器，可显示三相母线电压、三相母线电流、三相功率因数、频率、电容器路数及投切状态、有功功率、无功功率、谐波电压总畸变率、电容器温度等。通过内部晶闸管复合开关电路，自动寻找投入（切除）点，实现过零投切，具有过压保护、缺相保护、过谐保护、过温保护等保护功能。

　　5.2AZC系列智能电容器：

AZCL系列智能电容器选型：

5.3产品实物展示

6结论

　　采用无功补偿可以提高功率因数，是一项投资少，收效快的节能措施。并联补偿电容器原理简单、使用方便、运行经济，还可以分组投切保证电压合格率和合理的功率因数。我国很多地区配电网和农网平均功率因数偏低，通过采用补偿电容器进行合理的补偿，一定能够提高供电质量并取得明显的经济效益。