電力電容器無功補償及其應用的分析

時間：2021-04-08作者：安科瑞電子商務（上海）有限公司瀏覽：43

朱鹍

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：文章作者結(jié)合自身實踐經(jīng)驗，對電力電容器的無功補償原理、優(yōu)缺點以及常用的補償方式進行了詳細闡述，并且又對電力電容器的安全應用予以深入分析。希望通過本文的論述，可為讀者提供多有**的參考與借鑒。
關鍵詞：電力電容器；無功補償；安全應用；探究
1前言
近年來，我國的國民經(jīng)濟發(fā)展十分迅猛，從而也增加了用電負荷，這必然會對電力系統(tǒng)的應用提出較高要求。但是，因當前大部分用電設備都為電感性負荷，所以，其自然功率偏小，這樣直接對輸出功率傳送產(chǎn)生影響；而如果降低有功功率輸出，又會對輸電和用電能力產(chǎn)生影響；若要降低有功功率容量，那么電力系統(tǒng)的總能耗等問題出現(xiàn)。所以，要求在和電網(wǎng)相連的電力設備，既要有一定的有功功率，又要有一定無功功率。其中，無功功率指的是在電場和磁場之間進行交換，同時在用電設備當中維持磁場的一種電功率。例如：在電機以及變壓器內(nèi)部的磁場都是憑借無功電流予以維持的。另外，在輸電線當中的，電感同樣也會消耗無功功率。這樣一來，為減少輸電線中的電能損耗，不斷提升輸電質(zhì)量與容量，我們需要一定的無功功率作為補償。
2關于對電力電容器補償基本原理的分析
如果從原理上對電力電容器進行分析，它等同于產(chǎn)生容性無功電流的一個發(fā)電機。所以，電力電容器的無功補償原理指的是將具備容性功率負荷裝置以及感性功能負荷裝置和同一個電容器進行連接，這種能量便會在上述不同負荷之間予以轉(zhuǎn)換。這樣一來，可降低電力系統(tǒng)中的變壓器以及輸電線中的負荷，同時有功能力。所以，電力電容器是電力系統(tǒng)進行無功補償?shù)囊粋€必然趨勢?，F(xiàn)階段，將電力電容器作為無功補償裝置應用在電力系統(tǒng)當中是常見的。
3電力電容器補償?shù)膬?yōu)缺點分析
3.1優(yōu)點
一般情況下，安裝電力電容器無功補償裝置相對十分的簡單，且有功損耗非常小，施工*，同時投入的資金少；后期便于維護和管理；一旦內(nèi)部某個電力電容器構(gòu)件損壞，并不會對電容器組運行產(chǎn)生任何的影響。
3.2缺點
任何事物都有兩面性，即有優(yōu)點的同時也會存在著缺點，例如：只可實現(xiàn)有級調(diào)節(jié)，而不具有平滑調(diào)節(jié)的功能；另外，通風不暢通，如果電力電容器在運行過程中，其溫度過70攝氏度時，有可能會出現(xiàn)膨脹爆炸；電力電容器裝置的電壓特性不夠完善，尤其是對短路故障的穩(wěn)定性非常差，在和電源切斷之后，還會存在著一些殘余電荷；除此之外，電力電容器進行無功補償?shù)木纫鸵恍@樣一來，有可能會對補償效果產(chǎn)生巨大的影響。
4電力電容器無功補償?shù)闹饕绞?/span>
4.1高壓分散補償方式
此種方式指的是在將其安裝到變壓器高壓一側(cè)，從根本上改善發(fā)電機電壓質(zhì)量的一種電力電容器補償裝置。通常都是把它應用在高壓配電網(wǎng)當中。
4.2高壓集中補償方式
此種補償方式指的是把電力電容器安裝到變電站或者是6——10kv的高壓母線上的一種無功補償方式；如果負荷相對集中、和配電母線距離相對較近、同時補償容量非常大的場所當中，要把電力電容器安裝到用戶配電箱的低壓母線上，能夠降低整個電力系統(tǒng)中的無功消耗，同時還會發(fā)揮出一定的補償功能。另外，采用此種補償方式的優(yōu)勢就在于具有自動投切功能，因此，可提升用電效率。再加上，投資成本偏低，方便進行維護。缺點則是此種補償方式的經(jīng)濟效益偏低。
4.3低壓分散補償方式
此種補償方式指的是結(jié)合某些特殊的用電設備對無功量的需求，從而把電力電容器分散式的安裝到周圍用電設備中，這樣一來，用于補償高低壓線路以及變壓器的無功功率需求。此種方式的優(yōu)勢就在于：當設備處在運行狀態(tài)時，便會投入無功補償；而當設備停止運行后，補償裝置也便停止運行，這樣一來，能夠大大減少配電網(wǎng)以及變壓器當中有功損耗。但是，其缺點為電能的利用率非常低，且投入的資金偏多，再加上，難以和點動、反接制動電機相適應。
4.4低壓集中補償方式
此種補償方式指的是把低壓電容器借助和低壓開關與變壓器低壓母線相連接，而控制保護裝置則是由無功補償投切裝置來充當，按照低壓母線中的無功負荷量實現(xiàn)電力電容器自動投切。事實上，電力電容器投切動作都是整租完成的，不能實現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)。而對于此種補償方式的主要優(yōu)勢在于：連接十分簡單，且后期維護量偏小，輸電線路損耗較少，因此，成為當前無功補償常使用的一種手段。
5電力電容器安全應用的分析
5.1對允許運行電壓和電流的要求
當電力電容器處在正常運行狀態(tài)時，電力電容器保持在額定電流下運行，大電流不能大于額定電流的1.3倍，同時三相電流差不允許過5%。
5.2諧波問題
事實上，電力電容器對電壓較敏感的，由于電力電容器損耗和電壓平方之間呈正比例關系，這樣過大的電壓會導致電容器發(fā)熱，從而加速電力電容器絕緣部門出現(xiàn)老化，嚴重縮短使用周期，情況嚴重的還會發(fā)生電機穿。所以，使電力電容器保持在額定電壓下運轉(zhuǎn)。通常不能出額定電壓的1.05倍，且電壓不能大于額定電壓的1.1倍。如果過此值，需要采用一些有效的降溫對策。
5.3合閘問題
當關閉電力電容器組時，不能帶電進行操作。這是由于電力電容器放電需要耗費一些時間。如果電力電容器開關出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，如果立即進行重合閘，那么電力電容器放電不夠及時，這樣就會在電力電容器當中存留一部分與重合閘相反的電荷，此時瞬間出現(xiàn)的沖擊電流值會非常大，使得電力電容器的外殼向外擴張，發(fā)生爆炸。因此，當在對電力電容器進行合閘操作時，首先要將斷路器斷開約3分鐘。
5.4允許運行溫度的要求
當電力電容器處在正常運行狀態(tài)時，周圍環(huán)境溫度在-25——40攝氏度范圍；而內(nèi)部各種介質(zhì)溫度在65——70攝氏度之間，不然會發(fā)生熱擊穿。另外，電力電容器外殼溫度不能大于55攝氏度，所以，電力電容器的使用保持良好的通風，溫度不能過允許值范圍。
5.5爆炸問題
在電力電容器運行階段，常常會使內(nèi)部的元件發(fā)生擊穿，損壞絕緣外殼、漏油等現(xiàn)象出現(xiàn)，這些都有可能造成電力電容器發(fā)生爆炸。然而，為避免此類事故的發(fā)生，通常每組電力電容器額定電流量值的1.5——2倍計算，安裝相應的熔斷器。當電力電容器被擊穿時，那么熔斷器開始融化，從而立即和電源斷開，以防電力電容器產(chǎn)生較大的熱；另外，相關人員還要隨時檢測電力電容器的溫度變化，一旦出現(xiàn)異常情況，要及時采取有效的對策進行處理，避免發(fā)生爆炸事故。
6安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹
6.1產(chǎn)品概述
AZC/AZCL系列智能電容器是應用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無功補償設備。它由智能測控單元，晶閘管復合開關電路，線路保護單元，兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構(gòu)成?？商娲Ｒ?guī)由熔絲、復合開關或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導線連接而組成的自動無功補償裝置。具有體積小，功耗低，維護方便，使用壽命長，可靠性高的特點，適應現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補償?shù)母咭蟆?/div>

AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內(nèi)部晶閘管復合開關電路，自動尋找投入（切除）點，實現(xiàn)過零投切，具有過壓保護、缺相保護、過諧保護、過溫保護等保護功能。

6.2產(chǎn)品選型

AZC系列智能電容器選型：

 

AZCL系列智能電容器選型：

6.3產(chǎn)品實物展示

 

AZC系列智能電容模塊       AZCL系列智能電容模塊

安科瑞無功補償裝置智能電容方案

 

7結(jié)束語

總體來說，應用電力電容器無功補償技術能夠不斷提升電網(wǎng)的供電能力、減少電網(wǎng)電能損耗。另外，由于此種技術安裝十分方便，且投資非常少，便于維護等優(yōu)勢應用十分的廣泛。在為用戶提供高質(zhì)量的電能同時又會為企業(yè)贏得大的經(jīng)濟效益與社會效益。

 

參考文獻

[1]黎浩.淺談電力電容器無功補償及其安全應用[J].科學之友,2009(30).

[2]周宗金.談電力電容器無功補償及其安全應用.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版．

 

作者簡介：

朱鹍，女，就職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為企業(yè)能源管控
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