电力电容器无功补偿及其应用的分析

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：文章作者结合自身实践经验，对电力电容器的无功补偿原理、优缺点以及常用的补偿方式进行了详细阐述，并且又对电力电容器的安全应用予以深入分析。希望通过本文的论述，可为读者提供更多有价值的参考与借鉴。

  近年来，我国的国民经济发展十分迅猛，从而也增加了用电负荷，这必然会对电力系统的应用提出较高要求。但是，因当前大部分用电设备都为电感性负荷，所以，其自然功率偏小，这样直接对输出功率传送产生影响；而如果降低有功功率输出，又会对输电和用电能力产生影响；若要降低有功功率容量，那么电力系统的总能耗等问题出现。所以，要求在和电网相连的电力设备，既要有一定的有功功率，又要有一定无功功率。其中，无功功率指的是在电场和磁场之间进行交换，同时在用电设备当中维持磁场的一种电功率。例如：在电机以及变压器内部的磁场都是凭借无功电流予以维持的。另外，在输电线当中的，电感同样也会消耗无功功率。这样一来，为减少输电线中的电能损耗，不断提升输电质量与容量，我们需要一定的无功功率作为补偿。

  如果从原理上对电力电容器进行分析，它等同于产生容性无功电流的一个发电机。所以，电力电容器的无功补偿原理指的是将具备容性功率负荷装置以及感性功能负荷装置和同一个电容器进行连接，这种能量便会在上述不同负荷之间予以转换。这样一来，可降低电力系统中的变压器以及输电线中的负荷，同时有功能力。所以，电力电容器是电力系统进行无功补偿的一个必然趋势。现阶段，将电力电容器作为无功补偿装置应用在电力系统当中是常见的。

  一般情况下，安装电力电容器无功补偿装置相对十分的简单，且有功损耗非常小，施工周期短，同时投入的资金少；后期便于维护和管理；一旦内部某个电力电容器构件损坏，并不会对电容器组运行产生任何的影响。

  任何事物都有两面性，即有优点的同时也会存在着缺点，例如：只可实现有级调节，而不具有平滑调节的功能；另外，通风不畅通，如果电力电容器在运行过程中，其温度超过70摄氏度时，有可能会出现膨胀爆炸；电力电容器装置的电压特性不够完善，尤其是对短路故障的稳定性非常差，在和电源切断之后，还会存在着一些残余电荷；除此之外，电力电容器进行无功补偿的精度要偏低一些，这样一来，有可能会对补偿效果产生巨大的影响。

  此种方式指的是在将其安装到变压器高压一侧，从根本上改善发电机电压质量的一种电力电容器补偿装置。通常都是把它应用在高压配电网当中。

  此种补偿方式指的是把电力电容器安装到变电站或者是6——10kv的高压母线上的一种无功补偿方式；如果负荷相对集中、和配电母线距离相对较近、同时补偿容量非常大的场所当中，要把电力电容器安装到用户配电箱的低压母线上，能够降低整个电力系统中的无功消耗，同时还会发挥出一定的补偿功能。另外，采用此种补偿方式的优势就在于具有自动投切功能，因此，可提升用电效率。再加上，投资成本偏低，方便进行维护。缺点则是此种补偿方式的经济效益偏低。

  此种补偿方式指的是结合某些特殊的用电设备对无功量的需求，从而把电力电容器分散式的安装到周围用电设备中，这样一来，用于补偿高低压线路以及变压器的无功功率需求。此种方式的优势就在于：当设备处在运行状态时，便会投入无功补偿；而当设备停止运行后，补偿装置也便停止运行，这样一来，能够大大减少配电网以及变压器当中有功损耗。但是，其缺点为电能的利用率非常低，且投入的资金偏多，再加上，难以和点动、反接制动电机相适应。

  此种补偿方式指的是把低压电容器借助和低压开关与变压器低压母线相连接，而控制保护装置则是由无功补偿投切装置来充当，按照低压母线中的无功负荷量实现电力电容器自动投切。事实上，电力电容器投切动作都是整租完成的，不能实现平滑调节。而对于此种补偿方式的主要优势在于：连接十分简单，且后期维护量偏小，输电线路损耗较少，因此，成为当前无功补偿常使用的一种手段。

  当电力电容器处在正常运行状态时，电力电容器保持在额定电流下运行，大电流不能大于额定电流的1.3倍，同时三相电流差不允许超过5%。

  事实上，电力电容器对电压较敏感的，由于电力电容器损耗和电压平方之间呈正比例关系，这样过大的电压会导致电容器发热，从而加速电力电容器绝缘部门出现老化，严重缩短使用周期，情况严重的还会发生电机穿。所以，使电力电容器保持在额定电压下运转。通常不能超出额定电压的1.05倍，且电压不能大于额定电压的1.1倍。如果超过此值，需要采用一些有效的降温对策。

  当关闭电力电容器组时，不能带电进行操作。这是由于电力电容器放电需要耗费一些时间。如果电力电容器开关出现跳闸现象，如果立即进行重合闸，那么电力电容器放电不够及时，这样就会在电力电容器当中存留一部分与重合闸相反的电荷，此时瞬间出现的冲击电流值会非常大，使得电力电容器的外壳向外扩张，发生爆炸。因此，当在对电力电容器进行合闸操作时，首先要将断路器断开约3分钟。

  当电力电容器处在正常运行状态时，周围环境温度在-25——40摄氏度范围；而内部各种介质温度在65——70摄氏度之间，不然会发生热击穿。另外，电力电容器外壳温度不能大于55摄氏度，所以，电力电容器的使用保持良好的通风，保证温度不能超过允许值范围。

5.5爆炸问题

  在电力电容器运行阶段，常常会使内部的元件发生击穿，损坏绝缘外壳、漏油等现象出现，这些都有可能造成电力电容器发生爆炸。然而，为避免此类事故的发生，通常每组电力电容器额定电流量值的1.5——2倍计算，安装相应的熔断器。当电力电容器被击穿时，那么熔断器开始融化，从而立即和电源断开，以防电力电容器产生较大的热；另外，相关人员还要随时检测电力电容器的温度变化，一旦出现异常情况，要及时采取有效的对策进行处理，避免发生爆炸事故。

  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。

AZC系列智能电容器选型：

 

AZCL系列智能电容器选型：

6.3产品实物展示

 

AZC系列智能电容模块       AZCL系列智能电容模块

安科瑞无功补偿装置智能电容方案

 

  总体来说，应用电力电容器无功补偿技术能够不断提升电网的供电能力、减少电网电能损耗。另外，由于此种技术安装十分方便，且投资非常少，便于维护等优势应用十分的广泛。在为用户提供高质量的电能同时又会为企业赢得更大的经济效益与社会效益。

 

[1]黎浩.浅谈电力电容器无功补偿及其安全应用[J].科学之友,2009(30).

[2]周宗金.谈电力电容器无功补偿及其安全应用.

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版．

 

何花，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司。主要从事智能电力电容器产品的研发与应用，手机：18702111387；QQ：2881392111；Email：2881392111@qq.com