隨著國民經濟的發(fā)展,用電負荷的增加,必然要求電網系統(tǒng)利用率的提高。但由于接入電網的用電設備絕大多數是電感性負荷,自然功率因素低,影響發(fā)電機的輸出功率;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,連接到電網中的大多數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電場與磁場的交換,并用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。電機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量,必須進行無功功率的補償。

 

    目前,在110 kV及以下的電網中,常安裝電力電容器組來進行無功功率補償,這是一種實用、經濟的方法。而采用無功補償,具有減少設計容量;減少投資;增加電網中有功功率的輸送比例,降低線損,改善電壓質量,穩(wěn)定設備運行;可提高低壓電網和用電設備的功率因素,降低電能損耗和節(jié)能;減少用戶電費支出;可滿足電力系統(tǒng)對無功補償的檢測要求,消除因為功率因素過低而產生的罰款等優(yōu)點。

 

    1電力電容器的補償原理

 

    電容器在原理上相當于產生容性無功電流的發(fā)電機。其無功補償的原理是把具有容性功率負荷的裝置和感性功率負荷并聯在同一電容器上,能量在兩種負荷間相互轉換。這樣,電網中的變壓器和輸電線路的負荷降低,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)配電負荷的最簡便、最經濟的方法。因此,電容器作為電力系統(tǒng)的無功補償勢在必行。當前,采用并聯電容器作為無功補償裝置已經非常普遍。

 

    2電力電容器補償的特點

 

    2.1優(yōu)點

 

    電力電容器無功補償裝置具有安裝方便,安裝地點增減方便;有功損耗小(僅為額定容量的0.4%左右);建設周期短;投資小;無旋轉部件,運行維護簡便;個別電容器組損壞,不影響整個電容器組運行等優(yōu)點。

 

    2.2缺點

 

    電力電容器無功補償裝置的缺點有:只能進行有級調節(jié),不能進行平滑調節(jié);通風不良,一旦電容器運行溫度高于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;無功補償精度低,易影響補償效果;補償電容器的運行管理困難及電容器安全運行的問題未受到重視等。

 

    3無功補償方式

 

    3.1高壓分散補償

 

    高壓分散補償實際就是在單臺變壓器高壓側安裝的,用以改善電源電壓質量的無功補償電容器。其主要用于城市高壓配電中。

 

    3.2低壓分散補償

 

    低壓分散補償就是根據個別用電設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備附近,以補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)點是用電設備運行時,無功補償投入,用電設備停運時,補償設備也退出,可減少配電網和變壓器中的無功流動從而減少有功損耗;可減少線路的導線截面及變壓器的容量,占位小。缺點是利用率低、投資大,對變速運行,正反向運行,點動、堵轉、反接制動的電機則不適應。

 

    3.3低壓集中補償

 

    低壓集中補償是指將低壓電容器通過低壓開關接在配電變壓器低壓母線側,以無功補償投切裝置作為控制保護裝置,根據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行,做不到平滑的調節(jié)。低壓補償的優(yōu)點:接線簡單、運行維護工作量小,使無功就地平衡,從而提高配變利用率,降低網損,具有較高的經濟性,是目前無功補償中常用的手段之一。

 

    4電容器補償容量的計算

 

    無功補償容量宜按無功功率曲線或無功補償計算方法確定,其計算公式如下:

 

    QC=p(tgφ1-tgφ2)或是QC=pqc(1)

 

    式中:Qc:補償電容器容量;

 

    P:負荷有功功率;

 

    COSφ1:補償前負荷功率因數;

 

    COSφ2:補償后負荷功率因數;

 

    5電力電容器的安全運行

 

    5.1允許運行電流

 

    正常運行時,電容器應在額定電流下運行,最大運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,電容器裝置應在額定電壓下運行,一般不宜超過額定電壓的1.05倍,最高運行電壓不宜超過額定電壓的1.1倍。當母線超過1.1倍額定電壓時,須采取降溫措施。

 

    5.3運行中的放電聲問題

 

    電容器在運行時,一般是沒有聲音的,但在某些情況下,其在運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,一旦雨水進入兩層套管之間,加上電壓后,就有可能產生放電聲;當電容器內缺油時,易使其套管的下端露出油面,這時就有可能發(fā)出放電聲;當電容器內部若有虛焊或脫焊,則會在油內閃絡放電;當電容器的芯子與外殼接觸不良時,會出現浮動電壓,引起放電聲。

 

    一旦出現以上幾種出現放電聲狀況,應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,應拆開修理;將電容器停運并放電后進行處理,使其芯子和外殼接觸好。

 

    5.4爆炸問題

 

    電容器在運行過程中,如出現電容器內部元件擊穿、電容器對外殼絕緣損壞、密封不良和漏油、鼓肚和內部游離、鼓肚和內部游離、帶電荷合閘或是溫度過高、通風不良、運行電壓過高、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。為預防電容器爆炸事故,正常情況下,可根據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,保護電容器不會繼續(xù)產生熱量;在補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)現不平衡,立即退出運行,檢查電容器;監(jiān)視電容器的溫升情況;加強對電容器組的巡檢,避免出現電容器漏油、鼓肚現象,以防爆炸。

 

    綜上所述,無功補償技術是提高電網供電能力、減少電壓損失和降低網損的一種有效措施。電力電容器具有無功補償原理簡單、安裝方便、投資小,有功損耗小,運行維護簡便、安全可靠等優(yōu)點。因此,在當前,隨著電力負荷的增加,要想提高電網系統(tǒng)的利用率,通過采用補償電容器進行合理的補償,是能夠提高供電質量并取得明顯的經濟效益的。

 

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