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電容補償
在供電系統(tǒng)中，電容補償應用廣泛，它不但補償無功功率，提高電能質量，降低損耗，提高設備的功率因數(shù)，還能減少配變安裝容量，改善設備運行條件，節(jié)約電能。對企業(yè)可減少功率損失，提高電網(wǎng)輸電效率。
一、電容補償作用
電容補償就是無功補償或者功率因數(shù)補償。在電力系統(tǒng)中，用電設備會在使用時過程中產(chǎn)生無功功率，而且通常表示為電感性，它會使電源容量的使用效率降低，而通過在系統(tǒng)中適當?shù)卦黾与娙莸姆绞骄涂梢缘靡愿纳啤?/span> 電力電容補償也稱功率因數(shù)補償。
它的作用是：
電容在交流電路里可將電壓維持在較高的平均值，可改善增加電路電壓的穩(wěn)定性。
對大電流負載的突發(fā)啟動給予電流補償，電力補償電容組可提供巨大的瞬間電流，可減少對電網(wǎng)的沖擊。
電路里大量的感性負載會使電網(wǎng)的相位產(chǎn)生偏差，(感性元件會使交流電流相位滯后，電壓相位超前90度)。而電容在電路里的特性與電感正好相反，起補償作用。
在一定的有功功率下，當用電企業(yè) cosΦ越小，其視在功率也越大，為滿足用電的需要，供電線路和變壓器的容量也越大，這樣，不僅增加供電投資，降低設備利用率，也將增加線路網(wǎng)損。負載的功率因數(shù)低，對電力系統(tǒng)不利。在電網(wǎng)高峰負荷時，用戶的功率因數(shù)應達到的標準：高壓用電的工業(yè)用戶和高壓用電裝有帶負荷調整電壓裝置的電力用戶，功率因數(shù)為 0.9 以上；其它 100KVA 及以上電力用戶和大中型電力排灌站，功率因數(shù)為 0.85 以上；農(nóng)業(yè)用電功率因數(shù)為 0.80 以上。 采用并聯(lián)電容器進行無功補償?shù)姆绞娇梢杂屑醒a償、分組補償及個別補償?shù)取?/span>
個別補償。即在用電設備附近按其本身無功功率的需要量裝設電容器組，與用電設備同時投入運行和斷開，也就是再實際中將電容器直接接在用電設備附近。適合用于低壓網(wǎng)絡，優(yōu)點是補嘗效果好，缺點是電容器利用率低。
分組補償。即將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所各分路出線上，它可與工廠部分負荷的變動同時投入或切除，也就是再實際中將電容器分別安裝在各車間配電盤的母線上。優(yōu)點是電容器利用率較高且補償效果也較理想(比較折中)。
集中補償。即把電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側的母線 上。在實際中會將電容器接在變電所的高壓或低壓母線上，電容器組的容量按配電所的總無功負荷來選擇。優(yōu)點:是電容器利用率高，能減少電網(wǎng)和用戶變壓器及供電線路的無功負荷。缺點:不能減少用戶內(nèi)部配電網(wǎng)絡的無功負荷。
二、電容補償應用中的問題
在公用配變及用戶配變多采用集中補償方式，將并聯(lián)電容器組安裝在配電變壓器的低壓母線上，一般均采用成套裝置與低壓配電柜一起裝于室內(nèi)。因此，并聯(lián)電容器組成套裝置均與所選用的配電柜型式相配套，以便于統(tǒng)一安裝及接線。而在實際在應用中會出現(xiàn)以理問題：
工業(yè)廠房的供配電系統(tǒng)比民用住宅的供配電系統(tǒng)復雜，對廠房設備不熟悉，用電裝機容量未明確，而對這情況設計人員都以經(jīng)驗來設計。往往會造成配變?nèi)萘窟^大，導致補償過大，造成設備的浪費。嚴重影響投資成本、運營成本，不能滿足客戶需求。
舊補償裝置柜里安裝的電容器較為統(tǒng)一每一組電容容量，如10KVAR×12組、12KVAR×10組、14KVAR×8組等，而在運行過程中，控制器設定的功率因數(shù)投入門限值是0.95(0.90-1.0可調)，它會根據(jù)用電負荷的功率因數(shù)自動投切電容器組數(shù)。假設在12KVAR×10組當中，當負荷的功率因數(shù)低于0.90時，控制器就發(fā)出指令投入電容器，而當投入了6 組電容器后，又超出了控制器設定的限值0.95，此時，控制器又要發(fā)出指令退出2組電容器，當退出后又達不到所要求的功率因值，控制器又要發(fā)出指令投入電容器；如此反復，造成控制器頻繁投切，損壞電容組。
在選用額定電容組電壓時，忽略了配電變壓器的首端電源電壓一般要超過400V，有的達420V左右。而低壓無功補償裝置柜都是安裝在配電變壓器低壓線母線側，處于電源的***前端，雖然電容補償在短時能在高于額定電壓下工作，但長期的超額定電壓狀態(tài)下運行，會縮短設備的壽命。 造成電容鼓包擊穿，這時電容器失效，需要及時更換，增加維護成本。
選用控制器質量不好，當變壓空載或者輕載時，控制器不但沒有切斷電容組，并且還全電容組投入，使對地電容電流較大，電流超前于電壓的角度增加，功率因數(shù)降低，電路呈現(xiàn)容性，根據(jù)《功率因數(shù)調整電費方法》，供電企業(yè)需要對用電企業(yè)罰款。
三、正確使用電容補償
針對電容補償應用上的問題，提出解決辦法：
工業(yè)用戶的多負荷補償容量的選擇：
1)對已生產(chǎn)企業(yè)欲提高功率因數(shù)，其補償容量Qc按下式選擇：
Qc=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm
式中：Km為***大負荷月時有功功率消耗量，由有功電能表讀得；
Kj為補償容量計算系數(shù)，可取0.8～0.9;Tm為企業(yè)的月工作小時數(shù)；tgφ1、tgφ2意義同前，tgφ1由有功和無功電能表讀數(shù)求得。
2)對處于設計階段的企業(yè)，無功補償容量Qc按下式選擇：
Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)
式中Kn為年平均有功負荷系數(shù)，一般取0.7～0.75;
Pn為企業(yè)有功功率之和；
tgφ1、tgφ2意義同前。
tgφ1根據(jù)企業(yè)負荷性質查手冊近似取值，也可用加權平均功率因數(shù)求得cosφ1。
對于工業(yè)負荷中設備存在有，如變頻器、整流器、中頻爐、電弧爐、電子式日光燈等諧波源，由于諧波會增加電氣設備的熱損耗，干擾其功能甚至引發(fā)故障。另外諧波可對信息系統(tǒng)產(chǎn)生頻率耦合干擾，普通的并聯(lián)電容器補償在諧波下可能發(fā)生諧波放大情況，損壞電容器和設備，并嚴重降低電能質量。對此在電容器回路中串聯(lián)電抗器，形成一個串聯(lián)諧振回路，可用于吸收諧波，降低電網(wǎng)電壓畸變，基波無功補償居次要位置。提高電網(wǎng)功率因數(shù)，同時吸收諧波，電容器容量按無功補償?shù)囊笈渲谩Ｒ虼耍瑢Σ煌挠秒娖髽I(yè)，分析清楚現(xiàn)場的設備，了解是否存在諧波源存在，有利正確配置無功補償設備。
在于設備選型上解決電容開關投切頻繁問題，一般低壓補償柜的電容投切開關主要分為三類，性能特點和應用場合不同：
接觸器：價格便宜，性能穩(wěn)定。但投切時由涌流、過電壓、電弧，故觸點易燒結，一般使用于負荷穩(wěn)定，投切次數(shù)較少的場合。
可控硅：投切時選擇交流值的過零點，無涌流無弧光，可迅速跟蹤負荷頻繁投切。但可控硅發(fā)熱嚴重，需配置獨立風扇散熱，因此經(jīng)常燒壞甚至著火，而且價格較高。一般應用于負荷急劇變化的需頻繁投切的場合。
復合開關：集合了接觸器和復合開關兩者的主要優(yōu)點并避免了其缺點，是目前主流開關，可應用于大部分場合。價格較高，另外因其也內(nèi)置了接觸器，其響應速度比可控硅要長些，要求快速跟蹤投切的場合一般并不適用。
對于負荷電流變化較大的場所，應采用動態(tài)補償，采用可控硅控制方式，快速投切，補償各電容的容量選用混合式電容組。
3.電容組應在運行在0.4kV以上的條件下正常工作。電容器運行中承受的長期工頻過電壓不大于1.1Un；電容器的過電壓和過電流符合GB12747-91要求。
四、現(xiàn)階段無功補償
中山供電局對于無功補償非常重視，在電網(wǎng)改造中，率先投入使用永磁真空開關投切動態(tài)無功補償裝置。
該設備具有三相四線檢測系統(tǒng)，可檢測各相的無功功率、有功功率、功率因數(shù)、電壓、電流等參量；真空投切元件同步選相控制器能自動尋找***佳投入(切除)點；實現(xiàn)過零投切、無涌流(投切電容器瞬間產(chǎn)生的涌流應可控制在電容器組額定電流的3倍以下)、無過壓(電容器切除)；觸點不燒結；能耗小；無諧波注入；在電氣參數(shù)和機械參數(shù)發(fā)生變化時能自動修正投切點。具有可調投入及切除門限設定值，包括電流互感器變比；延時、過電壓、低電壓等參數(shù)的設置功能。對于分組投切電容器組的，具有循環(huán)投切設置功能。具有投切振蕩閉鎖功能，系統(tǒng)負載較輕時，控制器應具有防止投、切振蕩的措施，即超過設定的功率因數(shù)下限一定值范圍內(nèi)對電容器的投切應有可設置0~120秒的延時。延遲時間應與放電時間相協(xié)調，保證電容器再次投入時，其端子間的電壓不高于電容器額定電壓的10%。采用帶磁性材料作為鐵芯制成的電抗器。有效防止諧波。
低壓電容器組選用干式自愈式二芳基乙烷復合薄膜電容器，以混合補償?shù)姆椒▽崿F(xiàn)準確投切。配置如下表：
五、電容補償安裝使用中注意事項
農(nóng)網(wǎng)改造項目，對于舊有設備整改，就常出現(xiàn)新購置的低壓無功補償裝置柜。由于生產(chǎn)廠家的不同，一般只能把電容使用VV.電纜連接。這時要根據(jù)電容補償裝置柜配置的全部電容器的容量，即總的額定電流之和的1.5倍來選擇電源導線的截面積，其***小截面積不得小于50m㎡塑銅線，導線額定絕緣電壓1000V。電源線兩端連接一定要用銅線耳壓接，保證接觸面連接可靠。
安全接地。電容器的金屬外殼必須可靠地固定電位。當電容器地額定電壓高于或等于電網(wǎng)電壓時，應將電容器外殼接地，以保障人身安全。當電容器地額定電壓低于電網(wǎng)電壓時，則應加強電容器對地絕緣，可用相當于電網(wǎng)絕緣水平地支柱絕緣子支撐電容器的安裝臺架，外殼再與臺架連接。
電容放電。電容器再斷開電源后，極間仍可能有極高的殘余電壓。為此，在補償電容器之中應有內(nèi)裝或外設的放電回路(電阻或電抗器、電壓互感器)，使電容器的電壓在3min(額定電壓1000V以下的電容器組)或10min內(nèi)(額定電壓在1000V及以上的電容器組)降至50V。為了防止帶電荷合閘及防止人身觸電傷亡事故，電容器組必須加裝放電裝置。
對于設備維修方面，定期的外觀檢查，特別是電容組鼓包。檢查開關、控制器等設備是否正常運行，通過多功能電子表及功率因數(shù)表，記錄有功電量、無功電量、電壓、電流等數(shù)據(jù)，能盡早發(fā)現(xiàn)電容補償故障，并減少因此帶來的無功電費損失。
注重日常維修，有良好的通風，避免受其他熱源的輻射，有助于延長電容補償工作壽命。
六、總結
從我們的實踐來看，變壓器不宜空載運行或輕載運行，應將負荷率調至0.75左右。盡量采用自然功率因數(shù)較高的電氣設備，降低感性無功功率消耗。感性負載時投入電容器補償，容性負載時投入電抗器補償。對不同類型的用電設備，正確選擇先進的補償設備，有利于提高功率因數(shù)，減少給電網(wǎng)帶來的無功損耗。
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