摘要：主要介紹了電容器無功補(bǔ)償?shù)淖饔?/span>，并對低壓并聯(lián)電容器無功補(bǔ)償?shù)姆N類、電容補(bǔ)償容量確定以及補(bǔ)償控制的選擇作了簡要分析。

關(guān)鍵詞：低壓并聯(lián)電容器；無功補(bǔ)償；技術(shù)；經(jīng)濟(jì)性

0引言

無功補(bǔ)償是現(xiàn)階段維持電力系統(tǒng)平衡的主要因素。在輸、配電系統(tǒng)中，無功補(bǔ)償是電感性設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)*的條件，也是保證電壓質(zhì)量和供電作業(yè)正常運(yùn)行的常用手段。通過優(yōu)化電力系統(tǒng)的無功平衡，提高其負(fù)荷的功率因數(shù)，可有效降低變壓器和線路中的有功功率損耗和其他部分的電能損耗，提高電能質(zhì)量，從而保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和各行業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展。

1無功補(bǔ)償?shù)淖饔?/span>

1.1有利于提高變、配電設(shè)備的利用率，降低投資開支

對低功率因數(shù)的負(fù)荷進(jìn)行無功補(bǔ)償，與并聯(lián)電容器相連通，在無功電流得到補(bǔ)償?shù)那闆r下，負(fù)荷電流相應(yīng)地會被減少。

在變配電設(shè)備中，由于功率因數(shù)的增長而導(dǎo)致的所減少的容量(kVA)可以用公式（1）來表示：

式中，cosφ1為補(bǔ)償前負(fù)荷的功率因數(shù)；cosφ1為補(bǔ)償后負(fù)荷的功率因數(shù)；△S為所減少的設(shè)備容量；P為負(fù)荷的有功功率。

在補(bǔ)償前，1000kW負(fù)荷容量的功率因數(shù)是0.7，用公式（1）可以計算得出，當(dāng)補(bǔ)償功率因數(shù)值到達(dá)0.95時，其相對應(yīng)負(fù)荷輸電的變配電設(shè)備容量的縮減值達(dá)到了376kVA。也就是說，在新建項(xiàng)目中，變配電設(shè)備容量可以比原額定容量減少376 kVA，從而使基本的電費(fèi)支出得以削減，新建項(xiàng)目的總體投資費(fèi)用也隨之降低，有著十分明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2降低電網(wǎng)中的功率損耗

當(dāng)負(fù)荷的功率因數(shù)從1下降至cosφ時，電網(wǎng)中的功率損耗將增加的百分?jǐn)?shù)約為：

1.3有利于減少線路壓降

線路中的電流傳送隨著功率因數(shù)的提高而變小，從而減少了系統(tǒng)中線路電壓的損失，對改善線路末端的電能質(zhì)量也非常有益。

1.4提高功率因數(shù)，減少耗電費(fèi)用

國家水利電力部、國家*在1983年頒布的《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》對3種功率的因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值作了明確規(guī)定，以此為依據(jù)，電費(fèi)成本也相應(yīng)縮減。

2低壓并聯(lián)電容器無功補(bǔ)償?shù)姆诸?/span>

低壓并聯(lián)電容器的無功補(bǔ)償分為集中補(bǔ)償、個別補(bǔ)償、分組補(bǔ)償3種方式：(1)集中補(bǔ)償。將移相變壓器與降壓變電所或者地方變電所的母線直接相連。這種補(bǔ)償方式對電容器的利用率很高，電力系統(tǒng)和變電所主變壓器的無功負(fù)荷也隨之減少，供電線路的無功負(fù)荷同樣也會降低。但是，對于低壓電網(wǎng)來說， 集中補(bǔ)償法并不能降低其無功負(fù)荷。(2)個別補(bǔ)償。個別補(bǔ)償方式常見于電壓網(wǎng)絡(luò)，其電容器與用電設(shè)備直接相連。個別補(bǔ)償方式所進(jìn)行的無功補(bǔ)償較好。通過個別補(bǔ)償，高壓線路和變壓器的無功電流得以減少，低壓干線與其分支線的無功電流同時也減少，這對線路和變壓器在有功損耗控制方面是一個較大的改善。但在釆用個別補(bǔ)償方式時，其缺點(diǎn)是用于電容器的投資過大，且電容器利用率不高。因此，個別補(bǔ)償方式有一定局限性，它對于大容量電氣設(shè)備或者所需無功補(bǔ)償較大的負(fù)荷往往具有很高的使用價值，同時也適用于長距離供電線路的電氣設(shè)備。(3)分組補(bǔ)償。分組補(bǔ)償方式是將移相電容器與車間配電室的母線直接連接。與個別補(bǔ)償方式相比較，分組補(bǔ)償對電容 器的利用率較高。對于高壓供電線路和變壓器來說，分組補(bǔ)償能夠有效降低其無功負(fù)荷，并且能夠以負(fù)荷變動為依據(jù)，對電容器組實(shí)施投入或者切除。但是分組補(bǔ)償?shù)陌惭b作業(yè)較為繁瑣，也不能減少分支線路中的無功電流。

3無功補(bǔ)償應(yīng)注意的技術(shù)問題

3.1防止涌流

在投入電容器的過程中，往往會伴隨有很大的涌流。電容器投入涌流在IEC出版物831電容器篇中的計算公式（2）如下：

式中，Is為電容器投入時的涌流(A) ；In為電容器額定電流(A) ；S為安裝電容器處的短路功率(MVA)； Q為電容器容量(Mvar)。

針對這種情況，在低壓電容器回路中可釆取以下3種方式加以控制：(1)將電抗器串聯(lián)；(2)提高投切電容器的容量；(3)使用專門用于電容器投切的接觸器。

3.2防止系統(tǒng)諧波產(chǎn)生的影響

電容器回路作為LC電路，很容易對某些特定的諧波產(chǎn)生諧振的現(xiàn)象，從而使諧波放大，電流隨之增加，電壓也同樣升高。要解決此類現(xiàn)象，可以考慮將一定感抗值的電抗器串聯(lián)在一起，以避免諧振現(xiàn)象的發(fā)生。在這里我們?nèi)‰娍蛊鞯陌俜直葹樽帜?/span>K，在電網(wǎng)中，當(dāng)5次諧波較高、3次諧波略低時，K值宜取4.5%；若3次諧波過高，K值則取12%；諧波不高的情況下，K值取0.5%為佳。

3.3防止自勵情況的發(fā)生

在使用電容器對電動機(jī)無功功率進(jìn)行就地補(bǔ)償過程中，電容器與電動機(jī)直接并聯(lián)，當(dāng)電源被切斷后，由于慣性作用，電動機(jī)仍將繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間，此時電容器的放電電流就成為勵磁電流。當(dāng)用于無功補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘窟^大時，電動機(jī)磁場就會得到自勵，進(jìn)而產(chǎn)生電壓，即電動機(jī)仍處于發(fā)電的工作狀態(tài)。所以，在無功補(bǔ)償過程中，電容器的補(bǔ)償容量應(yīng)低于電動機(jī)的空載容量，通常情況下取空載容量的0.9倍。計算公式（3）如下：

式中，Qc為補(bǔ)償電容器容量；U為系統(tǒng)電壓；Io為發(fā)動機(jī)空載電流。

4電容補(bǔ)償控制的選擇和補(bǔ)償容量的確定

在電力系統(tǒng)中，某些末端變電站由于輸電線路過長，負(fù)荷過大，電壓也明顯偏低，給用電設(shè)備的正常運(yùn)行帶來較大影響。電力部門為了改善供電質(zhì)量，通常會在某些線路或者變電站內(nèi)增設(shè)電容器組，以提高末端電壓，達(dá)到平衡電壓的目的。

4.1電容器組的投切方式

電容器的投切方式有手動投切和自動投切2種。手動投切適用于補(bǔ)償?shù)蛪簾o功和常年穩(wěn)定的高壓電容器組；自動投切則適用于避免過量補(bǔ)償、在輕載狀態(tài)下電壓過高以及容易引起設(shè)備損壞的情況。若高壓補(bǔ)償效果與低壓補(bǔ)償效果相同，則優(yōu)先考慮低壓自動補(bǔ)償裝置。

4.2確定電容器補(bǔ)償容量

在對電容器補(bǔ)償容量確定之前，要先進(jìn)行負(fù)荷計算，確定無功功率Q和有功功率P，需要補(bǔ)償?shù)降墓β室驍?shù)為cosφ2，補(bǔ)償前自然功率因數(shù)為cosφ1，那么補(bǔ)償電容器容量為：

在對電容器無功補(bǔ)償容量進(jìn)行確定時，同時要保證以下3點(diǎn)：(1)輕負(fù)荷狀態(tài)下，要避免過度補(bǔ)償現(xiàn)象，以免做無用功導(dǎo)致功率損耗增加，造成資源浪費(fèi)。(2)功率因數(shù)的變化與每千瓦補(bǔ)償容量損耗減少的作用成反比。即功率因數(shù)高，則損耗減少的作用就越不明顯，我們一般認(rèn)為合理補(bǔ)償?shù)墓β室驍?shù)值為 0.95。(3)勵磁電流是就地補(bǔ)償電容器容量的主要選擇參數(shù)，選用電容器容量的必要條件就是不是電容器造成自勵現(xiàn)象，這里可以釆用公式(3)進(jìn)行計算。

5安科瑞AZC/AZCL智能電力電容器產(chǎn)品介紹

5.1概述

AZC系列智能電容器是0.4KV、50Hz 低壓配電節(jié)能、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測控單元，晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，線路保護(hù)單元，兩臺共補(bǔ)或一臺分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成。替代常規(guī)由熔絲、 復(fù)合開關(guān)或機(jī)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(dǎo)線連接而組成的自動無功補(bǔ)償裝置。改變了傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置體積龐大和笨重的結(jié)構(gòu)模式，從而使新一代低壓無功補(bǔ)償設(shè)備具有補(bǔ)償效果更好，體積更小，功耗更低，價格更廉，節(jié)約成本更多，使用更加靈活，維護(hù)更方便，使用壽命更長，可靠性更高的特點(diǎn)，適應(yīng)了現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/span>

AZC系列智能電容器采用定制段式LCD液晶顯示器，可實(shí)時顯示三相母線電壓、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。

在AZC基礎(chǔ)上，AZCL系列智能集成式電力電容補(bǔ)償裝置串接合適電抗率（7%適用于5/7次以上諧波環(huán)境，14&適用于3/5/7次以上諧波環(huán)境）的電抗，可有效抵制諧波，避免諧振放大諧波，保護(hù)電容柜本身壽命。

5.2應(yīng)用場合

醫(yī)院類、商業(yè)中心、數(shù)據(jù)中心、變頻器行業(yè)、光伏行業(yè)、港口/油田類、化工/冶煉類...

5.3安科瑞AZC/AZCL系列智能電容器的選型

AZC智能電力電容補(bǔ)償裝置

AZCL智能集成式電力電容補(bǔ)償裝置

6結(jié)語

無功補(bǔ)償是一項(xiàng)能夠有效提高功率因數(shù)的節(jié)能措施，有著見效快、投資少的特點(diǎn)。并聯(lián)補(bǔ)償電容器的工作原理簡單，操作方便，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益高，并且能夠分組投切以保證電壓合格率和功率因數(shù)的合理性。目前，我國很大一部分地區(qū)的配電網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)的平均因數(shù)過低，相信通過釆用補(bǔ)償電容器進(jìn)行合理的補(bǔ)償，其供電質(zhì)量一定能夠得到有效提高，并能取得更為明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

• 虞俊杰.淺談低壓電容器無功補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)與經(jīng)濟(jì)性[J].機(jī)電信息，2013年第6期
• 張潤果.淺談低壓電容器無功補(bǔ)償技術(shù)及其經(jīng)濟(jì)性[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2010(11)
• 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.6版
• 安科瑞電能質(zhì)量監(jiān)測與治理選型手冊.2019.11版