浅析无功功率补偿的作用和措施

浅析无功功率补偿的作用和措施

张志峰

山东广播电视台  250011

【摘要】  无功功率补偿，是一种在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境的技术。合理的无功功率补偿可以有效的提高供电质量、节约电能、减少运行成本。

【关键词】  无功功率补偿、设备配置、安全运行、经济效益。

引言

在工业生产广泛使用的交流异步电动机、电焊机、电力系统等设备都是感性负载，这些感性的负载在进行能量转换过程中，使加在其上的电压超前电流一个角度，这个角度的余弦cosΦ叫做功率因数。当功率因数即无功功率很大时，会有以下危害：

1、增大线路电流，使线路损耗加大，浪费电能；

2、因线路电流增大，一旦输电线路较远，线路上的电压降就大，电压过低就可能影响设备正常使用；

3、对变压器或者发电机而言，无功功率大，变压器或者发电机输出的电流也大，往往是输出电流已达额定值，这时负荷若再增加就需要加多一台变压器或者发电机组，浪费资源；补偿了电容后，同样负荷下变压器或者发电机输出电流大大降低，再增加负荷机组也能承受，无需再加一台变压器或者发电机，可节省资源。

4、月平均功率因数工业用户低于0.92、普通用户低于0.9要被供电管理部门处于不同额度的罚款。

为了最大限度的减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，增加并联电容补偿柜是补偿功率因数的方法之一（另外还有采用过激磁的同步电动机、调相机、异步电动机同步化等方法）。无功补偿是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低电能的损耗，改善电网电压质量。

一、电力电容器的补偿原理 

电容器在原理上相当于产生容性无功电流的发电机。其无功补偿的原理是把具有容性功率负荷的装置和感性功率负荷并联在同一电容器上，能量在两种负荷间相互转换。这样，电网中的变压器和输电线路的负荷降低，从而输出有功能力增加。在输出一定有功功率的情况下，供电系统的损耗降低。比较起来电容器是减轻变压器、供电系统和工业配电负荷的最简便、最经济的方法。因此，电容器作为电力系统的无功补偿势在必行，当前，采用并联电容器作为无功补偿装置已经非常普遍。   

二、无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。

1、低压配电网无功补偿的方法 

随机补偿：随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。 

随器补偿：随器补偿是指将低压电容器通过低压接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。 

跟踪补偿：跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿方式。适用于100kVA以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。

2、无功功率补偿容量的选择方法 

无功补偿容量以提高功率因数为主要目的时，补偿容量的选择分两大类讨论，即单负荷就地补偿容量的选择(主要指电动机)和多负荷补偿容量的选择(指集中和局部分组补偿)。现大多采用集中补偿方式，容量一般为变压器容量的30%。

三、电力电容器补偿的优、缺点：

1、优点： 

电力电容器无功补偿装置具有安装方便，安装地点增减方便；有功损耗小(仅为额定容量的0.4 %左右);建设周期短；投资小；无旋转部件，运行维护简便；个别电容器组损坏，不影响整个电容器组运行等优点。 

2、缺点： 

电力电容器无功补偿装置的缺点有：只能进行有级调节,不能进行平滑调节;通风不良，一旦电容器运行温度高于70 ℃时，易发生膨胀爆炸；电压特性不好，对短路稳定性差，切除后有残余电荷；无功补偿精度低，易影响补偿效果；补偿电容器的运行管理困难及电容器安全运行的问题未受到重视等。 

四、电力电容器的安全运行 

1、允许运行电流 

正常运行时,电容器应在额定电流下运行，最大运行电流不得超过额定电流的1.3倍，三相电流差不超过5 %。投切电容器的交流接触器一定要选择电容器专用接触器，可以抑制电容投入时的冲击电流。

2、允许运行电压 

电容器对电压十分敏感，因电容器的损耗与电压平方成正比，过电压会使电容器发热严重，电容器绝缘会加速老化，寿命缩短,甚至电击穿。因此，电容器装置应在额定电压下运行，一般不宜超过额定电压的1.05倍，最高运行电压不宜超过额定电压的1.1倍。当母线超过1.1倍额定电压时，须采取降温措施。选用电容器时一定要选好电容器的额定电压。

3、谐波问题 

由于电容器回路是一个LC电路，对于某些谐波容易产生谐振，易造成高次谐波，使电流增加和电压升高。且谐波的这种电流对电容器非常有害，极容易使电容器击穿引起相间短路。因此，当电容器在正常工作时，在必要时可在电容器上串联适当的感抗值的电抗器，以限制谐波电流。一般采用电抗率为12% ～13%谐波电抗器抑制电网中3此及以上谐波。

4、允许运行温度 

电容器正常工作时，其周围额定环境温度一般为40 ℃～-25 ℃；其内部介质的温度应低于65 ℃，最高不得超过70 ℃，否则会引起热击穿，或是引起鼓肚现象。电容器外壳的温度是在介质温度与环境温度之间，不应超过55 ℃。因此，应保持电容器室内通风良好，并在电容补偿柜上安装散热风扇，确保其运行温度不超过允许值。