電容補償技術在沖擊性負載環境下的應用分析

摘 要 伴隨工業的飛速發展，沖擊性負載日益增多，電能質量和電路功率因數下降成為突出問題，因此無功功率補償技術就顯得尤為重要，本文就目前最常用的一種無功功率補償設備的應用進行了分析。

關鍵詞 沖擊性負載 功率因數 無功功率補償 電容器

中圖分類號：TU976.1 文獻標識碼：A

0 引言

隨著我國工業的飛速發展，越來越多的大容量沖擊性負荷被引入電網當中，從而導致電力系統在供電過程中出現功率因數很低的問題。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，如電機和變壓器中的磁場就是靠無功電流維持，輸電線路中的電感消耗的也是無功功率，電抗器及所有感性電路全部需要一定的無功功率。較低的功率因數降低了設備利用率，增加了供電投資，有損電壓質量，降低了設備使用壽命，增加了線損。為了改善電網功率因數很低帶來的這些不利生產的因素，必須使電網功率因數得到有效提高。因此，在需要無功功率的地方產生無功功率，即在各工礦企業內增加無功功率補償設備，成為了提高電路功率因數、降低能量損耗的必要手段。無功補償的方法較多，其中電容器補償是最簡單、最經濟的方法。它采用電感和電容器組成諧振吸收回路，有效地將負載產生的諧波加以吸收，從而避免將諧波電流返送到電力變壓器、電網之中，大大降低電網的諧波量；同時有利于用戶電力變壓器的運行，降低功耗，提高設備和其它電器組件的可靠性；而且它還具有無功功率補償的作用，提高用戶負載的運行效率。

1 電容補償裝置的搭建及檢查

在供配電所中各電氣室都要安裝電壓動態電容補償柜。對于三相負載基本平衡、設備的電能指標功率因數（cos）相近的補償區域，補償柜可以采用三相共補的方式，根據控制器統一取樣，各相投入相同的補償容量。比如，采用三角形接線方式自愈式電容器，根據需要的補償容量，可分別由幾十個相同容量的補償電容器組成。

在電容器補償裝置的使用中，通過對其投切開關和控制方式的改進，可以有效地促進補償裝置的發展和補償技術的進步。在初期進行補償柜的檢查時，應注意以下事項：當多個電容器組成電容器組時，電容器組各相電容應盡量平衡，各相電容之比應不大于1.05。安裝電容器時，必須擰緊接線螺母或螺釘，外殼必須可靠接地。電容器并聯到電網中可能造成電容器安裝處的電壓升高，所以應選擇額定電壓比電網額定電壓高的電容器。當串聯電抗器時，會引起電容器端子上的電壓升高，所以也應選擇額定電壓比電網額定電壓高的電容器。由于諧波的存在，電容器并聯到電網中可能造成諧波放大，容易產生過電壓、過電流，因此需要采取濾波措施，或改變補償電容避開諧振點。當電容器與電機動作固定連接時，電機從系統切除可能會產生過電壓，因而在選擇電容器時，為防止電容器過電壓及電網電壓過分升高，使過電壓的第一峰值不超過，持續時間不大于1/2周波，應使電容器電流小于電機的空載電流，或先斷開電容器再斷開電機。電容器使用中的長期電壓和最大持續時間要符合相關規定。

2 電容補償原理和補償容量的確定

在實際電力系統中，大部分負載為異步電動機。其等效電路可看作電阻和電感的串聯電路，其電壓與電流的相位差較大，功率因數較低。并聯電容器后（如圖1所示），電容器的電流將抵消一部分電感電流，從而使電感電流減小，總電流隨之減小，電壓與電流的相位差變小，使功率因數提高。

3 電容補償柜的調試注意事項

3.1 系統供電電壓對電容器的影響

電容器的無功功率與系統供電電壓的平方成正比。若供電電壓不合適，將會增加電容器的損耗，縮短其使用壽命。目前電容補償柜都具備過壓保護功能，運行時應對其過壓保護動作值進行監測，必要時需及時給予調整。

3.2 監視電容器組的運行電流

當系統供電電壓值為額定值時，電容器的運行電流也應為額定值。如偏離額定值較多以及三相不平衡時，要進行檢查和分析。電流值偏小，說明供電電壓較低或電容器組中部分電容器存在故障；電流值偏大，說明供電電壓偏高或系統中高次諧波較多；三相電流不平衡多數情況是電容器組中部分電容器有故障，可用鉗形電流表逐只進行檢查；電流值大大超過額定值，可能是電容器與系統產生并聯諧振，從而使電容器嚴重過負荷。針對不同的異常情況，應采取相應的措施，以防止事態惡化。

3.3 減少投切振蕩幾率

頻繁投切電容器組，使之處于不穩定的運行狀態，會使電容器工作狀態不穩定、加速老化和縮短使用壽命，因此運行時應盡可能減少其投切幾率。

3.4 應具備可靠的放電回路

無論何種形式的電容柜，都必須有可靠的放電回路。避免投切時過高的疊加電壓和沖擊電流的影響。

3.5 掌握正確的操作方法

主要有兩點。一是采用手動操作時，投切速度不能太快，要保證有足夠的放電時間。二是副柜要隨主柜同步投切，并盡可能避免主柜電容器組大部分投入時調整副柜的切換開關模式，以避免大電流對系統造成沖擊。

3.6 監視電容器的溫升

利用紅外線測溫儀檢測監視電容器的溫升，正常運行時電容器溫升不會太高。如果溫升過高，說明電容器可能出于過壓運行狀態或內部存在故障，應斷電退出運行。

參考文獻

[1] 鄒增春，李如滿.無功補償電容器的合理配置[J].今日科苑，2008（16）.