電力系統中電容器的使用

摘 要：電力電容器是變電站內主要的無功補償裝置，目前除特殊情況外，各電壓等級的變電站均安裝了電力電容器，作為無功補償的主要裝置，特別是在各農業變電站，無功補償裝置已得到了廣泛普及，極大地提高了電網運行質量；不僅是在變電站，在農村各低壓供電臺區，也開始試行安裝隨機補償裝置，用來補償供電末端電壓等指標不均衡的情況。

關鍵詞：變電站；電力電容器；無功補償；安全運行

中圖分類號：TM538 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 12-0000-01

一、目前的現狀

隨著電網的不斷壯大以及國家電網特高壓技術的不斷推廣，電網框架結構越來越完善，變電站建設也愈來愈完善，特別是用戶對電能質量的要求越來越高。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，影響變電站內變壓器的輸出功率；降低有功功率的輸出；影響變電設備的供電能力；降低有功功率的容量；增加電力系統的電能損耗；增加輸電線路的電壓降等。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。

二、無功補償裝置的優缺點

電容器作為變電站設備的一種，在安裝使用上具有方便快捷的特點；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點。但它同時也存在一些缺點，突出表現在：只能進行有級調節，不能進行平滑調節；通風不良，一旦電容器運行溫度高于70℃時，易發生膨脹爆炸；電壓特性不好，對短路穩定性差，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。

三、變電站電容器的工作原理

電容器的主要作用就是產生容性無功電流。其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，供電系統的損耗降低。比較起來電容器是減輕變壓器、供電系統和低壓配電負荷的最簡便、最經濟的方法。因此，在農村變電站內采用并聯電容器作為無功補償裝置是非常可行的。

四、變電站無功補償方法

（一）變電站高壓集中補償。高壓集中補償是指將電容器裝于變電站或用戶降壓變電站6kV-10kV高壓母線的補償方式；電容器也可裝設于用戶總配電室低壓母線，適用于負荷較集中、離配電母線較近、補償容量較大的場所，由于目前各農業變電站的6kV-10kV線路都比較長，各項電能指標衰減的幅度較大，在變電站內安裝無功補償裝置非常必要；其優點是易于實行自動投切，可合理地提高用戶的功率因素，利用率高，投資較少，便于維護，調節方便可避免過補，改善電壓質量。

（二）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。

（三）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。低壓補償的優點：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。

五、電力電容器的操作

（一）如變電站設備需要檢修或有特殊情況需要將無功補償裝置停電時，需首先停運電力電容器，如電容器本身有工作，還需要將電容器逐級、逐個放電，確保設備無電荷；送電操作順序于此相反。

（二）為方便補償，提高補償的準確性，變電站內安裝的電容器一般都具有自動投切的功能，繼電保護系統會根據電能質量的要求，對電容器的運行和退出進行自動切換，確保電網各項指標時時處于最佳狀態；運維人員只需投入適量的電容一次保險即可。

（三）電容器組禁止帶電重合閘。主要是因電容器放電需要一定時間，當電容器組的開關跳閘后，如果馬上重合閘，電容器是來不及放電的，在電容器中就可能殘存著與重合閘電壓極性相反的電荷，這將使合閘瞬間產生很大的沖擊電流，從而造成電容器外殼膨脹、噴油甚至爆炸。所以，電容器組再次合閘時，必須在斷路器斷開3min之后才可進行。

六、無功補償裝置的運行安全

（一）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%。同時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。

（二）諧波問題；對于某些諧波容易產生諧振，易造成高次諧波，使電流增加和電壓升高。且諧波的這種電流對電容器非常有害，極容易使電容器擊穿引起相間短路。因此，當電容器在正常工作時，在必要時可在電容器上串聯適當的感抗值的電抗器，以限制諧波電流。

七、結束語

在變電站運行中，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、安全可靠等優點。因此，電容器的安裝得到了廣泛推廣，目前大型電動機的就地補償、農村低壓臺區的隨機補償等靈活多樣的無功補償方式得到了人們的普遍認可，并逐漸實現了和電網的同步發展，電網經濟效益等得到了穩步提高。

參考文獻：

[1]趙志勇.電力系統中并聯電容器工作時諧波影響因素分析[J].硅谷，2012（04）.

[2]沈文琪.對高壓并聯電容器使用壽命的估算[J].電力電容器與無功補償，2005（03）.

[作者簡介]張勁松（1970.09-），男，山東寧陽人，專科，技師，研究方向：變電運行。