淺析化工廠電力電容器與無功補償

楊海霄

摘 要 伴隨著化工行業的持續快速發展，電力負荷迅猛增加，從化工生產工藝方面來講，化工生產是連續性極強的生產鏈，供電系統的電能質量尤其重要，無功補償是影響電能質量的一個重要因素，解決好無功補償和安全性，電力電容器作為無功補償的應用非常重要。本文針對甲醇廠電力電容器的使用情況進行了簡要的分析，并從電力電容器的補償原理、電容器的接線方式、補償的特點、無功補償方式及電容器安全運行這幾個方面進行了闡述。題目有十分重要的意義。針對甲醇廠的生產形勢，為了提高電力終端電能使用的可靠性、經濟性。

關鍵詞 電力電容器;無功補償;安全運行

引言

保證甲醇廠安全、穩定、長周期生產運行，必然要求提高供電系統的可靠性，提高電網系統利用率，由于接入電網的用電設備多為感性負荷，功率因數較低，影響有功功率的輸出，影響變電、輸電的供電能力，增加電力系統的電能損耗，提高了用電成本等，因此，連接到電網中的大多數電氣設備不僅需要有功功率，還需要一定的無功功率。無功，簡單地說，就是用于電路內電場與磁場的交換，并用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。電力系統的電機和變壓器中的磁場是靠無功電流維持的，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。電容器在原理上相當于產生容性無功電流的發電機，將它連接到需要無功補償的裝置或設備上，變壓器和輸出線的負荷降低，從而輸出有功能力增加。電容器是減輕變壓器、供電系統和工業配電負荷的最簡便、最經濟的方法，電容器作為電力系統的無功補償勢在必行[1]。

1電力電容器的補償原理

電容器在原理上相當于產生容性無功電流的發電機，其無功補償的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。當前，采用并聯電容器作為無功補償裝置已經非常普遍。

作用如圖2-1所示，并聯電容器C與供電設備（如變壓器）或負荷（如電動機）并聯，則供電設備或負荷所需要的無功功率，可以全部或部分由并聯電容器供給，即并聯電容器發出的容性無功，可以補償負載所消耗的感性無功。

圖2-2為并聯電容器補償向量圖，當未接電容C時，流過電感L的電流為IL，流過電阻R的電流為IR，電源所供給的電流與I1相等，I1=IR+jIL，此時相位角為j1，功率因數為cosj1。并聯接入電容C后，由于電容電流IC與電感電流IL方向相反（電容電流IC超前電壓U90°，而電感電流滯后電壓U90°），使電源供給的電流由I1減小為I2，I2=IR+j（IL_IC），相角由j1減小到j2，功率因數則由cosj1提高到cosj2。

2電力電容器補償的特點

2.1 優點

電力電容器無功補償裝置具有安裝方便，安裝地點增減方便;有功損耗?。▋H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。

2.2 缺點

電力電容器無功補償裝置的缺點有：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。

3無功補償方式

3.1 高壓分散補償

高壓分散補償實際就是在單臺變壓器高壓側安裝的，用以改善電源電壓質量的無功補償電容器。其主要用于城市高壓配電中。

3.2 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6 kV～10 kV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，用戶本身又有一定的高壓負荷時，可減少對電力系統無功的消耗并起到一定的補償作用。其優點是易于實行自動投切，可合理地提高用戶的功率因數，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。但這種補償方式的補償經濟效益較差。

3.3 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。缺點是利用率低、投資大，對變速運行，正反向運行，點動、堵轉、反接制動的電機則不適應。

3.4 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負荷而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進行，做不到平滑的調節。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。

參考文獻

[1] 王術賀，李廣東.淺析電氣自動化控制系統的應用及發展趨勢[J].黑龍江科技信息，2011，（20）：60.