浅谈低压电容器无功补偿的技术与经济性

浅谈低压电容器无功补偿的技术与经济性

文章主要讲解了无功补偿这项技术在电器中的功能，介绍了电容设备和低压并联时无功补偿的方式、电容设备在进行无功补偿时如何选用补偿的方式和大小。

标签：低压并联电容器；无功补偿；技术；经济性

电力体系能够正常的工作离不开无功功率的作用。电力体系中负荷因为无功功率的存在能够提升功率系数，还可以降低变压设备和线路的有功功率和其他功率的消耗，以此能够减少电能的消耗，并且电能品质也能够得到改善，电力体系的正常稳定工作和顾客们使用的电能质量都得到了保障，所以一定要做好电力体系的无功平衡。

1 无功补偿的作用

1.1 提高变配电设备利用率，减少投资费用

无功功率补偿作用于低功率系数的负荷，以并联的方式和电容设备接在一起，因此能够补偿无功电流，降低了负荷电流。

由于功率因数提高而使变配电设备减少的容量（kV A）可用公式1计算：

ΔS =P/ COSφ1-P/ COSφ2

=P×（COSφ2-COSφ1）/（COSφ2×COSφ1）（1）

式中：

S-为减少的设备容量

P-为负荷有功功率

COSφ1-為补偿前负荷功率因数

COSφ2-为补偿后负荷功率因数

当负荷的容量在一千千瓦的时候，其在补偿前功率系数是零点七，套入公式一我们可以得出对功率系数进行补偿到达零点九五的时候，就能够使变配电系统的负荷输电容量比原来少三百七十六千伏安，针对新修建的电容设备来说，节省的这些电容量，就已经足够减少了基本电费费用，提高经济利益。

1.2 降低电网中的功率损耗

当负荷的功率因数从1降到COSφ时，电网中的功率损耗将增加的百分数约为δp（%）=（1/COS2φ-1）×100%（2）

1.3 减少了线路的压降

因为功率系数的提升，降低了电线中传送的电流，使得整体的电线电压的损失也降低了，这样做的好处是：提高了电路末端的电能标准。

1.4 提高功率因数及相应地减少电费

根据国家水利电力部国家物价局1983年颁布的《功率因数调整电费办法》规定三种功率因数标准值，相应地减少电费：

①如果高压供电系统使用的电流容量是3200kva的排灌站和工业用户的电压在160kva、供电电力用户使用的高压设备具有负荷调整电压装置其规定的功率系数是0.9。②如果高压供电系统使用的电容量是100kva的排灌站和非工业用户的电压在100kva、其规定功率系数是0.85。③如果是趸售方面使用以及农业用户使用的电容量在100kva以上的，其规定的功率系数是零点八。

2 低压并联电容器无功补偿的种类

2.1 集中补偿

正常供电区域内对其电流进行无功功率的补偿，可以在低压配电设备系统中的配电主线上装有很多电容设备。

2.2 就地补偿

用于无功功率补偿的电容设备可以并联在用电器上或者装置在电负荷周围。

就地补偿的形式有两种：一种是直接在用电或者保护设备的末端装置能够进行无功功率补偿的电容设备，这是单独的就地补偿方式，一般情况下对用电设备不再需要装置保护设备。另一种是在动力箱的主线上或者低压配电系统接入能够进行无功功率补偿的设备，这是分散式的就地补偿。

2.3 就地补偿与集中补偿节能比较

3 电容补偿在技术上应注意的问题

3.1 防止涌流。在电容器投入时，一般情况下伴随着很大的涌流，在IEC出版物831电容器篇中电容器投入涌流的计算公式如下：Is=In×√2S/Q（3）式中：

Is-为电容器投入时的涌流（A）

In-为电容器额定电流（A）

S-为安装电容器处的短路功率（MV A）

Q-为电容器容量（Mvar）

可以使用以下的方式对低压电容设备进行限制：①接入电抗设备；②使用专业的接触性质的电容投切设备；③增大运行中电容设备的容量。

3.2 避免谐波对设备的影响

因为回路的方式是一个LC电路，促使一些谐波形成谐振扩大谐波的影响范围，对电压和电流造成不良影响。针对这种现象可以接入电抗设备防止谐振的不良影响，假设用K作为电抗设备的百分比，如果在5次较高的谐波中，有三次谐波都比较高的情况下，K最好选择百分之十二，有三次谐波都不是很高的情况下，K的取值最好在百分之四点五，如果电网中谐波的存在都不是很高的情况下，K的取值最好的百分之零点五。

3.3 防止形成自励

对无功功率的补偿方式选择就地补偿的状态下，可以直接在电动机上并联电容设备，关闭电源后，电动机还会因为之前的运转继续运转一下，这种情况下电容设备所发出的电流就是励磁电流。假如补偿无功功率的电容设备容量比较大，那么电动机就会因为励磁电流而形成电压，电动机就会处在平时的工作情况下，因此电动机在空载的情况下要比补偿的电容设备容量大，一般情况下，补偿的电容设备容量是电动机空载容量的百分之九十。

QC=0.9×3UI0（4）

式中：

Qc-为补偿电容器容量

U-为系统电压

I0-为电动机空载电流

4 电容补偿控制的选择及补偿容量的确定

4.1 电容器组投切方式的选择

电容设备分为自动投切以及手动投切这两种模式。最好使用手动投切方式的是一直处在安稳状态下的高压电容设备以及使用基本的无功功率补偿的低压；为了防止空载或者无功功率补偿过多时导致的电压太高，电力体系容易损坏的，最好使用自动投切方式。当高低压补偿的结果是一样的时候，最好使用低压自动投切设备。

4.2 电容器补偿容量的确定

先进行负荷计算，确定有功功率P和无功功率Q，补偿前自然功率因数为cosφ1，要补偿到的功率因数为cosφ2。

则QC=P（tgφ1-tgφ2）（5）

式中：

Qc-为补偿电容器容量

P-为负荷有功功率

COSφ1-为补偿前负荷功率因数

COSφ2-为补偿后负荷功率因数

在明确无功补偿容量大小时，还要注意下面的这三点内容：第一在电缆运载电流负荷较轻的状态下，倒送补偿容量也会造成功率系数的增大，对电缆造成损害。第二功率因补偿系数越来越高，那么每千瓦补偿容量能够降低电缆的损坏能力也越来越小，普遍的是，功率系数到达零点九五就是最佳的补偿状态。第三采用就地补偿的电容设备容量大小主要参考励磁电流，因为避免电容设备产生自励是和电容设备本身的电容量有关的，可以使用公式四进行计算。

5 结束语

增加功率系数的方法就是采取无功补偿方式，这样的好处是：成本低、效率高、节能强。并联在电容设备上的好处是：使用便捷、原理清晰、运作经济，并且能够多种方式投切确保标准的电压数与规范的功率系数。在中国大部分的地方的农电电网与配电网的功率系数普遍低下，只要使用了补偿电容设备进行有效的补偿就能保障用电的质量以及增加我国的经济利益。

参考文献

[1]电力工业部综合管理司.用电检查技术标准汇编[M].北京：中国电力出版社，2000.

[2]电力工业部综合管理司.用电检查法规汇编[M].沈阳：辽宁科学技术出版