浅谈无功补偿和并联电容器

浅谈无功补偿和并联电容器

摘要:通过对电路加设并联电容来进行无功功率补偿的原理,以实现节省电能、降低压损、提高供电质量。

关键词:功率因数电容器无功补偿

由于矿山企业使用大功率的电机、变压器等电感性设备,它不仅消耗有功功率,还消耗无功功率,因此必须提高用户功率因数,以减少对电源系统的无功功率的消耗。

1、并联电容器在电力系统中的无功补偿方式

电容器的补偿具有投资小、有功功率损失小、运行维护方便、故障范围小的特点。电容器的补偿方式,应以无功就地平衡为原则。电网的无功负荷主要由用电设备和输变电设备引起的。除了在比较密集的供电负荷中心集中装设大、中型电容器组,便于中心电网的电压控制和稳定电网的电压质量之外,还应在距用电无功负荷较近的地点装设中、小型电容器组进行就地补偿。安装电容器进行无功补偿可采取三种形式:集中、分组或个别就地补偿。

(1)集中补偿:在低压配电线路中安装并联电容器组,将其集中安装在变电所的一次或二次侧的母线上。(2)分组补偿:分组补偿是将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路的出线上,它可与工厂部分负荷的变动同时投入或切除。(3)个别就地补偿:在单台用电设备处安装并联电容器,直接对其所需无功功率进行补偿。

电容器补偿其优点:(1)因电容器与电动机直接并联,同时投入或停用,可使无功不倒流,保证用户功率因数始终处于滞后状态,既有利于用户,也有利于电网。(2)有利于降低电动机起动电流,减少接触器的火花,提高控制电器工作的可靠性。(3)加装无功补偿设备,不但使功率消耗小,功率因数提高,还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。

在确定无功补偿容量值时,应注意两点:(1)在轻负荷时要避免过补偿,倒送无功造成功率损耗增加,也是不经济的。(2)功率因数越高,每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小,通常情况下,将功率因数提高到0.95就是合理补偿。

2、电容器组的保护

(1)电容器单台熔丝保护:在每台电容器上都装有单独的熔断器,可避免电容器内部故障击穿短路时油箱爆炸,并波及和影响邻近电容器。当单台电容器发生故障后,通过熔丝熔断,可避免整组电容器的总开关频繁跳闸,保持了电容器组运行的连续性。同时不中断无功输出,又可提高系统运行中电压的稳定性。熔丝保护结构简单、安装方便,便于切除故障的电容器,并有明显的标志,使检修人员容易及时发现故障电容器的位置。

(2)过电压保护:它是防止运行系统过电压危害电容器组安全运行的保护装置。当运行电压超过电容器组额定电压的1.1-1.2倍时,开关自动跳闸,使电容器组退出运行状态。电容器组若安装了自动投切装置,则不需要再安装过电压保护装置。这种保护运行效果较好,已被广泛采用。

(3)过电流保护:一般电容器均采用此种保护。过电流保护主要是防止短路故障扩大和防止过负荷.当电容器组发生母线短路故障或过负荷超过规定的允许值时,开关自动跳闸,迅速切除故障,还可作为熔断器保护的后备保护。

(4)低电压保护:它主要是防止电容器组合闸损坏.考虑合闸产生的工频过电

压和振荡过电压对电容器的危害,当运行母线电压降低到额定值的60%左右时,低电压保护动作于开关进行跳闸,使电容器组切断。使用该保护可避免变电所事故停电后,再恢复送电时的同时合闸造成的危害。

(5)零序电压保护:电容器发生故障后,由于熔断器熔丝熔断,将故障电容器切除,从而引起电容器组三相电容值不平衡而产生的电压不平衡来启动继电器,使开关跳闸。单星形接线的电容器组多采用零序电压保护。

(6)不平衡电流保护:它是利用故障相电容器容抗减小后电流增加,利用增加的电流值与正常相电流值之差来启动过电流继电器,从而使开关自动跳闸,从而保护了电容器。

3、电容器组的运行条件

额定电压,电容器组允许在其1.1倍额定电压下短期运行;允许过电流,电容器组不得在其1.3倍额定电流下运行;额定频率,电容器组的频率必须与电网上的工作频率一致,因为电容器的容抗与频率成反比。允许温升,电容器运行温度过高,会影响其使用寿命,甚至引起介质击穿,造成电容器损坏。因此温度对电容器的运行是一个极为重要的条件。电容器的周围环境温度应遵照制造厂的规定。若厂家无规定时,一般应为-40-+40℃;允许温升15-20℃;电容器的芯片允许温升不超外壳的30℃。三相电流不平衡不得超过5%。

4、电容器组的操作规定

(1)在正常情况下的投入或退出运行,应根据无功负荷电流、电压以及负荷功率因数等三种情况来决定。

(2)变电所进行全部停电操作时,须先拉开电容器组开关,后拉开各出路出线开关;变电所恢复全部送电时,须先合上各出线开关,再合上电容器组开关。

(3)在发生下列异常情况之一时,须立即拉开电容器组开关,使其及时退出运行。1)电容器组母线电流、电压超过电容器组允许值时。2)电容器油箱外壳最热点温度及周转环境温度超过规定的允许值时。3)电容器连接线接点严重过热或熔化。4)电容器内部或放电装置有严重异常响声、电容器外壳有较明显异常膨胀、变形时。5)电容器瓷套管发生严重放电闪烁;电容器喷油起火或油箱爆炸时。

(4)发生下列情况之一时,不查明原因不得将电容器组合闸送电:1)当电容器组开关跳闸后,不准强送电。2)当变电所出现事故跳闸,全所无电后,必须将电容器组的开关拉开。3)熔断器熔丝熔断后,查不明原因,不得更换熔丝强行送电。4)电容器组再次合闸时,必须在断开3分钟之后进行。5)电容器组每次拉闸之后,必须通过放电装置随即进行放电,待电荷消失后再合闸。

5、电容器常见故障及应对措施

(1)电容器运行时,电流、电压、温升等超过规定时,应将电容器及时退出工作。当电容器喷油、着火时,应立即断开设备电源并灭火器灭火。(2)运行时出现异常声响、渗漏油、外壳鼓胀时,可能运行温度、电压过高或高次谐波引起过电流,应及时退出工作,查明原因。(3)当电容器熔断丝熔断时,应向调度员汇报并取得同意,在断开断路器。断电后,对电容器放电,在查原因,若无故障迹象,可更换熔丝继续投入运行。(4)电容器合闸投入运行前,必须放电完毕。保护装置自动跳闸后,不得强行送电。电容器不得安设自动合闸装置。其他情况应根据检查中的实际问题,采取适当的方法进行妥善处理。